Operación y mantenimiento de enfriadores | O&M / BetterBricks

Introducción

Los enfriadores son un componente clave de los sistemas de aire acondicionado para grandes edificios. Producen agua fría para eliminar el calor del aire en el edificio. También proporcionan refrigeración para cargas de proceso, como salas de servidores de archivos y grandes equipos de imágenes médicas. Al igual que con otros tipos de sistemas de aire acondicionado, la mayoría de los enfriadores extraen calor del agua comprimiendo mecánicamente un refrigerante.

Los enfriadores son máquinas complejas que son costosas de comprar y operar., Un programa de mantenimiento preventivo y predictivo es la mejor protección para este valioso activo.

Obtenga más información sobre cómo establecer una mejor práctica o&M Program.

Los enfriadores comúnmente usan más energía que cualquier otro equipo en edificios grandes. Mantenerlas bien y operarlas de manera inteligente puede producir ahorros de energía significativos.,

tipos de enfriadores

compresión mecánica

durante el ciclo de compresión, el refrigerante pasa a través de cuatro componentes principales dentro del enfriador: el evaporador, el compresor, el condensador y un dispositivo de medición de flujo, como una válvula de expansión. El evaporador es la baja temperatura (enfriamiento) del sistema y el condensador a alta temperatura (calor-rechazo) del sistema.,

enfriadores de compresor mecánico

Los enfriadores de compresión mecánica se clasifican por tipo de compresor: alternativo, tornillo rotativo, centrífugo y centrífugo sin fricción.

alternativo: Similar a un motor de automóvil con múltiples pistones, un cigüeñal es girado por un motor eléctrico, los pistones comprimen el gas, calentándolo en el proceso. El gas caliente se descarga al condensador en lugar de ser agotado por un tubo de escape., Los pistones tienen válvulas de admisión y escape que se pueden abrir bajo demanda para permitir que el pistón se ralentice, lo que reduce la capacidad del enfriador a medida que se reduce la demanda de agua refrigerada. Esta descarga permite que un solo compresor proporcione una gama de capacidades para adaptarse mejor a la carga del sistema. Esto es más eficiente que usar un bypass de gas caliente para proporcionar la misma variación de capacidad con todos los pistones funcionando. Algunas unidades utilizan ambos métodos, descargando pistones a un número mínimo, luego usando bypass de gas caliente para reducir aún más la capacidad de forma estable. Las capacidades varían de 20 a 125 toneladas.,

tornillo rotativo: el tornillo o compresor helicoidal tiene dos rotores ranurados helicoidalmente en una carcasa estacionaria. A medida que los rotores helicoidales giran, el gas se comprime mediante una reducción directa del volumen entre los dos rotores. La capacidad se controla mediante una válvula de entrada deslizante o un accionamiento de velocidad variable (VSD) en el motor. Las capacidades varían de 20 a 450 toneladas.

centrífugo: el compresor centrífugo funciona como una bomba de agua centrífuga, con un impulsor que comprime el refrigerante., Los enfriadores centrífugos proporcionan una alta capacidad de enfriamiento con un diseño compacto. Pueden equiparse con paletas de entrada y accionamientos de velocidad variable para regular el control del control de la capacidad de agua refrigerada. Las capacidades son de 150 toneladas y más.

centrífuga sin fricción: este diseño de alta eficiencia energética emplea tecnología de rodamientos magnéticos. El compresor no requiere lubricante y tiene un motor de corriente continua de velocidad variable con accionamiento directo para el compresor centrífugo. Las capacidades varían de 60 a 300 toneladas.,

enfriadores de absorción

Los enfriadores de absorción utilizan una fuente de calor como gas natural o vapor de distrito para crear un ciclo de refrigeración que no utiliza compresión mecánica. Debido a que hay pocas máquinas de absorción en el noroeste de los Estados Unidos, este documento solo cubre enfriadores de compresión mecánica. Puede obtener más información sobre los enfriadores de absorción en el Centro de soluciones energéticas.

componentes clave de los enfriadores de compresión mecánica

Los enfriadores producen agua enfriada en el evaporador donde el refrigerante frío fluye sobre el haz de tubos del evaporador., El refrigerante se evapora (se transforma en vapor) a medida que el calor se transfiere del agua al refrigerante. A continuación, el agua fría se bombea a través del sistema de distribución de agua fría a las unidades de tratamiento de aire del edificio.

Obtenga más información sobre la operación y el mantenimiento de los sistemas de distribución de agua HVAC.

