Ventiladores de Torres de Enfriamiento

Las torres de enfriamiento se utilizan para enfriar el agua de condensación en sistemas de refrigeradores enfriados por agua. Esta agua absorbe calor de la sección del condensador del refrigerador o chiller y lo libera a la atmósfera en la torre de enfriamiento. Los ventiladores de la torre proporcionan aire en movimiento para enfriar el agua de condensación mediante evaporación.

Ing. Cuauhtémoc Garduño

Después de pasar a través de la torre de enfriamiento, el agua enfriada se capta en la pileta desde donde se bombea de nuevo a través del condensador del refrigerador o chiller mediante la bomba de agua de condensación.

Estas instalaciones comúnmente se encuentran en grandes sistemas de acondicionamiento de aire para instalaciones tales como aeropuertos, universidades, hospitales, edificios de oficinas y hoteles.

Solución tradicional

Solución tradicional
Los sistemas de control de ventiladores de torres de enfriamiento tradicionales intentan conservar energía y mejorar el control por medio del sistema de encendido/apagado de ventiladores, con motores de dos velocidades o algunas veces con ventiladores de paletas de paso regulable.

Los motores de dos velocidades están limitados en su capacidad para responder a las demandas del sistema. Los ventiladores de paletas de paso regulable pueden ofrecer un control de temperatura más preciso pero el mecanismo para regular las paletas puede ser costoso y a menudo resulta en tal carga de mantenimiento que éste termina por no realizarse y el ventilador funciona como si fuera un ventilador de paletas fijas. El control de encendido/apagado de ventiladores, si bien está severamente limitado en torres unicelulares, es mucho más efectivo en las torres multicelulares.

Los ventiladores se pueden encender o apagar de acuerdo a la temperatura del agua de condensación que abandona la torre de enfriamiento. Para limitar la cantidad de veces que el motor del ventilador arranca y se detiene, se pueden establecer bandas anchas de temperaturas.

Cuando la temperatura supera el límite superior, se arranca el ventilador y luego se detiene cuando se alcanza el límite inferior de temperatura. La demanda que se carga sobre el refrigerador y la temperatura de bulbo húmedo exterior determina el perfil de funcionamiento de las torres de enfriamiento. A medida que disminuye la temperatura de bulbo húmedo o la carga del sistema, también disminuye el régimen del ventilador de la torre de enfriamiento.

La nueva tendencia
Al utilizar un convertidor de frecuencia se puede controlar el ventilador de la torre de enfriamiento para mantener la temperatura óptima del agua de condensación. Los convertidores de frecuencia también se pueden utilizar para encender y apagar los ventiladores según sea necesario. A medida que se reduce la velocidad del ventilador de la torre de enfriamiento por debajo de cierto nivel, el rendimiento de enfriamiento de los ventiladores se torna insignificante.

Algunos equipos incorporan características programables que permiten el “reposo” del convertidor de frecuencia y que el ventilador esté en reposo hasta que se requiera una mayor velocidad. Adicionalmente, algunos ventiladores de torres de enfriamiento pueden tener frecuencias de resonancia no deseadas que pueden provocar ruido debido a vibraciones.

Estas frecuencias pueden evitarse fijando en ciertos convertidores de frecuencia las gamas de frecuencias de resonancia.

En los casos en que se utilice una caja de engranajes para accionar el motor del ventilador, puede necesitarse una velocidad mínima del 40 al 50 por ciento para mantener la lubricación de los engranajes.

El ajuste de velocidad mínima programable por el cliente provisto por determinados convertidores de frecuencia le proporciona al usuario la capacidad de mantener la frecuencia mínima aún cuando la realimentación o la referencia de velocidad exija menores velocidades.

Ahorro de energía
Para calcular los ahorros potenciales en el tiempo, se debe conocer el perfil carga real/tiempo. El perfil de carga indica el flujo que el sistema requiere para satisfacer su carga durante un día, mes, año o período típico en estudio. El diagrama (Consumo de energía en el tiempo) muestra un perfil de carga típico de un sistema HVAC.

Este perfil varía según las necesidades específicas del sistema debido a la ubicación geográfica, exigencias de las autoridades, márgenes de seguridad utilizados en la etapa de diseño y otros factores. De manera típica el período de amortización de la inversión por implementar convertidores de frecuencia en Torres de Enfriamiento puede estar comprendido entre uno o dos años.
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