En el mundo consciente de la energía de hoy, los sistemas eficientes de rechazo de calor juegan un papel vital en el mantenimiento de temperaturas óptimas para diversas aplicaciones industriales y comerciales. Con una amplia gama de configuraciones de sistemas disponibles, elegir la adecuada para sus necesidades puede ser una tarea abrumadora. Esta guía completa profundiza en cinco configuraciones clave del sistema de rechazo de calor, lo que le permite tomar decisiones informadas y mejorar el rendimiento de su infraestructura de refrigeración.
Exploraremos los entresijos de las siguientes configuraciones: Sistema directo de refrigeración por aire, Sistema directo de refrigeración por agua con torre de refrigeración, Sistema indirecto de refrigeración por agua con torre de refrigeración, Sistema directo de refrigeración por agua de mar y Sistema indirecto de refrigeración por agua de mar con calor Intercambiador. Al comprender los principios, las ventajas y las limitaciones de cada configuración, estará mejor equipado para seleccionar e implementar la solución de rechazo de calor más efectiva para sus requisitos específicos. Así que sumerjámonos en el mundo de los sistemas de rechazo de calor y descubramos los secretos para optimizar su rendimiento.
Fenómenos de rechazo de calor
El refrigerante dentro de un enfriador emite calor que luego se transfiere a un medio de enfriamiento externo y se lleva a un lugar donde se puede desechar de manera segura; podría ser el aire exterior o, con suerte, un río, un lago o el mar. ! Un enfriador enfriado por aire usa aire, mientras que un enfriador enfriado por agua usa agua como medio de enfriamiento.
Equipo principal de una planta central de agua enfriada
Si no se usa aire como fuente directa de enfriamiento, se debe emplear un dispositivo de transferencia de calor, como una torre de enfriamiento o un radiador, para eliminar el calor a la atmósfera. Además, si la fuente de agua no se alimenta directamente a los condensadores del enfriador, se debe usar un intercambiador de calor para transferir el calor al agua.
Sistema directo de refrigeración por aire
Un sistema de refrigeración por aire directo es un sistema de refrigeración que no requiere refrigerante para disipar el calor. Este tipo de sistema de enfriamiento es más eficiente que un sistema tradicional enfriado por agua, ya que no requiere los componentes adicionales, como una bomba, un radiador y un tanque de refrigerante. El sistema funciona mediante el uso de un ventilador para hacer circular el aire sobre la fuente de calor y disipar el calor del sistema. Los sistemas de enfriamiento directo por aire se pueden usar para una variedad de aplicaciones, que incluyen enfriamiento de componentes electrónicos, aire acondicionado e incluso enfriamiento del interior de un vehículo. Este tipo de sistema de enfriamiento a menudo se prefiere a los sistemas enfriados por agua debido a su mayor eficiencia y al hecho de que no requiere el uso de componentes adicionales.
La forma más sencilla de rechazar el calor del condensador es usar aire para enfriar el condensador, que es el caso cuando se usan enfriadores enfriados por aire. Un enfriador enfriado por aire está equipado con serpentines de tubos con aletas como su condensador y ventiladores para extraer aire exterior para que fluya a través de los espacios entre las aletas de los serpentines del condensador para enfriar el refrigerante que se alimenta a través de los tubos. El condensador y los ventiladores, así como el compresor, el evaporador, el dispositivo de expansión, un panel de control y otros accesorios se ensamblan típicamente en una unidad de paquete, que se puede usar una vez fijado en el sitio y con las tuberías de agua fría y el suministro eléctrico conectados. Los enfriadores enfriados por aire normalmente se instalan al aire libre pero, si es necesario, se pueden instalar en el interior con escape por conductos.
Sistema de refrigeración directa por agua con torre de refrigeración
Un sistema de refrigeración directa por agua con torre de refrigeración es un sistema de refrigeración eficaz para aplicaciones industriales. Utiliza un sistema de circuito cerrado para transferir el calor generado por la maquinaria a la torre de enfriamiento. Luego, el agua se enfría mediante el proceso de intercambio de calor y se devuelve a la maquinaria para su reutilización. Este sistema es conocido por su eficiencia energética y se usa a menudo en aplicaciones donde se requieren grandes cantidades de enfriamiento, como en centrales eléctricas, plantas químicas y otros procesos industriales. Además, la torre de enfriamiento ofrece una forma más eficiente de disipar el calor, lo que la convierte en una opción ideal para muchas industrias.
