Cumplimiento de requisitos fundamentales de enfriamiento

Una instalación de climatización compleja es tan fuerte como su componente más débil

Por Ron Auvil

Gabinete mezclado

Muchos clientes comerciales de climatización tienen requisitos fundamentales de enfriamiento, incluyendo fábricas, centros de procesamiento de datos y hospitales. Entre mis responsabilidades como técnico superior y encargado de resolución de problemas se encuentran el control de la planta de enfriamiento central y los sistemas mecánicos.

En uno de mis últimos encargos, el gestor de instalaciones me dijo algo increíble. Se le iba a realizar una ampliación importante a uno de nuestros clientes: una sala de urgencias adicional para un hospital. Pensé que la planta de agua refrigerada ya se encontraba al máximo de su capacidad y esta ampliación supondría una mayor carga de enfriamiento para el sistema. De hecho, el gestor de instalaciones me explicó que, de acuerdo con los ingenieros de diseño, el sistema funcionaría por encima del 98 % de su capacidad en un día de diseño en condiciones de aire de exterior. Estas condiciones son bastante cálidas y húmedas. Esto significa que la planta de enfriamiento tendría que funcionar a casi el 100 % de su capacidad, sin margen de error.

"Con un solo vistazo al interior de la planta de enfriamiento podía apreciarse que estaba en mal estado"

El mismo día que empecé el proyecto, se estaban realizando tareas de mantenimiento porque uno de los refrigeradores tenía una avería importante en su sistema eléctrico y estaban reconstruyendo el arrancador por completo. Anteriormente había estado trabajando en otros problemas de la planta de enfriamiento. Con un solo vistazo al interior de la planta de enfriamiento podía apreciarse que estaba en mal estado. Consciente de las condición mecánica de esta planta, sabía que las posibles fallas del equipo darían lugar a una pérdida importante de comodidad, tiempo de inactividad del equipo y la insatisfacción del cliente.

Una planta de enfriamiento típica

Estos son los componentes de una planta de enfriamiento típica:

Refrigeradores. Se usa uno o más refrigeradores para enfriar el agua entre 5.5 y 6.6 °C (42 y 44 °F). Esta agua se bombea a través del edificio, donde se distribuye por los serpentines de enfriamiento de las unidades de aire acondicionado. A continuación, el agua vuelve al sistema a unos 12.7 °C (55 °F). Los refrigeradores de la planta pueden ser de tipo centrífugo, espiral, de tornillo, alternativo o de absorción. Los refrigeradores centrífugos son los más usados actualmente. Algunas plantas de enfriamiento usan compresores abiertos con motor. Este tipo de compresores también deben estar correctamente alineados.

Torres de enfriamiento. El siguiente componente importante de una planta de enfriamiento es la torre de enfriamiento. Esta torre repele el calor del exterior del edificio. El agua que entra en la torre desde el refrigerador suele encontrarse a unos 35 °C (95 °F), mientras que el agua que sale de ella tiene una temperatura que ronda los 29.4 °C (85 °F). Existen muchas variaciones en esto. La mayoría de las torres de enfriamiento usa uno o más ventiladores que toman aire ambiental a través de la torre. El aire ambiental provoca que una parte del agua se evapore, lo que enfría el agua restante. El funcionamiento de los ventiladores de la torre de enfriamiento es esencial. Los ventiladores de mayores dimensiones de una torre de enfriamiento se controlan mediante un eje y un sistema de transmisión. Los ventiladores y los motores de estas torres también deben estar correctamente alineados. Si el ventilador de una torre de enfriamiento se avería, podría provocar que la planta de enfriamiento dejara de funcionar.

Bombas. Existen diferentes tipos de bombas en una planta de enfriamiento. Las bombas del condensador hacen circular el agua entre el condensador y la torre de enfriamiento. Aunque hay variaciones, muchas plantas de enfriamiento se conciben como sistemas primario y secundario. Una o más bombas primarias distribuyen el agua refrigerada por la planta. En tal caso, si hay 4 refrigeradores podría haber 4 bombas primarias. Además, pueden añadirse bombas secundarias. Estas bombas hacen circular el agua desde la planta de enfriamiento hasta los serpentines de los climatizadores de edificios más alejados. Es muy común que se instalen bombas redundantes de apoyo.

El fin de una planta de enfriamiento es el siguiente: es necesario mantener el flujo de agua condensada y agua refrigerada a fin de iniciar el refrigerador y enfriar el edificio. Si las bombas dejan de funcionar, la planta de enfriamiento también lo hará. Cualquier cosa que afecte a la fiabilidad de las bombas es un problema.

Mixed cabinet

Tuberías. En lo que corresponde al agua condensada, las tuberías dirigirán el flujo de agua del refrigerador a las torres. En cuanto al agua refrigerada, las tuberías dirigen el agua del refrigerador a las unidades de climatización del edificio.

Como se mencionó anteriormente, si alguno de los dispositivos falla, la planta por completo dejará de funcionar. Es absolutamente necesario que estos componentes funcionen con la máxima eficiencia y un índice de avería bajo.

Alineación y vibración

Para realizar instalaciones y tareas de mantenimiento periódicas, es esencial que las bombas y los ventiladores de las torres de enfriamiento estén perfectamente alineadas y no tengan ninguna vibración inusual. Los problemas de alineación provocan fallas en rodamientos, acoplamientos y sellos, así como un consumo de energía alto y un costo de mantenimiento excesivo. Está demostrado que una alineación precisa puede reducir las reparaciones de los sellos mecánicos hasta en un 65 % y el índice de mantenimiento de las bombas se reduce en un 30 %. Además, se reducen los costos de mantenimiento de emergencia. Un mantenimiento de emergencia puede costar hasta diez veces más que un mantenimiento preventivo adecuado del equipo.

Hasta ahora, se han estado usando métodos antiguos como los indicadores de firmeza o de cuadrante para comprobar la alineación. Aunque esos métodos pueden usarse perfectamente, tienen ciertas limitaciones y desventajas. En ambos casos se requiere dominio y experiencia para su uso. En el caso de los indicadores de cuadrante, pueden requerirse cálculos complejos, lo que hace más probable alguna falla en dichos cálculos. Lo que se requiere en estos casos es un instrumento fácil de usar que elimine el factor humano todo lo que sea posible. Ese instrumento es la herramienta de alineación de ejes por láser Fluke 830.

La herramienta de alineación de ejes por láser Fluke 830 es perfecta para alinear las bombas y los ventiladores de torre de una planta de agua refrigerada. Este instrumento permite una alineación sencilla y efectiva de las bombas de agua refrigerada primarias y secundarias y de las bombas de agua del condensador propias de una planta central de agua refrigerada. Los ejes que accionan los ventiladores de una torre de enfriamiento también deben estar alineados. Una gran ventaja es lo fácil que resulta usar el dispositivo 830. Con los indicadores de firmeza y de cuadrante, se requería práctica para llevar a cabo los cálculos necesarios. En muchos casos, se solicitaba a los especialistas que ayudaran a realizar la alineación. El dispositivo 830 pone al alcance de muchos más técnicos la capacidad para llevar a cabo alineaciones y mediciones repetibles.

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