C.Q.M TENERGETICA. Intercambiadores de Calor y. Tenergetica SRL de CV. Cooling Quality Management

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1 Acumulación de Incrustaciones y sus Soluciones para Intercambiadores de Calor y Torres de Enfriamiento 1

2 FACTOR DE SUCIEDAD Con frecuencia resulta imposible predecir el coeficiente de transferencia de calor global de un intercambiador de calor al cabo de un cierto tiempo de funcionamiento, teniendo sólo en cuenta el análisis térmico; durante el funcionamiento con la mayoría de los líquidos y con algunos gases, se van produciendo gradualmente unas películas de suciedad sobre la superficie en la que se realiza la transferencia térmica, que pueden ser de películas biológicas, óxidos, incrustaciones calizas procedentes de la caldera, lodos, carbonilla, etc. El efecto que ésta suciedad origina se conoce con el nombre de incrustaciones, y provoca un aumento de la resistencia térmica del sistema; normalmente el fabricante no puede predecir la naturaleza del depósito de suciedad o la velocidad de crecimiento de las incrustaciones, limitándose únicamente a garantizar la eficiencia de los intercambiadores limpios. La resistencia térmica del depósito se puede determinar, generalmente, a partir de ensayos reales o de la experiencia. 2

3 La Acumulación de Suciedad e Incrustaciones Suciedad, Bio-películas e Incrustaciones en Condensadores de Chillers de Aire Acondicionado La acumulación de suciedad, bio-películas e incrustaciones en la tubería interna es la principal causa del consumo excesivo de energía en condensadores, intercambiadores térmicos y sistemas de enfriamiento. Su acumulación se origina por causa del agua proveniente de las torres de enfriamiento. Al pasar por la torre, una parte importante del agua se evapora, dejando atras sales y carbonatos que incrementan la concentración de incrustrantes en el agua circulante. Así mismo, al enfriarse el agua en la torre, esta absorbe la suciedad y microorganismos suspendidos en el medio ambiente, y los acarrea a través de la tubería, depositándolos en las áreas de flujo reducido y áreas donde se realiza la transferencia de calor. La acumulación de suciedad e incrustaciones reduce paulatinamente la capacidad de enfriamiento y causa un incremento importante en su consumo de electricidad. La acumulación de tan solo 1 mm de depósito incrementa el consumo de electricidad del compresor en 30% (datos de la ASHRAE). Así mismo, en la medida que ocurre la acumulación, se reduce el diámetro de la sección transversal de la tubería del circuito, lo que provoca caídas de presión que pueden ocasionar un mayor consumo energético y desgaste de la maquinaria. Soluciones Fuera de Línea Para limitar en lo posible la acumulación de suciedad e incrustaciones que afectan el consumo eléctrico y la operación adecuada de los condensadores de los chillers, los fabricantes de chillers indican en su póliza de mantenimiento que se debe realizar al menos una limpieza manual de los condensadores anualmente, no obstante el tratamiento químico del agua de las torres. La limpieza manual requiere de parar el proceso/maquinaría para realizar la limpieza de mantenimiento periódico. Usualmente utiliza agentes químicos que con el tiempo corroen los equipos, conllevan altos costos y su desecho causa daños al medio ambiente. Estas soluciones son altamente ineficientes y repercuten en altos costos energéticos, ya que las incrustaciones comienzan a acumularse al momento de re-iniciar la operación del proceso al concluir la operación de mantenimiento periódico, tal como lo indica la gráfica anexa. 3

4 ATCS: La Solución en Línea para Mantener la Tubería Libre de Incrustaciones La solución en línea ATCS de CQM, mantiene la tubería libre de incrustaciones en todo momento, lo que permite mantener una eficiencia de operación constante sin necesidad de interrumpir la operación del proceso y generando importantes beneficios económicos y ecológicos. El sistema ATCS patentado por CQM es el único sistema de limpieza automática en línea probado en miles de instalaciones de mas de 30 países, que permite incrementar la eficiencia energética eliminando la acumulación de incrustaciones en: Sistemas Centrales de Aire Acondicionado Refrigeración Industrial Procesos Industriales ATCS mantiene los intercambiadores de calor libres de incrustaciones mediante un sistema de bolas de goma, las cuales son periódicamente impulsadas a través de los tubos del intercambiador para arrastrar consigo las partículas de suciedad que de acumularse, se acumularían en incrustaciones. Este proceso reduce sustancialmente la necesidad de realizar paros de mantenimiento, y mantiene la conductividad térmica de los tubos a su nivel óptimo, reduciendo así significativamente el consumo de electricidad. La solución ATCS se utiliza actualmente en miles de instalaciones alrededor del mundo, atendiendo chillers de los fabricantes líderes de la industria. Entre los clientes de CQM alrededor del mundo se incluyen hoteles, hospitales, centros comerciales, edificios gubernamentales, museos, etc. Para una lista detallada de clientes, visite nuestra página Ventajas del Sistema Sistema "llave en mano" de operación confiable. Operación automática sin necesidad de atención del personal. La tubería del condensador se mantiene limpia en todo momento. El compresor del chiller opera constantemente a máxima eficiencia. Evita paros anuales para mantenimiento de limpieza. Tecnología de pelotas que no daña el interior de los tubos. Solución ecológica que evita el uso de químicos y no produce residuos tóxicos. Limpia todos los tubos, con una probabilidad menor a 2.24 E-11 de suciedad en los tubos al término de un día de operación. Garantía de cero perdida de pelotas. Substitución de pelotas cada 3 a 6 meses. Instalado y recomendado por los fabricantes de chillers mas reconocidos. 4

