Cómo seleccionar la enfriadora de agua industrial adecuada
Está comprobado que las enfriadoras de agua industrial son una parte esencial de los procesos de fabricación, especialmente cuando el tiempo de parada de la producción, debido al exceso de calor, no es una opción. Durante los últimos años se han producido importantes avances e innovaciones en el diseño, el rendimiento y la eficiencia de las enfriadoras de agua para procesos de refrigeración industrial. La importancia de estos avances se incluye en esta guía.
Razones por las que es importante elegir la enfriadora de agua adecuada
Especificación de una instalación de enfriadoras de agua
Rendimiento del fluido de proceso
Temperatura del fluido refrigerante
Requisitos de caudal y presión del proceso
- Aunque la vida útil de la bomba es un factor principal a la hora de configurar un sistema de refrigeración industrial, la pérdida de presión en el sistema y el caudal necesario deben determinarse en primer lugar en función del tamaño y el rendimiento de la bomba.
Presión: una bomba que no tenga el tamaño adecuado reducirá el caudal del fluido a lo largo de todo el circuito de refrigeración. Si la enfriadora de agua está equipada con un sistema de descarga de presión interno, el caudal se desviará a lo largo del proceso y regresará a la enfriadora. Si no dispone de un sistema de descarga de presión interno, la bomba intentará proporcionar la presión necesaria y funcionará a una presión que se denomina presión límite. Cuando se produce esta situación, la vida útil de la bomba puede reducirse drásticamente, el fluido deja de circular y el fluido de la bomba se calienta, llegando a vaporizarse e interrumpiendo la capacidad de refrigeración de la bomba. Esto provoca un desgaste excesivo de los rodamientos, las juntas y los rodetes.Para determinar la pérdida de presión en un sistema es necesario colocar manómetros en la entrada y salida del proceso y, a continuación, aplicar presión a la bomba para obtener los valores con el caudal deseado.
Caudal: un caudal inadecuado a lo largo del proceso producirá una transferencia de calor inadecuada, por lo que el caudal no extraerá el calor necesario para el funcionamiento seguro del proceso. Cuando la temperatura del fluido aumenta más allá del punto de ajuste, las temperaturas de la superficie y de los componentes también seguirán aumentando hasta que se alcance una temperatura estable superior al punto de ajuste inicial.La mayoría de los sistemas de refrigeración detallan los requisitos de presión y caudal. Al especificar la eliminación de la carga térmica necesaria como parte del diseño, es importante tener en cuenta todas las mangueras, accesorios, conexiones y cambios de elevación que forman parte del sistema. Estos elementos auxiliares pueden aumentar considerablemente los requisitos de presión si no tienen el tamaño adecuado.
Condiciones de funcionamiento de la enfriadora de agua
- Temperatura ambiente. La capacidad de una enfriadora de agua refrigerada por aire para disipar el calor se ve afectada por la temperatura ambiente. Esto se debe a que el sistema de refrigeración utiliza el gradiente de temperatura del aire ambiente/refrigerante para inducir la transferencia de calor para el proceso de condensación. Un aumento de la temperatura del aire ambiente disminuye el diferencial de temperatura (ΔT) y, en consecuencia, reduce la transferencia de calor total. Si la enfriadora utiliza un condensador refrigerado por fluido, las temperaturas ambiente elevadas pueden seguir teniendo efectos negativos en componentes clave como el compresor, la bomba y el sistema electrónico. Estos componentes generan calor durante el funcionamiento y las temperaturas elevadas acortan su vida útil. A modo orientativo, la temperatura ambiente típica máxima para las enfriadoras de agua no aptas para el exterior es de 40 °C.
Limitaciones de espacio: para mantener la temperatura del aire ambiente adecuada, es importante proporcionar un espacio de circulación del aire adecuado en torno a la enfriadora. Sin un flujo de aire adecuado, la recirculación de un volumen inadecuado de aire la calienta rápidamente. Esto afecta al rendimiento de la enfriadora y puede dañar la unidad.
Razones por las que el tamaño es importante
Elegir una enfriadora de agua del tamaño correcto es una decisión fundamental. Una enfriadora que sea demasiado pequeña siempre supondrá un problema, ya que nunca podrá enfriar correctamente el equipo de proceso y la temperatura del agua de proceso no será estable. Por el contrario, una enfriadora sobredimensionada nunca podrá funcionar a su nivel más eficiente y resultará más costosa de utilizar. Para determinar el tamaño correcto de la unidad para la aplicación, es necesario conocer el caudal y la energía térmica que el equipo de proceso está añadiendo al medio de refrigeración, es decir, el cambio de temperatura entre el agua de entrada y de salida, expresado como ∆T. La fórmula para el cálculo es la siguiente: energía térmica por segundo (o más conocida comúnmente como potencia) = caudal másico × capacidad térmica específica × cambio de temperatura (∆T). La capacidad térmica específica del agua se expresa de forma nominal como 4,2 kJ/kg·K, pero si contiene un porcentaje de aditivos de glicol, ese valor aumenta a 4,8 kJ/kg·K. Nota: 1 K = 1 °C y la densidad del agua es 1, es decir, 1 l de volumen de agua = 1 kg de masa de agua. A continuación, se muestra un ejemplo de aplicación de la fórmula para determinar el tamaño correcto de la enfriadora en kW para manejar un caudal de agua de 2,36 l/s (8,5 m³/h) con un cambio de temperatura de 5 °C: energía térmica por segundo (kJ/s o kW) = 2,36 l/s (caudal) x 5 °C (∆T) x 4,2 kJ/kg·K (capacidad térmica específica del agua pura), tamaño de enfriadora de agua necesario = 49,6 kW. Otra posibilidad es que ya se conozca la carga térmica que se va a enfriar, en cuyo caso se puede reordenar la fórmula para determinar la diferencia de temperatura (∆T) que se puede alcanzar con distintos caudales (alcanzables con distintos tamaños de bomba). Además, puede haber otras circunstancias que influyan en la elección del tamaño. La planificación de una futura ampliación de la planta, la exposición a temperaturas ambiente elevadas o la ubicación a gran altitud podrían llevar a elegir un tamaño de unidad diferente.
Mantenimiento, seguridad y control
Conclusión
Por lo general, se aconseja a los posibles usuarios de un sistema de refrigeración industrial que tengan en cuenta las condiciones en las que se utilizará la enfriadora de agua y el proceso para el que se utilizará. Esto ayudará a identificar las características más necesarias que debe tener el sistema.
También es conveniente tener en cuenta la posibilidad de ampliación en el futuro. Si una máquina aumenta la cantidad de calor producida, se deberá aumentar la potencia de refrigeración de la enfriadora de manera acorde. Si existe un índice de calor variable, seleccione la potencia en kW que permita la máxima producción de calor.
En resumen, tener en cuenta todas estas cuestiones y reconocer los importantes avances tecnológicos y la disponibilidad de los proveedores de enfriadoras que las incorporan a su oferta de productos, ayuda a determinar el sistema de refrigeración industrial óptimo para cualquier aplicación concreta.
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