Las torres de enfriamiento son equipos de transferencia de calor que permiten eliminar a la atmósfera el calor del condensador de los enfriadores enfriados por agua. Más adelante en este capítulo se proporcionará un análisis detallado del principio de funcionamiento y el proceso de las torres de enfriamiento. Al usar este método de rechazo de calor, se instalan bombas de agua para hacer circular el agua del condensador entre los enfriadores y las torres de enfriamiento. Se requiere suministro de agua para reponer las pérdidas de agua en el proceso, y se necesita tratamiento de agua para controlar la calidad del agua y prevenir brotes de la enfermedad del legionario. Por lo general, se instala un sistema de control de temperatura de límite bajo para evitar que la temperatura del agua del condensador que ingresa al enfriador caiga por debajo de un límite bajo (~16 °C), lo que puede ocurrir en invierno y provocar un funcionamiento inestable del enfriador.
Sistema indirecto de refrigeración por agua con torre de refrigeración
Un sistema indirecto de refrigeración por agua con torre de refrigeración es una forma eficiente de enfriar un edificio o una instalación industrial. Este sistema incluye una torre de enfriamiento que funciona evaporando agua y liberando el calor a la atmósfera. Luego, el agua se enfría a medida que pasa a través de la torre y luego se bombea de regreso al edificio o instalación para proporcionar aire fresco. Este tipo de sistema es ideal para instalaciones industriales más grandes y complejas y se puede adaptar fácilmente para adaptarse a cualquier tamaño o forma de edificio. También es una forma rentable de mantener fresco un edificio o una instalación y es energéticamente eficiente, por lo que es una excelente opción para aquellos que buscan reducir sus costos de energía.
El circuito de agua del condensador en el sistema de disipación de calor mencionado anteriormente se puede dividir en dos que están térmicamente conectados por un intercambiador de calor en el medio. Este diseño se puede usar cuando se usa agua de mar en el circuito a través de la torre de enfriamiento y se usa agua dulce en el circuito a través del enfriador, para proteger el condensador del enfriador de los efectos de corrosión y erosión del agua de mar. Se necesitan bombas en cada circuito de agua para el transporte de calor.
Sistema de refrigeración directa por agua de mar
Los sistemas de refrigeración directa por agua de mar utilizan el entorno natural para enfriar y condensar el vapor de una central eléctrica. Este proceso es más eficiente y respetuoso con el medio ambiente que los sistemas de refrigeración tradicionales. Al utilizar las propiedades naturales del océano para transferir el calor lejos de la planta de energía, los sistemas de enfriamiento directo con agua de mar reducen el consumo de energía, disminuyen las emisiones y requieren menos mantenimiento que otros sistemas de enfriamiento. Además, este sistema es rentable, ya que no requiere grandes cantidades de energía para funcionar y no requiere recursos adicionales para la refrigeración. En general, los sistemas de refrigeración directa por agua de mar son una alternativa eficaz y sostenible a los sistemas de refrigeración tradicionales.
Para un edificio cercano a un puerto, se puede construir una estación de bombeo para extraer agua de mar para el enfriamiento del condensador. El agua de mar extraída por las bombas de agua de mar puede alimentarse directamente a través de condensadores enfriadores, y el agua de mar usada se bombeará de vuelta al puerto para su eliminación. Se necesitan equipos de filtración y dosificación de químicos/biocidas para controlar la calidad del agua y prevenir el crecimiento de microorganismos.
Sistema indirecto enfriado por agua de mar con intercambiador de calor
El sistema de refrigeración indirecta por agua de mar con intercambiador de calor es un sistema de refrigeración eficiente y respetuoso con el medio ambiente que utiliza agua de mar para enfriar y transferir calor. Este sistema funciona bombeando agua de mar del océano a un intercambiador de calor, donde el calor se transfiere del agua de mar a un circuito de agua dulce. Este circuito de agua dulce luego circula a través de una torre de enfriamiento, que ayuda a disipar el calor, y luego regresa al intercambiador de calor para ser enfriado. El agua de mar enfriada puede devolverse al océano. Este sistema se está volviendo cada vez más popular debido a su alta eficiencia, rentabilidad y su mínimo impacto ambiental.
Para la protección de los condensadores de la enfriadora, el circuito de agua del condensador en el sistema mencionado anteriormente se puede dividir en dos conectados térmicamente mediante intercambiadores de calor entre ellos. Esto permite utilizar agua dulce en el circuito a través de la enfriadora, aunque se necesita un grupo más de bombas.
