¿Qué es una torre de enfriamiento de circuito cerrado?
Las torres de enfriamiento de circuito cerrado, también conocidas como enfriadores de líquido por evaporación, mantienen el sistema limpio y libre de contaminantes en un circuito cerrado. Esto crea dos circuitos de fluido separados: (1) un circuito externo, en el que el agua de pulverización circula sobre el serpentín y se mezcla con el aire exterior, y (2) un circuito interno, en el que el fluido del proceso a enfriar circula dentro del serpentín. Durante el funcionamiento, el calor se transfiere del fluido caliente en el serpentín al agua de pulverización y luego a la atmósfera a medida que se evapora una parte del agua. Además de las aplicaciones de enfriadores y la refrigeración de procesos industriales, las torres de refrigeración de circuito cerrado se utilizan a menudo con sistemas de bomba de calor, donde se requiere refrigeración de circuito cerrado.
Principio de funcionamiento
Las torres de enfriamiento de circuito cerrado funcionan de manera similar a las torres de enfriamiento abiertas, excepto que la carga de calor que se va a rechazar se transfiere del fluido del proceso (el fluido que se enfría) al aire ambiente a través de un serpentín de intercambio de calor. La bobina sirve para aislar el fluido del proceso del aire exterior, manteniéndolo limpio y libre de contaminantes en un circuito cerrado. Esto crea dos circuitos de fluido separados: (1) un circuito externo, en el que el agua de pulverización circula sobre el serpentín y se mezcla con el aire exterior, y (2) un circuito interno, en el que el fluido del proceso circula dentro del serpentín. Durante el funcionamiento, el calor se transfiere desde el circuito interno, a través del serpentín al agua de pulverización, y luego a la atmósfera a medida que se evapora una parte del agua.
Configuración de flujo combinado
El flujo combinado es el uso de un serpentín de intercambio de calor y un relleno para la transferencia de calor en una torre de enfriamiento de circuito cerrado. La adición de relleno al diseño tradicional de la torre de enfriamiento de circuito cerrado reduce la evaporación en la sección del serpentín, lo que reduce la posibilidad de incrustaciones e incrustaciones. Las torres de enfriamiento de circuito cerrado de flujo combinado de BAC utilizan un flujo paralelo de aire y agua en aerosol sobre el serpentín, y un flujo cruzado de aire / agua a través del relleno.
En flujo paralelo, el aire y el agua fluyen sobre el serpentín en la misma dirección. El fluido del proceso viaja desde la parte inferior hasta la parte superior del serpentín, aumentando la eficiencia al poner el agua y el aire más fríos en contacto con el fluido del proceso a su temperatura más fría.
En el relleno, el aire y el agua interactúan en una configuración de flujo cruzado: el agua fluye verticalmente hacia abajo del relleno mientras el aire fluye horizontalmente
a través de él.
Configuración de contraflujo
En un diseño de torre de enfriamiento de circuito cerrado de contraflujo, el flujo de aire es en la dirección opuesta al agua de rociado. En las torres de enfriamiento de circuito cerrado de contraflujo de BAC, el aire viaja verticalmente hacia arriba a través de la unidad mientras que el agua de rociado viaja verticalmente hacia abajo sobre el serpentín. El fluido del proceso fluye de arriba hacia abajo a través del serpentín y está en contracorriente térmico al aire.
Sistema de ventilador
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Ventilador axial
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Ventilador centrífugo
El flujo de aire a través de la mayoría de las torres de enfriamiento de circuito cerrado ensambladas en fábrica es proporcionado por uno o más ventiladores accionados mecánicamente. El ventilador o ventiladores pueden ser axiales o centrífugos, teniendo cada tipo sus propias ventajas. Las unidades de ventiladores axiales requieren aproximadamente la mitad de la potencia del motor del ventilador que las unidades de ventiladores centrífugos de tamaño comparable, lo que ofrece importantes ahorros de costos durante el ciclo de vida.
Calado inducido
Los ventiladores se pueden aplicar en una configuración de tiro inducido o tiro forzado. Los componentes giratorios de manejo de aire del equipo de tiro inducido están montados en la plataforma superior de la unidad, lo que minimiza el impacto del ruido del ventilador en los vecinos cercanos y brinda la máxima protección contra la formación de hielo del ventilador si las unidades funcionan en condiciones bajo cero. El uso de materiales resistentes a la corrosión asegura una larga vida útil y minimiza los requisitos de mantenimiento para los componentes de manejo de aire.
Tiro forzado
Los componentes giratorios de manejo de aire están ubicados en la cara de entrada de aire en la base de las torres de tiro forzado, lo que facilita el acceso para el mantenimiento y servicio de rutina. Además, la ubicación de estos componentes en la corriente de aire de entrada seca prolonga la vida útil de los componentes al aislarlos del aire de descarga saturado.
Rango de capacidad
Las capacidades del producto se expresan en términos de una tasa de flujo de 95ºF/85ºF/78ºF. Esto se refiere al caudal de agua que la unidad puede enfriar desde una temperatura de entrada de agua de 95ºF (35,0ºC) hasta una temperatura de agua de salida de 85ºF (29,4ºC) a una temperatura de entrada de agua de 78ºF (25,6ºC). BAC ofrece software de selección para evaluar el desempeño de una torre de enfriamiento de circuito cerrado en cualquier condición.
