Aeroenfriadores de Agua Híbridos

Los sistemas tradicionales de enfriamiento de agua logran su objetivo a partir del principio de la evaporación, es decir, una parte del flujo de agua que entra a la torre de enfriamiento se evapora y se pierde, aunado a ésto, para mantener la calidad del agua y evitar problemas de incrustación, se debe practicar una purga. La suma de estas pérdidas está en el orden del 2 al 3% del flujo de agua.

Por muchos años, la industria en general, ha utilizado agua para el enfriamiento de maquinaria, sin ninguna reserva, sin embargo, esta situación ha cambiado drásticamente.

Por Ing. José Manuel Noriega

El vital líquido ha sido elegido en enfriamiento por sus características termodinámicas y sobre todo por su bajo costo. Esta situación está cambiando dramáticamente, ya que su precio se ha incrementado exponencialmente haciendo que la industria empiece a considerar seriamente la disminución del uso de este recurso con el objeto de reducir sus costos de operación y lograr que sus productos se vuelvan más competitivos. Por otro lado, también surge la conciencia ecológica, pues si se analiza el desperdicio de agua en la industria y se observa la necesidad de este recurso, que en algunas poblaciones es muy escaso, tendremos forzosamente que cambiar nuestra forma de actuar.

Los sistemas tradicionales de enfriamiento de agua logran su objetivo a partir del principio de la evaporación, es decir, una parte del flujo de agua que entra a la torre de enfriamiento se evapora y se pierde, aunado a ésto, para mantener la calidad del agua y evitar problemas de incrustación, se debe practicar una purga. La suma de estas pérdidas está en el orden del 2 al 3% del flujo de agua.

El aumento en los costos del agua y las restricciones actuales para su uso hacen que se empiecen a sustituir estos equipos evaporativos, pues en un futuro no muy lejano será incosteable utilizarlos.

¿Cómo funcionan los aeroenfriadores híbridos?

Los aeroenfriadores híbridos enfrían fluidos en circuito cerrado por flujo de aire ambiente y por evaporación de agua. A temperaturas ambiente bajas el calor es transferido por convección (enfriamiento seco). Con temperaturas ambiente altas, la superficie aletada del intercambiador de calor (serpentín) se humedece con un circuito secundario de agua. El calor, entonces es transferido, una parte por convección, y otra por evaporación, en una forma latente sin generar pluma de vapor a la atmósfera. Aún en temperaturas muy bajas estos aeroenfriadores no generan pluma de vapor (ver figura 1).

Figura 1. Partes de un aerogenerador híbrido.

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En temperaturas ambiente altas, la mayoría del calor latente es transferido por evaporación. Conforme desciende la temperatura ambiente, la transferencia de calor por evaporación decrece y la transferencia de calor por convección se incrementa hasta que la unidad trabaja sólo de manera seca.

Los aeroenfriadores híbridos tienen consumos de agua y energía muy bajos, sólo consumen entre 10 y 20% del agua consumida por los sistemas tradicionales logrando exactamente las mismas temperaturas de agua y se obtienen ahorros de energía hasta de 20% contra los sistemas tradicionales.

Entre el enfriamiento en seco y la operación a la máxima carga, la velocidad de los ventiladores es regulada de acuerdo a la temperatura del fluido a la salida. Esto nos conduce a un consumo de energía bajo con un control óptimo de los ventiladores y grandes ahorros de agua debido a que la operación húmeda sólo se va a dar cuando la temperatura ambiente sea tal que no se pueda obtener la temperatura del agua deseada.

Figura 2. Las funciones de los aeroenfriadres son controladas automáticamente.

Todas las funciones de la unidad son controladas automáticamente, haciendo de éste un equipo inteligente. El medio a enfriar (agua o glicol/agua) del circuito primario fluye por dentro del intercambiador de calor (serpentín) tipo “v”, el cual toma el calor del agua y lo envía a la atmósfera (este flujo lo llamaremos flujo de agua de proceso y es el agua que enfría las máquinas en circuito cerrado). Los ventiladores de tiro inducido están en la parte donde el aire caliente es enviado a la atmósfera (cámara plena). La velocidad de los ventiladores es controlada por variadores de velocidad independientes para cada uno (ver figura 2).

El circuito secundario de agua es el que envía el líquido de la cisterna hacia canales abiertos ajustables que corren en la parte alta del serpentín a lo largo del equipo en sus dos lados; en esta parte no hay influencia del flujo de aire. El agua del circuito secundario se colecta en una charola y es guiada hacia la cisterna que se encuentra a un lado de la unidad. Las bombas de recirculación de agua cuentan con variadores de velocidad. La película de agua que se forma sobre el intercambiador de calor sirve para lavarlo, esto previene que materia orgánica, polvo y basura se depositen en el intercambiador de calor (serpentín).El serpentín está provisto de un recubrimiento Kataoferico, horneado a 400°C, para evitar que haya incrustaciones.

Toda el agua del circuito secundario fluye por gravedad hacia la cisterna cuando las bombas se apagan y en caso de temperaturas ambiente demasiado bajas la cisterna es vaciada por la válvula automática para prevenir congelamiento.

El drenado de agua de la cisterna, para evitar la concentración de sólidos, se hace automáticamente, monitoreando la conductividad, y a través de válvulas  que minimiza  la pérdida de agua por purga.

Todas las funciones de la unidad son controladas automáticamente, haciendo de éste un equipo inteligente

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