Obtenga más información sobre la operación y el mantenimiento de los sistemas de distribución de aire.

el agua fría pasa a través de las bobinas en el manejador de aire para eliminar el calor del aire utilizado para acondicionar los espacios en todo el edificio., El agua caliente (calentada por el calor transferido desde el aire de ventilación del edificio) regresa al evaporador y el ciclo comienza de nuevo.

compresor

El refrigerante vaporizado sale del evaporador y viaja al compresor donde se comprime mecánicamente y se convierte en un vapor de alta presión y alta temperatura. Al salir del compresor, el refrigerante entra en el lado del condensador del enfriador.

condensador

dentro del condensador, el refrigerante caliente fluye alrededor de los tubos que contienen el agua del condensador-lazo., El calor se transfiere al agua, haciendo que el refrigerante se condense en forma líquida. El agua del condensador se bombea desde el paquete del condensador a la torre de enfriamiento donde el calor se transfiere del agua a la atmósfera. El refrigerante líquido luego viaja a la válvula de expansión.

Obtenga más información sobre la operación y el mantenimiento de Torres de enfriamiento.

Válvula de expansión

El refrigerante fluye hacia el evaporador a través de la válvula de expansión o dispositivo de medición. Esta válvula controla la velocidad de enfriamiento., Una vez a través de la válvula, el refrigerante se expande a una presión más baja y una temperatura mucho más baja. Fluye alrededor de los tubos del evaporador, absorbiendo el calor del agua fría que ha sido devuelta por los manipuladores de aire, completando el ciclo de refrigeración.

controles

Los enfriadores más nuevos son controlados por sofisticados microprocesadores a bordo. Los sistemas de control de enfriadores incluyen controles de seguridad y operación. Si el equipo funciona mal, el control de seguridad apaga el enfriador para evitar daños graves a la máquina., Los controles de funcionamiento permiten ajustar algunos parámetros de funcionamiento del enfriador. Para monitorear mejor el rendimiento del enfriador, el sistema de control del enfriador debe comunicarse con el control digital directo (DDC) de la instalación.

problemas de seguridad

Los enfriadores suelen estar ubicados en salas de equipos mecánicos. Cada tipo de refrigerante utilizado en un compresor enfriador tiene requisitos de seguridad específicos para la detección de fugas y la ventilación de emergencia. Consulte su código mecánico local o el código mecánico internacional para obtener más detalles.,

la EPA ha promulgado regulaciones con respecto al uso y manejo de refrigerantes para cumplir con la Ley de aire limpio de 1990. Todo el personal que trabaje con refrigerantes cubiertos por esta ley debe tener la debida licencia.

mejores prácticas para una operación eficiente

las siguientes mejores prácticas mejorarán el rendimiento del enfriador y reducirán los costos operativos:

opere múltiples enfriadores para una eficiencia máxima: las plantas con dos o más enfriadores pueden ahorrar energía al combinar las cargas del edificio con la combinación más eficiente de uno o más enfriadores., En general, el enfriador más eficiente debe usarse primero.

aumentar la temperatura del agua fría: un aumento en la temperatura del agua fría suministrada a los manipuladores de aire del edificio mejorará su eficiencia. Establezca un programa de reinicio en agua fría. Un programa de reinicio normalmente puede ajustar la temperatura del agua fría a medida que cambia la temperatura del aire exterior. En un enfriador centrífugo, aumentar la temperatura del suministro de agua refrigerada en 2-3°F reducirá el uso de energía del enfriador en un 3-5%.,

reducir la temperatura del agua del condensador: reducir la temperatura del agua que regresa de la torre de enfriamiento al condensador del enfriador en 2-3°F reducirá el uso de energía del enfriador en un 2-3%. El punto de ajuste de temperatura para el agua que sale de la torre de enfriamiento debe ser tan bajo como el fabricante del enfriador permita que el agua ingrese al condensador.

purgar el aire del refrigerante: el aire atrapado en el circuito de refrigerante aumenta la presión en la descarga del compresor. Esto aumenta el trabajo requerido del compresor. Los enfriadores más nuevos tienen purgadores de aire automáticos que tienen medidores de tiempo de funcionamiento., El seguimiento diario o semanal del tiempo de funcionamiento mostrará si se ha desarrollado una fuga que permite que el aire ingrese al sistema.

