Cómo seleccionar un sistema de enfriamiento industrial según la carga de calor y las condiciones de operación

Un circuito de proceso de 480 kW especificado en su clasificación de placa funciona aproximadamente un 9 por ciento corto en una tarde de 43ºC, porque esa clasificación se probó a una temperatura ambiente de 35ºC. El déficit se manifiesta primero como una presión alta en el condensador, luego como agua enfriada que no mantiene el punto de ajuste y, finalmente, como una línea de producción que se desacelera en la semana más calurosa del año.

La selección de un sistema de refrigeración industrial es un ejercicio de comparación entre dos números medidos (carga de calor continua y temperatura ambiente o del agua de entrada en el peor de los casos) y el rendimiento real de una máquina en esas condiciones. La secuencia a continuación cubre el equilibrio de la carga de calor, el método de enfriamiento que el sitio puede soportar físicamente, la reducción de potencia ambiental y de altitud, la elección del compresor y de carga parcial, el tamaño del rechazo de calor y las cláusulas que pertenecen a una especificación de compra.

Seleccione dos números, no uno

Un sistema de enfriamiento industrial debe seleccionarse en función de la carga de calor continua en kilovatios más la temperatura ambiente o del agua de entrada en el peor de los casos en el lugar de instalación, con un margen definido para el arranque y los picos del proceso. Una cifra de capacidad nominal por sí sola nunca es una base de selección.

Definición de trabajo La selección del sistema de enfriamiento industrial es el proceso de hacer coincidir la capacidad de enfriamiento del lado del evaporador y el rechazo de calor del lado del condensador con la carga de calor continua de una instalación, sus temperaturas ambiente más altas y más bajas y su ciclo de trabajo, manteniendo al mismo tiempo un margen de seguridad documentado.

Esas cuatro cifras explican la mayoría de los fracasos en la selección. El punto de clasificación AHRI 550/590 existe para que las máquinas puedan compararse de manera justa; no es una descripción de ninguna sala de máquinas en particular. Una unidad con una temperatura ambiente de 35ºC, instalada donde las tardes de agosto alcanzan los 43 °C, pasa sus peores horas a 8 K fuera de su punto nominal, y la curva de capacidad, más que el folleto, decide lo que sucede a continuación.

Cree un equilibrio de carga térmica antes de elegir el hardware

Una carga de calor defendible es un balance de cuatro corrientes medidas (calor de proceso, pérdidas de motor y accionamiento, ganancias ambientales y calor transitorio), cada una cuantificada en kilovatios en lugar de estimarse a partir de la energía conectada.

• Calor de proceso: la energía que un producto o reacción libera dentro del circuito, extraída de balances de energía de lotes o hojas de datos de productos.
• Pérdidas del motor y del variador: potencia instalada multiplicada por uno menos la eficiencia, utilizando la clase de eficiencia declarada según IEC 60034-30-1.
• Beneficios ambientales: calor captado por tuberías, tanques y conductos, calculado a partir del valor U, el área de superficie y la diferencia de temperatura utilizando los métodos de la norma ISO 12241.
• Calor transitorio: producto caliente que ingresa al circuito o un arranque en frío, registrado a lo largo de una semana de producción completa en lugar de promediarlo.

Dos hábitos mantienen el equilibrio honesto. Cuente solo el calor que permanece dentro del circuito, porque un enfriador no elimina el calor del aire de ventilación a menos que se le haya asignado esa tarea. Y mantenga las cargas transitorias separadas de la cifra continua, ya que una descarga por lotes de 20 metrosinutos y una carga de proceso constante imponen exigencias muy diferentes al compresor.

Elija un método de enfriamiento que el sitio pueda admitir

Los enfriadores enfriados por aire son el valor predeterminado correcto cuando no hay agua de refrigeración disponible; Las máquinas enfriadas por agua y de condensación por evaporación se convierten en la mejor opción económica una vez que la carga de diseño supera aproximadamente los 300 kW y ya existe una torre de enfriamiento o un circuito de agua de enfriamiento.