5 Acumulación de Suciedad e Incrustaciones en Torres de Enfriamiento Operación de Torres de Enfriamiento Las torres de enfriamiento utilizan la evaporación del agua para transferir a la atmósfera una parte del calor del agua de enfriamiento que circula en el circuito de condensación. Consumo de Agua en Torres de Enfriamiento La pérdida de agua por evaporación representa el 70% - 80% del consumo de agua de las torres. 70%-80% del consumo La cantidad actual de agua evaporada está determinada por la demanda de enfriado del sistema, en base a la T: la diferencia de las temperaturas del agua de entrada (caliente) y salida (fría) al circuito de agua. Mientras mayor sea la T, mayores serán la cantidad de agua evaporada y la eficiencia de enfriamiento. El agua evaporada deja atrás sales, carbonatos, y otros elementos que se adicionan a los contenidos en el agua remanente en el circuito, incrementando paulatinamente su concentración. Para controlar la concentración de sales y carbonatos, se requiere de purgar agua de la tina. Esta purga representa aproximadamente el 20-30% del agua consumida por las torres. 20%-30% del consumo Ciclos de Concentración de Sólidos Disueltos en el Agua El parámetro "ciclos de concentración", se utiliza para evaluar la eficiencia de consumo de agua de las torres : CCs = concentración de sólidos disueltos (o conductividad) en el agua de purga concentración de sólidos disueltos (o conductividad) en el agua de reposición En virtud que no es posible reducir la cantidad de agua evaporada sin afectar la eficiencia del enfriamiento, la única opción para controlar el consumo de agua de la torre es reducir la purga de agua, lo que implica incrementar los ciclos de concentración. Eficiencia Energética de Torres de Enfriamiento El incremento en la concentración de sales y carbonatos en el agua resultante de la evaporación, propicia que estos se depositen y acumulen en la superficie del relleno de las torres y en la tina. La suciedad y microorganismos capturados del medio ambiente por el agua en el proceso de enfriado, también se acumulan formando capas de suciedad y bio-películas. La suciedad, bio-películas y las sales incrustantes acumulados en el relleno de las torres obstruyen el paso del agua y el aire que la enfría, reduciendo significativamente la eficiencia de trabajo de las torres (la T), y representando un peligro a la salud de los operadores y personal de mantenimiento. La reducción en la T de las torres afecta la eficiencia energética del sistema de condensación (i.e. consumo eléctrico de los compresores) ya que por cada grado Centígrado que se reduce la T, el consumo eléctrico de los compresores se incrementa en aproximadamente 2.5%-3%. 5

6 SR-CT Sistema Automático de Tratamiento del Agua, y Limpieza de Torres de Enfriamiento El Sistema Automático de Tratamiento del Agua, y Limpieza de Torres de Enfriamiento SR-CT, de CQM, Ltd., emplea la tecnología más avanzada y ecológica para mantener las torres limpias y ahorrar agua. SR-CT permite operar las torres a mas de dos veces el nivel de concentración de sólidos disueltos permitido por el tratamiento químico, ahorrando hasta el 80% del agua purgada. Este ahorro se puede extender hasta el 100%, ya que el agua purgada no contiene químicos lo que permite designarla para re-uso en riego o para servicios. SR-CT desincrusta y limpia los sólidos acumulados en el relleno de las torres, optimizando de esta manera la T del agua enfriada en la torre, y ahorrando hasta un 5% en el consumo eléctrico de los chillers conectados al circuito de agua. El sistema SR-CT eleva a el ph del agua de la tina, y aprovecha las reacciones químicas provocadas por la electrólisis, combinadas con un sistema de filtración con retrolavado automático, para proporcionar una limpieza constante, prevenir la corrosión y eliminar bacterias y microorganismos. La tecnología SR de CQM se utiliza actualmente en miles de instalaciones alrededor del mundo, atendiendo torres de enfriamiento de los fabricantes líderes de la industria. Entre los clientes de CQM se incluyen industrias, hoteles, hospitales, centros comerciales, edificios gubernamentales, museos, etc. Para una lista detallada de clientes, visite nuestra página Electrodeposición y Electroclorinación El proceso electrolítico es ampliamente conocido en sus propiedad de generar reacciones químicas que depositan sales y carbonatos (electrodeposición) y reacciones que generan cloro y otros oxidantes (electroclorinación y electro-oxidación). En el proceso electrolítico se pasa una corriente eléctrica entre dos electrodos (ánodo y cátodo), utilizando el agua como conductor. La corriente eléctrica provoca reacciones químicas controladas que dependen del metal de revestimiento y la geometría de los electrodos, así como de la composición del agua y la intensidad de la corriente. El sistema SR-CT implementa una tecnología electrolítica que permite realizar a la vez la electrodeposición de sales y carbonatos, la electroclorinación y la electro-oxidación, lo que permite entregar beneficios superiores de tratamiento de agua en comparación al tratamiento químico. 6

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