Optimize free cooling: si su sistema tiene un bypass de enfriador y un intercambiador de calor, conocido como economizador del lado del agua, debe usarse para servir cargas de proceso durante la temporada de invierno. El Economizador del lado del agua produce agua enfriada sin hacer funcionar el enfriador. El agua del condensador circula a través de la torre de enfriamiento para rechazar el calor, y luego va a un intercambiador de calor (sin pasar por el enfriador) donde el agua se enfría lo suficiente para satisfacer las cargas de enfriamiento.,

verificar el rendimiento del bypass y descargador de gas caliente: estos se encuentran más comúnmente en compresores alternativos para controlar la capacidad. Asegúrese de que funcionan correctamente.

mantener el nivel de refrigerante: para mantener la eficiencia de un enfriador, verifique el visor de refrigerante y las lecturas de temperatura de sobrecalentamiento y subenfriamiento, y compárelos con los requisitos del fabricante. De esta manera se pueden detectar tanto las condiciones de refrigerante de bajo nivel como las de alto nivel. Cualquiera de las dos condiciones reduce la capacidad y la eficiencia de un enfriador.,

mantener un registro diario: Chiller o& M Las mejores prácticas comienzan con mantener un registro diario de temperaturas, niveles de fluido, presiones, caudales y amperaje del motor. En conjunto, estas lecturas sirven como una valiosa referencia de referencia para operar el sistema y solucionar problemas. Muchos enfriadores más nuevos guardan automáticamente los registros de estas mediciones en su sistema de control a bordo, que puede comunicarse directamente con el DDC. A continuación se muestra un ejemplo de un registro diario que se puede adaptar para su uso con su enfriador.,

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mejores prácticas de mantenimiento

en comparación con una falla importante del enfriador, un programa de mantenimiento preventivo y predictivo sólido es un costo menor. La implementación de un plan de mantenimiento de mejores prácticas ahorrará dinero durante la vida útil del enfriador y garantizará una vida útil más larga del enfriador. Para obtener más información sobre este tema, vaya a Best Practice o&M Program.

las prácticas operativas de calidad inferior a menudo pasan desapercibidas y se convierten en la norma aceptada. La mejor prevención es capacitar al personal en las prácticas de mantenimiento y operación., Muchos fabricantes de enfriadores ofrecen capacitación para ingenieros de operación de edificios en el funcionamiento y mantenimiento de sus enfriadores.

para mantener efectivamente los enfriadores, debe 1) llevar el enfriador a la eficiencia máxima y 2) mantener esa eficiencia máxima. Hay algunos pasos básicos que los profesionales de las instalaciones pueden tomar para asegurarse de que sus enfriadores se mantengan correctamente. A continuación se presentan algunas de las prácticas clave.

reducir la incrustación

la falla de los tubos del intercambiador de calor es costosa y disruptiva., Los haces de tubos del evaporador y del condensador recogen los depósitos de minerales y lodos del agua. La acumulación de incrustaciones promueve la corrosión que puede conducir a la falla de la pared del tubo. La acumulación de incrustaciones también aísla los tubos en el intercambiador de calor reduciendo la eficiencia del enfriador. Hay dos acciones preventivas principales:

comprobación del tratamiento del agua: comprobación del tratamiento del agua del condensador-bucle abierto de agua semanalmente reducirá la frecuencia de la limpieza del tubo del condensador y la posibilidad de una falla del tubo.

Obtenga más información sobre la operación y el mantenimiento de Torres de enfriamiento.,

comprobar el tratamiento de agua del circuito cerrado de agua fría mensualmente reducirá la frecuencia de limpieza del tubo del evaporador y la posibilidad de una falla del tubo.

Obtenga más información sobre la operación y el mantenimiento de los sistemas de distribución de agua HVAC.

inspección y limpieza de tubos: los tubos en los haces de evaporador y condensador deben inspeccionarse una vez al año, típicamente cuando el enfriador se desconecta para el invierno., Alternativamente, para los sistemas que funcionan todo el año para cumplir con las cargas del proceso, el escalado y el ensuciamiento de los tubos se pueden monitorear registrando la caída de presión a través de los haces de condensador y evaporador. Un aumento de la presión desde la entrada hasta la salida de 3-4 PSI indica un probable aumento en la incrustación o ensuciamiento que requiere la limpieza del tubo.

inspeccione si hay fugas de refrigerante

si es posible, supervise el temporizador de ejecución de purga de aire. El tiempo de purga de aire excesivo o aumentado puede indicar una fuga de refrigerante. Si no se instala un dispositivo de purga de aire, las burbujas en el visor de refrigerante también pueden indicar una fuga de refrigerante., Los analizadores de Gas también se pueden utilizar para identificar fugas de refrigerante.

la siguiente tabla proporciona una lista de verificación para las tareas de mantenimiento.