Un objetivo de diseño común para el sistema pequeño de agua enfriada con uno o dos enfriadores (Figura siguiente) es minimizar la complejidad y equilibrar los objetivos de consumo de energía. Los sistemas de agua enfriada más pequeños pueden tener presupuestos más pequeños asignados para la operación y el mantenimiento y pueden funcionar sin supervisión con más frecuencia que los sistemas más grandes. Mantenerlo simple, mientras capitaliza las ventajas del agua fría, es el sello distintivo de un proyecto exitoso.
El primer costo de un sistema pequeño es un obstáculo común al que se enfrenta el propietario de un edificio. Hay formas de minimizar los costos iniciales sin sacrificar los costos operativos. Por ejemplo, un diseño más amplio ΔT reduce las tasas de flujo, lo que a su vez reduce el tamaño de las tuberías y bombas. Además de reducir los costos de bomba y precios, esto también puede permitir que el diseñador evite instalar un tanque de almacenamiento para cumplir con los "tiempos de ciclo" requeridos del enfriador. En un sistema con varios enfriadores, el uso de un diseño de flujo primario variable puede reducir la cantidad de bombas, arrancadores, equipo eléctrico y espacio requerido.
Flujo constante
El flujo constante es simple y, a menudo, se aplica a sistemas pequeños de hasta 200 toneladas, siempre que la caída de presión del sistema sea bastante baja y se aplique un ΔT más amplio para reducir el caudal del sistema. En los sistemas de flujo constante, el restablecimiento adecuado del agua enfriada reduce la energía del enfriador. Estas dos estrategias para ahorrar energía (reducir las tasas de flujo y/o restablecer la temperatura del agua enfriada) se pueden usar con éxito en los diseños de flujo constante más comunes en los sistemas pequeños de agua enfriada.
Los sistemas de flujo constante usan una válvula de equilibrio o reducción de presión o, en algunos casos, ajustan el impulsor de la bomba para establecer el flujo de diseño del sistema. Las válvulas reductoras de presión desperdician la energía de la bomba. Otra opción que utilizan los diseñadores para reducir la energía de bombeo y aumentar la flexibilidad del sistema es instalar un variador de frecuencia en el motor de la bomba y configurarlo a una velocidad constante durante la puesta en marcha del sistema.
Si, en cambio, el flujo del sistema se equilibra ajustando el impulsor de la bomba, el ajuste del flujo es mucho más difícil. El uso de un variador de frecuencia a una velocidad establecida permite disminuir o aumentar el flujo en el futuro si es necesario. Este enfoque es más rentable porque el costo de los variadores de frecuencia ha disminuido. Cualquier costo incremental se compensará con la eliminación de las válvulas de equilibrio y el arrancador de bomba.
Flujo variable
Aunque un sistema de flujo primario variable puede costar más que un sistema de flujo constante, su popularidad está creciendo porque es menos costoso que instalar un sistema desacoplado. Otra razón de su creciente popularidad es que se reduce la energía de la bomba.
A algunos propietarios les preocupa que los controles sean más complejos, pero los sistemas de caudal variable pueden funcionar de forma muy sencilla en el pequeño sistema de agua enfriada cuando solo hay un enfriador o cuando dos enfriadores están conectados en serie.
Método de condensación
Muchos sistemas pequeños de agua enfriada utilizan enfriadores enfriados por aire debido a los menores requisitos de mantenimiento del circuito de condensación. Los sistemas enfriados por agua generalmente son más eficientes energéticamente y tienen más opciones para funciones como la recuperación de calor, aunque algunos enfriadores enfriados por aire tienen opciones de recuperación de calor parcial.
Para ayudar al propietario a decidir sobre la selección del sistema, un análisis energético integral es el mejor método para estimar la diferencia del costo del ciclo de vida entre los sistemas enfriados por aire y enfriados por agua. Es probable que se requiera un análisis de energía para muchas instalaciones que buscan la certificación LEED, por lo que es posible que ya sea parte de esos trabajos.
Número de enfriadores
El número de enfriadores a instalar está en función de los requisitos de redundancia y el costo inicial. En general, cuantos más enfriadores se instalen, mayor será el costo inicial. Por lo tanto, muchos sistemas pequeños solo usan un enfriador. La mayoría de los enfriadores en el rango de 20 a 200 toneladas usan múltiples compresores con múltiples circuitos de refrigeración y brindan un nivel razonable de redundancia de enfriamiento. Los únicos controles del sistema instalados en una sola instalación de enfriador pueden ser un reloj y un interruptor de bloqueo ambiental para habilitar y deshabilitar el sistema de agua enfriada. Si solo se usa un enfriador, un sistema que varía la tasa de flujo a través del enfriador puede ser bastante simple de operar. Los flujos mínimos y máximos y la tasa máxima de cambio para el flujo aún tendrían que abordarse
A medida que los sistemas crecen, el propietario puede requerir más redundancia, lo que los lleva a instalar varios enfriadores. Algunos diseñadores utilizan 200 toneladas como tamaño máximo de trabajo para un solo enfriador.
Cuando hay más de un enfriador, hay que tomar muchas más decisiones de control del sistema, entre ellas:
- habilitando el segundo enfriador
- • apagar el segundo enfriador, y
- recuperación de fallas.
Las plantas con dos enfriadores requieren una mayor inteligencia de control del sistema que las plantas con un solo enfriador.
Paralelo o serie
Las configuraciones en paralelo son más comunes que las configuraciones en serie. En los sistemas de enfriadores con un número par de enfriadores, existen ventajas al colocarlos en una configuración en serie, especialmente si se desea un flujo de agua bajo o variable. Esto ofrece los beneficios de una mejor eficiencia del sistema y una mayor capacidad porque el enfriador aguas arriba produce agua a una temperatura más cálida. Los enfriadores en serie no deben aplicarse con ΔTs del sistema bajos, ya que se puede alcanzar el flujo máximo a través de los enfriadores. Los esfuerzos para eliminar el llamado “síndrome de ΔT bajo” deben abordarse para ambas configuraciones.
Operación del sistema de carga parcial
Para sistemas pequeños de agua enfriada, especialmente aquellos con un solo enfriador, el uso de energía del sistema de carga parcial puede estar dominado por equipos auxiliares, especialmente en un sistema de flujo constante. Con cargas bajas, las bombas de velocidad constante y los ventiladores de torre constituyen una porción mucho mayor de la energía de la planta enfriadora que a plena carga. Los variadores de frecuencia para descargar ventiladores de torre y bombas de agua helada pueden brindar beneficios, según los costos, las horas de funcionamiento del sistema, el tipo de sistema y las condiciones del aire exterior.
