Rechazo de calor ideal para aplicaciones de procesos

CASO 1: ENFRIADORES HÍBRIDOS REDUCEN COSTOS OPERATIVOS EN CENTROS DE DATOS

La empresa TiePoint-bkm Engineering Inc. recibió el contrato para diseñar un centro de datos en Centennial, Colorado. El ingeniero mecánico senior Brian Deleon y su equipo realizaron análisis de sistemas de enfriamiento comparando diferentes estrategias de implementación. La razón principal detrás de su diseño fue la estricta regulación del uso del agua en la ciudad.

Las tarifas de conexión variaban según el tamaño, con costos de varios cientos de miles de dólares para conexiones pequeñas, mientras que conexiones más grandes superaban el millón de dólares. Factores clave considerados en la fase de diseño:

Clima en Colorado – veranos moderados e inviernos fríos y secos
Eficiencia del agua – equipos de rechazo de calor capaces de operar en modo seco
Optimización de espacio mecánico – necesidad de minimizar el área ocupada

El equipo de Deleon presentó al propietario la ventaja de los enfriadores de circuito cerrado híbridos. “El ahorro de costos por evitar el uso de agua en modo seco era demasiado significativo para ignorarlo”, explica Deleon.

» ‎Sigue el canal de Profesionales MEP Especificar en WhatsApp

Durante la noche y en épocas más frías, la posibilidad de operar el enfriador híbrido en modo seco generó ahorros sustanciales, al reducir el tamaño de la conexión de agua requerida.

Cada EVAPCO eco-ATWB-H en el centro de datos contiene un serpentín seco (Arid Fin-Pak) en la sección superior de la carcasa, que pre-enfría el fluido de proceso antes de ingresarlo al serpentín evaporativo. En promedio, el serpentín seco cubre el 20% de la carga térmica, lo que reduce el consumo de agua.

Además del ahorro de agua, el diseño innovador también benefició la sala de máquinas y el sistema de tuberías del centro de datos. ”Pudimos reducir la huella de la sala mecánica gracias a las bombas y tuberías más pequeñas que requieren los enfriadores híbridos”, señala Deleon.

Incluso en casos de escasez de agua o fallos eléctricos, la respuesta rápida de los enfriadores híbridos y su capacidad para operar completamente en modo seco proporciona mayor resiliencia ante emergencias.

CASO 2: ENFRIADORES ADIABÁTICOS PARA PROCESOS DE MOLDEO POR INYECCIÓN

En el norte de Illinois, Bullock Logan & Associates colaboró con EVAPCO y Ram Mechanical Services Inc. para diseñar un sistema de rechazo de calor para un proceso de moldeo por inyección operando 24/7.

“Sus fábricas cuentan con máquinas de moldeo de bucle abierto que requieren rechazo de calor todo el año”, explica Roger Sauter. “Las preocupaciones por congelamientos que provoquen interrupciones son críticas, ya que la producción debe operar tres turnos sin fallas”.

Además, el propietario necesitaba una solución sostenible, minimizando el consumo de agua. Factores clave considerados en la fase de diseño:

Clima en el norte de Illinois – riesgo grave de congelamiento
Eficiencia del agua – minimizar el uso de agua para el rechazo de calor
Operación sin interrupciones – el sistema debe funcionar continuamente

A pesar de existir alternativas de menor costo inicial, ninguna resolvía el riesgo de congelamiento y la reducción del uso de agua como los sistemas adiabáticos. “Optamos por cerrar el circuito exterior con una solución de glicol”, explica Sauter. “Así, el circuito exterior está aislado del circuito interior de agua”.

Para cumplir con la carga térmica, se utilizaron configuraciones de enfriadores de una y dos pilas, reduciendo drásticamente el consumo de agua, sin requerir tratamiento adicional. “De todas nuestras opciones, esta tenía el mayor costo inicial, pero el cliente entendió los beneficios y la prefirió”, comenta Sauter.

UNIVERSIDAD COMBATE INVIERNOS EXTREMOS CON ENFRIADORES SECOS

El campus principal de la Utah State University (USU) en Logan, UT, está a 1 mil 250 metros sobre el nivel del mar, sujeto a inviernos extremadamente duros.

El sistema de enfriamiento del campus, con una torre de enfriamiento de circuito abierto de 6 mil toneladas, enfrentaba temperaturas de hasta -30 °F, reduciendo la carga térmica en más del 90% durante el invierno.

Las torres de enfriamiento se congelaban completamente, causando daños significativos. Después de una década, varias celdas requirieron reemplazo total del relleno, con costos elevados.

Factores clave considerados en la fase de diseño:

Carga de enfriamiento reducida – baja demanda en invierno
Clima frío en el norte de Utah – el sistema no podía incluir elementos evaporativos ni adiabáticos
Ahorro de energía y agua – eliminar el uso de la torre en invierno

“Me comuniqué con Midgley-Huber, Inc.”, comenta Reid Olsen, Gerente de Planta de Energía Central de la USU. “Después de analizar la carga térmica, recomendaron instalar un enfriador seco”.

Finalmente, se seleccionó un EVAPCO eco-Air serie V, operando en modo “free cooling”, apagando los chillers cuando el clima lo permite.

“Dejamos de usar la torre de circuito abierto salvo que sea absolutamente necesario”, añade Olsen. “Actualmente, usamos el enfriador de fluido como nuestra única fuente de enfriamiento desde el 1 de octubre hasta el 1 de abril”, explica. “Habíamos estado usando la torre de enfriamiento sin necesidad durante la mitad del año”.

Entre octubre y abril, el sistema de torre de enfriamiento de circuito abierto consumía 871 megawatts de energía eléctrica. Durante la última temporada, que tuvo un invierno menos intenso de lo habitual, el enfriador de líquido y sus componentes asociados usaron 691 megawatts; es decir que el enfriador seco redujo el consumo de energía en 21% y los costos de mantenimiento de la torre de enfriamiento. Asimismo, se logró una gran reducción en el consumo de agua y en los costos asociados con el tratamiento de agua.