En muchas fábricas y laboratorios, el sistema de agua helada mantiene los procesos estables y protege los equipos. Este artículo explica cómo funciona el sistema de agua helada de un enfriador industrial.

1 Qué es un sistema de agua helada de un enfriador industrial

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Un sistema de agua helada es un circuito cerrado que aleja el calor de un proceso y lo expulsa al exterior. El enfriador produce agua fría. Las bombas mueven esa agua hacia las máquinas que necesitan refrigeración. El calor fluye del proceso hacia el enfriador y luego sale del enfriador hacia la atmósfera mediante una torre de enfriamiento o el lado de aire.

2 Componentes del sistema de agua helada

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El enfriador

• Evaporador
 
El evaporador es el lugar donde el agua del proceso cede su calor. Los diseños comunes incluyen de carcasa y tubo y de placa soldada. Apunte a un acercamiento estrecho entre el refrigerante y el agua. Un pequeño acercamiento significa mayor capacidad y menor carga para el compresor.
 
• Compresor
 
Los enfriadores industriales utilizan compresores de tornillo, centrífugos o scroll. Las máquinas de tornillo y centrífugas son comunes para cargas mayores. El control del compresor es una palanca importante para la eficiencia.
 
• Condenser
 
A water cooled condenser works with an external cooling tower. An air cooled condenser rejects heat directly to the plant air. Water cooled designs usually win on efficiency. Air cooled designs win on simplicity and lower water use.
 
• Válvula de expansión
 
La válvula de expansión controla el flujo de refrigerante hacia el evaporador. Los sistemas modernos pueden usar válvulas de expansión electrónicas para un control preciso del sobrecalentamiento. Un sobrecalentamiento adecuado protege los compresores y mantiene la humectación correcta del evaporador.

Sistema de circulación de agua helada

• Bomba de agua
 
Las bombas mueven el agua helada a través del circuito. Las bombas de velocidad variable con accionamiento de motor permiten el control de presión diferencial y ahorran mucha energía del motor. Seleccione bombas para cumplir con el caudal de diseño y la altura neta positiva de succión.
 
• Tuberías de agua helada
 
Las líneas de suministro y retorno forman el circuito. El aislamiento es importante. Un aislamiento deficiente aumenta la carga y el agua fría puede no llegar nunca al punto de uso.
 
• Equipo de tratamiento de agua
 
La cal, la corrosión y el crecimiento biológico reducen la transferencia de calor. El tratamiento generalmente incluye filtración, inhibidores químicos y biocidas periódicos.
 
• Bombeo primario y secundario
 
Para sistemas con múltiples enfriadores o cargas de flujo variable, el arreglo primario-secundario es común. El circuito primario fuerza el flujo a través del paquete del enfriador. El circuito secundario maneja el flujo del edificio o del proceso. Este diseño aísla la máquina de grandes variaciones de carga y ayuda a evitar ciclos cortos.

Carga

Las cargas varían ampliamente. En una planta de plásticos, un molde puede necesitar un control estricto de la temperatura del agua para evitar la contracción de las piezas. En racks de imagen médica, el requisito de enfriamiento es constante y bajo. Ajuste la capacidad del chiller a la carga térmica máxima esperada y al delta T esperado. Sobredimensionar provoca ciclos cortos. Subdimensionar provoca sobrecalentamiento.

Sistema de control

• Sensores de temperatura y controladores
 
Los sensores de suministro y retorno deben colocarse en una tubería recta conectada al flujo completo. Los bucles de control usan estas lecturas para ajustar la velocidad del compresor y de la bomba.
 
• Monitoreo de presión y flujo
 
Un sensor de presión diferencial a través del evaporador indica la presencia de ensuciamiento. Los caudalímetros en las ramas principales confirman la circulación real.

Otros componentes

• Torre de enfriamiento
 
Los enfriadores de agua rechazan el calor hacia la torre de enfriamiento. El rendimiento de la torre depende de la proximidad a la temperatura de bulbo húmedo y de un relleno limpio.
 
• Tanque de derivación o de amortiguamiento
 
Los tanques de amortiguamiento almacenan masa térmica y reducen el riesgo de ciclos cortos. También estabilizan el delta T en sistemas de flujo variable. El tamaño del tanque depende del volumen del sistema y de las características de la bomba.

3 Cómo funciona un sistema de agua helada

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El agua caliente regresa de la carga

El agua caliente de retorno llega al chiller transportando el calor del proceso.

Absorción de calor en el evaporador

A medida que el agua caliente atraviesa el evaporador, su calor se transfiere al refrigerante. El refrigerante hierve y sale como vapor a baja presión.

Circulación de agua helada

La bomba impulsa el agua helada de vuelta a la carga. Si la carga disminuye, el sistema de control reduce la capacidad del compresor o ralentiza las bombas. En un diseño primario-secundario, la bomba primaria mantiene el flujo correcto a través del chiller mientras que la bomba secundaria atiende la carga.

Control y monitoreo

Un controlador de chiller maneja la secuencia, el historial de alarmas y los cambios remotos de punto de ajuste. Los controles típicos incluyen secuenciación de chillers líder y seguidor, reinicio del punto de ajuste del agua helada según las condiciones exteriores y alarmas por bajo flujo y alto acercamiento.

4 Cómo mantener un sistema de agua helada

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Inspeccionar bombas y válvulas

Revise las bombas en busca de vibraciones y ruidos inusuales durante las rondas diarias. Inspeccione los sellos mecánicos y la alineación de los acoplamientos mensualmente. Accione las válvulas mensualmente y registre el recorrido y la posición. Reemplace los rodamientos y sellos desgastados durante las paradas programadas.

Limpieza de tuberías e intercambiadores de calor

Monitoree la presión diferencial a través de los filtros y del evaporador. Un aumento de la presión diferencial indica ensuciamiento. Use limpieza por contraflujo cuando sea posible. Para incrustaciones graves, realice descalcificación química durante paradas planificadas.

Prueba de calidad del agua

Tome muestras de agua según el calendario establecido con el proveedor de tratamiento. Las verificaciones típicas incluyen pH, dureza, conductividad y presencia microbiana. Ajuste los inhibidores para mantener la concentración recomendada.

Calibrar sensores de temperatura

공급 및 반환 센서를 정기적으로 확인하세요. 간단한 아이스 배스나 교정된 온도계로 정확성을 확인할 수 있습니다. 잘못된 온도 측정은 잘못된 제어 결정으로 이어지며 에너지 사용 증가 또는 열 편차를 초래합니다.

Conclusión

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Si necesita una lista de verificación más detallada para su sitio, podemos agregar una hoja de inspección amigable para el campo que indique las verificaciones, frecuencias y umbrales de alarma.
 
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