Temperatura máxima del agua entrante
Todas las torres de enfriamiento de circuito cerrado BAC son capaces de soportar temperaturas de fluido de entrada de hasta 180ºF (82,2ºC), y la HXV es capaz de soportar temperaturas aún más altas debido a la tecnología de batería seca agregada.
Ventajas de las torres de enfriamiento de circuito cerrado
Las torres de enfriamiento abiertas exponen el agua de enfriamiento del proceso a la atmósfera, generalmente como parte de un circuito de sistema de enfriamiento. Las torres abiertas utilizan un diseño eficiente, simple y económico. Todos los componentes de un sistema abierto deben ser compatibles con el oxígeno introducido a través de la torre de enfriamiento.
Las torres de enfriamiento de circuito cerrado aíslan completamente el fluido de enfriamiento del proceso de la atmósfera. Esto se logra combinando el equipo de rechazo de calor con un intercambiador de calor en una torre de circuito cerrado. Un sistema de circuito cerrado protege la calidad del fluido del proceso, reduce el mantenimiento del sistema y proporciona flexibilidad operativa a un costo inicial ligeramente superior.
Actuación
Si una aplicación debe producir su capacidad máxima durante todo el año, es fundamental mantener un circuito de sistema limpio y confiable. Aislar el fluido del proceso en un sistema de circuito cerrado evita que los contaminantes transportados por el aire entren y ensucien el sistema. Mantener un rendimiento óptimo en un sistema de circuito abierto requerirá un mantenimiento regular para asegurar una eficiencia similar. Los enfriadores e intercambiadores de calor de alta eficiencia dependen del agua de proceso limpia para funcionar correctamente y se ven significativamente afectados por incluso pequeñas cantidades de suciedad.
Gastos
El costo inicial del equipo de un sistema de circuito abierto será menor que el de un sistema de circuito cerrado de tamaño comparable, ya que el sistema abierto no incluye el componente del intercambiador de calor intermedio. Sin embargo, el mayor costo inicial de un sistema de circuito cerrado se reembolsará durante los años de funcionamiento mediante los siguientes ahorros:
- Un fluido de proceso más limpio da como resultado un área de superficie interna más limpia y componentes de mayor eficiencia en el sistema (por ejemplo, enfriador)
- Costos de mantenimiento del sistema reducidos
- Costos de tratamiento de agua reducidos para equipos de evaporación
- Funcionamiento en modo de 'enfriamiento gratuito' durante el invierno para ahorrar consumo de energía
Mantenimiento
Dado que el fluido de proceso de un sistema de circuito cerrado está completamente aislado del entorno, solo se requiere un mantenimiento de rutina en el equipo de rechazo de calor en sí. La necesidad de apagar el sistema periódicamente para limpiar el intercambiador de calor se reduce drásticamente, si no se elimina por completo. El suministro de fluido de proceso limpio al sistema prolongará la vida útil de otros componentes del sistema (haces de condensadores, compresores, etc.).
Tratamiento de aguas
Mantener la calidad adecuada del fluido de proceso en un sistema puede implicar varios pasos, como el tratamiento químico, el equipo de filtración y la adición de agua de reposición limpia. Una torre de enfriamiento de circuito cerrado puede proporcionar las siguientes ventajas sobre una torre de enfriamiento abierta:
- Menor volumen de agua recirculante para tratar
- El ciclo de proceso requiere un tratamiento mínimo
- Durante los períodos de funcionamiento en seco, se elimina la necesidad de agua de reposición.
Flexibilidad operativa
Las torres de circuito cerrado permiten los siguientes modos de operación que no son posibles con torres abiertas:
- Funcionamiento de enfriamiento gratuito sin la necesidad de un intercambiador de calor intermedio: enfriadora apagada
- Funcionamiento en seco: conserva el agua y los productos químicos de tratamiento, evita la formación de hielo y la formación de plumas
- Bombeo variable: el circuito cerrado de agua del condensador permite un bombeo de velocidad variable para ahorrar energía
Torre de circuito cerrado frente a torre abierta / intercambiador de calor
A veces, una torre de enfriamiento abierta se combina con un intercambiador de calor para capturar algunos de los beneficios del enfriamiento de circuito cerrado. La elección de torres de enfriamiento de circuito cerrado en lugar de esta combinación de torre abierta / intercambiador de calor puede ser una mejor opción por las siguientes razones:
- Costo total: la adición de un intercambiador de calor (bomba, tubería, etc.) al circuito de la torre abierta acerca el costo inicial mucho más al del sistema de torre de circuito cerrado
- Equipo único: el diseño compacto de la torre de circuito cerrado ahorra espacio en un paquete autónomo, en comparación con múltiples ubicaciones para la configuración de la torre / intercambiador de calor
- Mantenimiento: un espacio reducido en el intercambiador de calor (por ejemplo, placa y marco) puede atrapar los sólidos introducidos por la torre abierta, lo que requiere una limpieza frecuente y que requiere mucho tiempo para garantizar un rendimiento óptimo
- Funcionamiento en seco: el sistema de torre abierta / intercambiador de calor no puede funcionar en seco en invierno
Estas pautas proporcionan información general para ayudar a decidir si una torre de enfriamiento de circuito cerrado es más adecuada para una aplicación en particular que una torre abierta, con o sin intercambiador de calor. Para obtener ayuda adicional con un proyecto, comuníquese con su representante local de BAC.