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Sistemas de Agua Helada: Breve Historia y Ventajas

Sistemas de Agua Helada: Breve Historia y Ventajas

Sistemas de Agua Helada
Enviado por javier el Jue, 03/01/2018 - 09:24

Los sistemas de agua helada, iniciaron en la década de 1960. Con los avances de las tecnologías, y  los estudios de la economía, buscando siempre el ahorro y la eficiencia en operación de los equipos de aire acondicionado. Los constantes incrementos de los energéticos requeridos para los generadores de agua helada, definieron el sistema de agua helada  como la tecnología más sustentable,  capaz de cumplir con las necesidades del aire acondicionado a mayores distancias y cargas térmicas.

En la actualidad con la innovación de tecnologías se ha mejorado su desempeño. Su eficacia es medible utilizando en kilowats/hr refrigeración efectiva / (los kilowatts/hr de energía eléctrica), llamado COP (Coeffient of Performance). En la actualidad las tecnologías de generadoras de agua helada, ofertan equipos con diferentes tipos de compresores, iniciando con los compresores tipo scroll, reciprocantés, tornillos, centrífugos, y compresores centrífugos-magnéticos;  en capacidades desde 3.0 toneladas mini chillers, hasta centrifugas de 2,200 toneladas.

El ramo de la construcción es la de mayor demanda de los equipos de agua helada en: aire acondicionado para hoteles, hospitales, oficinas, torre de departamentos, y en procesos industriales para el enfriamiento de los procesos de manufactura.

El agua no es corrosiva, tiene un valor de calor específico, es fluida, no toxica y es barata. Esto lo convierte en una excelente opción en comparación con otros refrigerantes secundarios. Su punto de solidificación puede bajar al mezclarse con glicol, aplicado en los sistemas de banco de hielo, donde se almacena energía térmica, durante la noche, debido al costo de operación económico de la energía eléctrica. Y durante el día esa energía térmica almacenada se utiliza para el aire acondicionado.

La trasferencia de calor en los sistemas de agua helada, puede calcularse por medio de la siguiente formula:

                 Q = M x Cp x (T2 – T1)

Q =       Cantidad de trasferencia de calor del agua Btu/hr

M =       Masa del flujo de agua Libras / hr

Cp =     Calor especifico del agua BTU / Libras x °F

T2 – T1 = Diferencial entre la temperatura de entrada y temperatura de salida al intercambiador de calor Incremento o  

               Disminución de la temperatura ° F.

¿Cómo funciona el aire acondicionado con agua helada?

1.- En el generador de agua helada por compresión.  Los compresores se utilizan para comprimir el vapor de refrigerante R-134 a,  incrementando la temperatura y presión, cumpliendo con el ciclo de refrigeración.

2.- En el condensador enfriado por agua de torre de enfriamiento, el calor del refrigerante R-134 a, es absorbido por el agua, y de acuerdo a su propiedad inicia el proceso de cambio de estado, de vapor a líquido alta presión.

3.- Válvula de expansión electrónica, utilizada para controlar el flujo de refrigerante hacia el evaporador creá un diferencial de presión, y es atomizado el refrigerante hacia las paredes del tubo.

4.- El enfriador (Chiller) es la sección del sistema donde se produce un intercambiador de calor entre el agua que va al edificio y el evaporador (el refrigerante se convierte de líquido a vapor). El agua sale del evaporador de agua helada a 45 °F (7°C). Esta agua helada se circula a través  de todo el edificio mediante el uso de bombas y tuberías aisladas para agua helada. Refrigerante comercial para el generador de agua helada es R-134 a, R-410 a, etc.

Los sistemas son creados en base a una demanda de energía requerida en la climatización de las áreas.

Llevar el agua helada a las unidades interiores, que entregaran el aire frio (aire acondicionado), se deberá cumplir con los siguientes requerimientos: Una cantidad de flujo de agua metros cúbicos/hora (galones por minuto), el cual puede ser flujo constante o flujo variable, a una determinada presión, y con un determinado diferencial de temperatura (temperatura de salida – temperatura de entrada) °F.

Al momento que se ha determinado la cantidad de equipos, capacidad térmica, ubicación de las unidades interiores, se desarrollan las trayectorias de las tuberías de agua helada, en conjunto con los accesorios de control hidráulico, (válvulas de control 3 vías, 2 vías, válvulas esferas, válvulas mariposa de seccionamiento, tanques de expansión, válvulas eliminadoras de aire, separadores de aire, etc.)

Las bombas hidráulicas tipo lineal, centrifuga, etc., es el elemento que hará posible la llegada de agua hasta la unidad más lejana, calculando la capacidad del motor y bomba en HP, carga en pies columna de agua; con las necesidades de gasto de agua (gpm)  y temperatura (°F), a través de toda la tubería previamente aislada para evitar pérdidas de energía, dando con ello la eficiencia del sistema de agua helada.

 

En conclusión, después de haber iniciado el sistema de agua helada, se determinó como el único sistema que cumple con las necesidades de carga térmica y las grandes distancias recorridas entre generador de agua helada y unidades interiores de aire acondicionado. De su inicio con equipos de absorción (solución de agua y bromuro de litio), al día de hoy con centrifugos-magneticos, se incrementó la eficiencia, la protección al medio ambiente, y con los sistemas de control disminuyo los costos de operación, siendo la tecnología más rentable.

 

 

 

 

 

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