Fabricantes de enfriadores de caja enfriados por aire Enfriador de caja enfriado por aire Ver producto →

El rechazo de calor por una torre depende de la temperatura de bulbo húmedo, no de la de bulbo seco. Con un bulbo húmedo de diseño del 0,4 por ciento de aproximadamente 28 °C, una torre con un enfoque de 4 K suministra agua al condensador cerca de 32ºC, aproximadamente 3 K por encima del punto de clasificación y muy por debajo de los 43 °C de aire que enfrentaría un condensador enfriado por aire en la misma semana. Ese es el argumento a favor de los equipos enfriados por agua en climas húmedos, y también es la razón por la que un enfriador de caja enfriado por aire sigue siendo la especificación más simple para cargas de decenas a cientos de kilovatios en sitios sin circuito de agua.

Aplicar reducción de temperatura ambiente, altitud y temperatura del agua

Entre 35 °C y 45 ºC ambiente, un enfriador enfriado por aire típico pierde entre el 1 y el 2 por ciento de la capacidad nominal por kelvin, por lo que un sitio a 43 °C necesita aproximadamente entre el 8 y el 16 por ciento más de máquina de lo que implica el punto de clasificación.

Haga coincidir la curva del compresor y de carga parcial con el ciclo de trabajo

Por encima de aproximadamente 300 kW de carga de diseño, el tipo de compresor y el rendimiento de carga parcial deciden el uso de energía anual más que el policía a plena carga, porque la mayoría de los circuitos industriales funcionan entre el 40 y el 75 por ciento de la capacidad de diseño durante la mayor parte del año.

Los compresores scroll cubren unidades compactas pequeñas, los compresores de tornillo dominan la banda de 200 kW a 1500 kW y las máquinas centrífugas se hacen cargo de aproximadamente 800 kW cuando la carga es estable. El número que importa en una cotización es el valor de carga parcial: AHRI 550/590 integra el rendimiento en cuatro puntos de carga y los pondera en un valor de carga parcial integrado (IPLV) o un valor de carga parcial no estándar (NPLV) calculado en las condiciones del sitio. Pregunte por el NPLV, porque el IPLV estándar supone una temperatura del agua del condensador que es posible que su torre nunca proporcione. La comparación entre máquinas de tornillo y centrífugas, y la lógica para adaptar unidades enfriadoras a diferentes tareas de refrigeración industrial, se establecen en esta guía para Elegir unidades enfriadoras industriales para diferentes tareas de refrigeración industrial. .

Fabricantes de enfriadores de tornillo enfriados por agua Enfriador de tornillo enfriado por agua Ver producto →

Del ciclo de trabajo se desprenden dos detalles mecánicos. Las máquinas con dos circuitos de compresores independientes siguen produciendo agua fría cuando un circuito está apagado, lo que es importante para las plantas que no pueden aceptar una parada total. Los evaporadores inundados mantienen una temperatura más cercana, por lo que el compresor trabaja contra una elevación más baja y consume menos energía con la misma capacidad entregada.

Dimensionar el lado del condensador, la torre y el agua en carga de rechazo

El condensador debe rechazar la carga del evaporador más la entrada de energía del compresor, por lo que un enfriador con un COP de carga completa de 5,0 rechaza aproximadamente 1,2 veces su capacidad de enfriamiento, y cada bomba, torre y tubería aguas abajo está dimensionada con ese número mayor.

Torre de enfriamiento estándar industrial de alta eficiencia resistente a la corrosión Opciones de producto ·Optimización del modelado de estructuras, el tamaño de la forma es pequeño, liviano y cuatro semanas de viento, menos restringido por los lugares decorados. ·El cuerpo de la torre... Ver producto →

El tamaño de la torre depende del bulbo húmedo y del enfoque, no sólo del tonelaje. Ajustar el enfoque de 5 K a 3 K reduce la temperatura del agua del condensador y la potencia del enfriador, pero agranda la torre y aumenta la energía del ventilador; por debajo de 3 K el comercio deja de pagar. La calidad del agua decide los materiales: una torre industrial resistente a la corrosión con depósitos de acero revestido o FRP resiste donde el agua de reposición es dura o el aire transporta sal y polvo de proceso. Cuando la planta ya cuenta con una fuente de agua fría, un intercambiador de calor de agua libre de mantenimiento puede transportar parte de la carga sin necesidad de hacer funcionar el compresor.

