Elija el medio de enfriamiento correcto

Considere una variedad de factores al decidir entre aire y agua

El rechazo de calor generalmente implica enfriamiento por aire o por agua. Al agregar un nuevo intercambiador, la practicidad y la economía de la elección varían según los requisitos de servicio, las condiciones climáticas y los factores específicos del sitio. El costo del equipo ciertamente juega un papel importante. Sin embargo, la economía también depende significativamente de los factores del sitio, incluidas las diferencias entre las temperaturas de bulbo húmedo y de bulbo seco, el clima local (temperaturas), la disponibilidad de agua, si el intercambiador será independiente o se agregará a un sistema actual y la prácticas actuales en la planta.

“Debe considerar las condiciones operativas tanto de verano como de invierno. "

Los enfriadores de aire son unidades autónomas. Un enfriador de aire requiere suministro eléctrico para los ventiladores, pero poco más para la instalación. Los enfriadores de agua incluyen dos componentes principales, un intercambiador que enfría el proceso y una torre de enfriamiento que rechaza el calor, así como un sistema de distribución de agua que los une.

Los dos componentes necesarios para utilizar agua de refrigeración pueden dificultar incluso una sencilla comparación económica entre refrigeración por aire y refrigeración por agua. Sin embargo, como regla general, si la temperatura de proceso necesaria es 50 ° F (28 ° C) más alta que la temperatura de bulbo seco, la economía generalmente favorecerá el enfriamiento por aire. Si la temperatura de proceso necesaria está más cerca de 50 ° F a la temperatura de bulbo seco, entonces el enfriamiento por agua probablemente se convierta en un fuerte competidor.

Debe considerar las condiciones operativas tanto de verano como de invierno, sobre todo en zonas donde se presentan las cuatro estaciones,  para comprender las ventajas y desventajas de la refrigeración por aire frente a la refrigeración por agua. La efectividad del enfriamiento por aire cambia con las temperaturas de bulbo seco, mientras que la efectividad del enfriamiento por agua cambia con las temperaturas de bulbo húmedo.

Para la refrigeración por aire, la operación en verano es más difícil. La temperatura de bulbo seco es alta, lo que da diferencias de temperatura bajas en el enfriador, lo que aumenta el área de superficie necesaria. El menor aumento posible de la temperatura del aire también aumenta el aire total requerido. La operación en invierno tiende a ser más fácil; la temperatura del aire es más baja, las diferencias de temperatura aumentan y el aire necesario disminuye. Esto destaca el valor de incluir algún método para variar el suministro de aire. De lo contrario, el aire de invierno más denso provocará un mayor consumo de energía.

Para la refrigeración por agua, el verano limita más el intercambiador de proceso. Las temperaturas de bulbo húmedo son altas, lo que reduce las diferencias de temperatura y aumenta la demanda de agua. En el invierno, la temperatura del agua de refrigeración desciende, las diferencias de temperatura aumentan y la demanda de agua cae. El intercambiador de enfriamiento de proceso tiene más capacidad de trabajo en invierno.

Sin embargo, aproximadamente el uno por ciento del agua que pasa a través de la torre de enfriamiento se evapora por cada caída de 9 ° F (5 ° C) en la temperatura del agua. A medida que descienden las temperaturas del aire, disminuye la cantidad de agua vaporizada debido a la diferencia entre la temperatura de bulbo seco y la de bulbo húmedo. Por lo tanto, el clima más frío requiere más aire en la torre de enfriamiento para realizar el mismo trabajo. El funcionamiento de algunas torres de refrigeración es más limitado en invierno que en verano; esto puede ser una sorpresa desagradable.

Debe incluir otros dos factores al evaluar el enfriamiento por aire versus agua: variabilidad dentro de un día y temperaturas máxima y mínima.

En la mayoría de las áreas, la temperatura de bulbo seco varía mucho más durante el día que la temperatura de bulbo húmedo. Esto significa que el desempeño del enfriador de aire tiende a cambiar más que el desempeño del enfriador de agua durante el día. Además, la lluvia puede alterar drásticamente el rendimiento del enfriador de aire. Las tormentas de lluvia convierten rápidamente los enfriadores de aire en enfriadores de superficie húmeda, aumentando sustancialmente su capacidad de enfriamiento. Por el contrario, alterar un sistema de enfriamiento de agua requiere una cantidad prodigiosa de lluvia asombrosamente fría.

Esencialmente, no existe un límite superior para las temperaturas de funcionamiento del enfriador de aire, siempre y cuando garantice la seguridad del personal y utilice las disposiciones mecánicas correctas. De hecho, los enfriadores de aire han manejado temperaturas de entrada de proceso superiores a 538 ° C (1000 ° F). Sin embargo, los procesos pueden sufrir problemas de baja temperatura con enfriadores de aire; el aire muy frío puede solidificar muchas corrientes de proceso.

Por el contrario, no debe operar intercambiadores de agua de refrigeración con temperaturas de proceso excesivas. Las altas temperaturas de la película en el agua pueden dañar rápidamente los intercambiadores de calor. Debe mantener la temperatura del agua de retorno en los enfriadores de agua por debajo de 125 ° F (52 ° C). Muchas plantas que se expandieron sin actualizar sus sistemas de servicios de agua ahora exhiben temperaturas del agua de retorno promedio más altas, que a menudo alcanzan los 130 a 135 ° F (54 a 57 ° C), particularmente en verano. Estas plantas tienden a tener altas tasas de contaminación por carbonatos.

En el lado de las bajas temperaturas, los sistemas de agua de refrigeración moderan las temperaturas extremas. Fuera de Alaska, el norte de Canadá o el norte de Rusia, pocos sistemas de agua de refrigeración tienen problemas con temperaturas bajo cero, siempre que funcionen con alguna entrada de calor del proceso.

La selección entre refrigeración por aire y agua requiere equilibrar muchas ventajas y desventajas de rendimiento y costo. Ninguno de los métodos se adapta a todas las aplicaciones.

Fuentes:

1. Sloley A. (2020). Choose The Correct Cooling Medium. Chemical Processing. Disponible en: https://www.chemicalprocessing.com/articles/2020/choose-the-correct-cooling-medium?utm_campaign=CP_2020_Enews_Campaign&utm_medium=email&_hsmi=97946168&_hsenc=p2ANqtz-_A6ZJw-JcKUpPUxau_ViOiZhmvkynab7_Hj11ahtrAFrolKQjgHXIi7uwadgG5IDScTuoeTzQ-qrBhn4dYwKYoZgJkwQ&utm_content=97946168&utm_source=hs_email (22/10/2020)
2. http://www.radiadoresgallardo.cl/topintercambiaodres.pdf (22/10/2020)