Escriba las condiciones de funcionamiento en la especificación de compra.

Una selección es defendible sólo cuando la especificación establece el rango ambiental, la altitud, el grado de protección, la tolerancia de voltaje, el límite de ruido, el protocolo de control y el estándar de prueba utilizado para verificar la capacidad.

• Rango operativo ambiental, incluido el mínimo invernal que obliga a un control ambiental bajo.
• Altitud y calidad del aire: el polvo, la sal y los gases corrosivos deciden el revestimiento del serpentín y la clase de filtro.
• Protección del gabinete, comúnmente IP54 o IP55 para unidades exteriores según IEC 60529.
• Ventana de voltaje y frecuencia dentro de la banda definida por IEC 60038, más el nivel de falla en el punto de conexión según IEC 60364.
• Interfaz de control, Modbus RTU o BACnet, si la máquina informa a un sistema de gestión del edificio.
• Verificación del rendimiento según AHRI 550/590, incluido el factor de incrustación utilizado en el cálculo.

La refrigeración del armario sigue su propio cálculo

Los gabinetes de control, paneles de control y cabinas de equipos prefabricados dentro de la misma planta necesitan una verificación térmica separada. Un acondicionador de aire de gabinete se dimensiona según el área de superficie del gabinete, la disipación interna y la ganancia solar, y las unidades exteriores se seleccionan según el rango ambiental completo más la protección de ingreso que lleva el gabinete. Dimensionar un enfriador de gabinete únicamente a partir de la carga conectada al panel repite el mismo error que dimensionar un enfriador a partir de la potencia del motor conectado.

Preguntas que deciden el orden final

¿Cuánto margen se debe agregar a la carga de calor calculada?

Agregue del 10 al 20 por ciento a la carga continua equilibrada. Más allá del 30 por ciento sin una estrategia de control de carga parcial, un enfriador pasa su vida útil con ciclos cortos, lo que cuesta eficiencia y vida útil del compresor en lugar de ahorrar ambas cosas.

¿Puede una máquina servir refrigeración de procesos y refrigeración de confort?

Sólo cuando ambos circuitos comparten temperatura de suministro y lógica de control. Normalmente, un circuito de proceso de 7 °C y un circuito de confort de 12 °C deben estar separados, y una máquina compartida necesita puntos de ajuste duales y bombas independientes.

¿Qué temperatura del agua de salida se debe especificar?

Especifique la temperatura más alta del agua de salida que tolera el proceso. Cada kelvin de temperatura de evaporación más alta generalmente mejora la eficiencia del enfriador entre un 2 y un 3 por ciento, razón por la cual el funcionamiento de un circuito de 12 °C a menudo cuesta menos que un circuito de 7 °C que hace el mismo trabajo.

¿Cómo comparo dos cotizaciones con diferentes capacidades?

Normalice ambos a condiciones idénticas: ambiente del sitio, temperatura del agua entrante al condensador, factor de incrustación y un estándar de prueba establecido como AHRI 550/590. Una cita que omite esos cuatro puntos de datos no se puede comparar con nada.

Los errores de selección que llegan a la etapa de puesta en servicio comparten una causa: las máquinas se comparan en un punto de clasificación estándar mientras la planta funciona con un bulbo seco diferente, un bulbo húmedo diferente y un perfil de carga parcial diferente. Equipo de refrigeración Co., Ltd. de Shanghai Soouney fabrica enfriadores enfriados por aire y por agua, enfriadores de tornillo, torres de enfriamiento e intercambiadores de calor de agua, y su servicio de personalización profesional existe para sitios cuyas condiciones ambientales, de altitud o del agua se encuentran fuera de la curva estándar, que es donde generalmente se ubican las plantas en operación.