Son los sistemas que disponen de un elemento desacoplador que separa el primario y el secundario, de tal forma que hidráulicamente lo que pasa en el secundario no afecta al primario
CONTENIDO
1 - FICHA TÉCNICA
2 - GENERALIDADES
Se trata de la configuración hidráulica más típica, tanto que a veces se aplica incluso sin tener mucho sentido, como sistemas con una enfriadora.
Esta configuración hidráulica se proyecta normalmente en un sistema con 2 enfriadoras o más y la variación de carga variable, tanto como para parcializar la producción parando enfriadoras.
Es una configuración muy versátil en cuanto a la configuración, no como los sistemas acoplados de caudal constante y en especial los de caudal variable, V.P.F.
El objetivo principal de esta configuración es DESACOPLAR hidráulicamente el primario del secundario, es decir, que lo que sucede en secundario no afecte al primario. Sin embargo, en la mayoría de los casos esto no sucede porque en el bypass se instala una llave de corte o válvula antirretorno ACOPLANDO el primario y el secundario.
Otro error común, es no prestar atención al orden de conexiones del colector, complicando la gestión optimizada de la producción. Bajo esta situación, además de la pérdida de eficiencia, se presentan problemas en las enfriadoras como excesivo número de arranques y paradas y que se intenta camuflar el problema añadiendo inercia, que puede paliar el problema pero no se solventa.
A día de hoy, esta configuración con secundario a caudal no es recomendada por la poca precisión que se consigue en la temperatura de impulsión y por el extra consumo que se tiene tanto en bombas de secundario, como en bombas de primario y enfriadoras con Chiller Water Reset cuando se busca paliar el defecto de caudal en primario.
Cuando se tiene caudal constante, los puntos a considerar en el diseño y en el control son similares a los indicados en los sistemas acoplados de caudal constante, solo que ahora la mezcla se produce en el bypass, elevando la temperatura de impulsión del secundario. Ver más detalles.
3 - COMBINACIÓN DE ENFRIADORAS
Como se comentaba anteriormente, esta es una combinación muy versátil en cuanto a configuración:
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Compatibilidades de caudales entre enfriadoras, aquí no es imprescindible que todas las enfriadoras que forman la planta sean compatibles en caudal mínimo y máximo como un sistema V.P.F.
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Configuración asimétrica; desde el punto de vista de diseño y del sistema de control, una configuración asimétrica no complica para nada el sistema. Es más, se recomienda una configuración asimétrica si es la mejor opción para ajustar la producción a la demanda. En una configuración asimétrica se puede tener:
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Enfriadora base, la que tendrá prioridad en el funcionamiento. Pudiese ser una con muy alta eficiencia, o recuperación de calor, o cualquier otro motivo.
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Enfriadora pico, la que entrará la última en el sistema, solo cuando realmente sea necesaria, aquella por ejemplo con peor eficiencia, o más deteriorada, etc.
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Enfriadora pivotante, aquella que se utiliza en la secuenciación de enfriadoras tanto en adición como en sustracción para hacer las transiciones entre enfriadoras de mayor potencia.
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Cualquiera de las enfriadoras dentro del sistema puede tomar un papel diferente, por ejemplo una enfriadora base con recuperación de calor y menor eficiencia puede pasar a pico cuando no sea necesaria la recuperación, o una enfriadora con freecooling integrado.
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Configuración simétrica, en la que todas las enfriadoras son iguales. En este punto se recomienda tener en cuenta que la carga mínima del sistema no esté por debajo del escalón mínimo de parcialización.
4 - GESTIÓN DE CAPACIDAD
En el sistema de control de la producción, en primer lugar se debe considerar cada tipo de enfriadora que papel va a jugar en el orden de la secuencia, base, pico, pivotante o digamos normal.
Si el colector está correctamente realizado y la ubicación de sondas es correcta, entonces se puede hacer una gestión optimizada de la producción, sino el sistema sólo podrá hacer una secuenciación "simple" que puede presentar problemas en la gestión de la producción.
El control no puede puede solucionar los problemas que un mal diseño hidráulico provoca, tan sólo quizás enmascararlo. El control no puede hacer milagros.
Adición de enfriadoras:
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Por temperatura de impulsión en el colector, bajo la premisa de menor número de enfriadoras en marcha posible. A tener en cuenta que es muy probable que haya defecto de caudal en primario la mayor parte del tiempo.
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Por % de carga, si se quiere tomar una estrategia basada en las curvas de carga parcial
Sustracción de enfriadoras, siempre y cuando se cumpla la condición de consigna en impulsión,
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Por AT en el colector, siempre y cuando el orden de conexiones sea correcto
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Por % de carga en enfriadoras, comprobar antes de la sustracción que al retirar la siguiente enfriadora en la secuenciación que el restante se puede hacer con la demanda.
La función Chiller Water Reset para bajar la temperatura de consiga de enfriadoras para compensar la mezcla de agua caliente en el colector podría ser necesaria.
La función Chiller Water Reset en temperatura de impulsión en secundario tiene un efecto de ahorro energético.
Ajustar la producción a la demanda sólo en términos de potencia térmica, es un concepto que está muy de moda pero por si sólo presenta carencias y podría no funcionar si no se tienen en cuenta otros factores.
Métodos para el control de planta:
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Sonda de impulsión
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Sonda de retorno
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Sonda bypass
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Caudal de bypass
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% de carga enfriadoras
5 - EXCESO O DEFECTO DE CAUDAL EN PRIMARIO
¿Por qué es necesario aclarar este punto?
En esta configuración el secundario es constante y en el mejor de los casos, variable por escalones según arranquen o paren los circuitos de secundario.
Consideremos todo el secundario constante, la demanda sólo afecta el AT siendo en carga parcial inferior al de diseño y con una corriente de agua caliente circulando por el colector que calienta la impulsión.
En esta configuración la mayor parte del tiempo se dará esta circunstancia.
El defecto de caudal en primario repercutirá en el sistema de la siguiente manera:
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Elevación de temperatura de impulsión en colector
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Mayor número de enfriadoras en marcha trabajando a baja carga para reducir el defecto de caudal
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Disminución de temperatura de consigna en enfriadoras para compensar la mezcla
En el secundario se tiene una demanda de 335 KW con un AT de 1ºC. La enfriadora 1 de 500 KW es suficiente para atender la demanda, pero por defecto de caudal en primario la temperatura de impulsión de secundario se eleva hasta 9,4ºC
Para paliar el efecto mezcla, la enfriadora 1 baja su consigna a 5,5ºC, ahora la temperatura de impulsión en el colector es de 7,9ºC
En este ejemplo se añade enfriadora para disminuir el defecto de caudal en primario y no por demanda. Ahora un equipo más grande trabajando a baja carga, y aún así hay elevación de la temperatura de impulsión
En el secundario se tiene una demanda de 335 KW con un AT de 1ºC. La enfriadora 1 de 500 KW es suficiente para atender la demanda, pero por defecto de caudal en primario la temperatura de impulsión de secundario se eleva hasta 9,4ºC
En las imágenes de arriba se tienen 3 escenarios de trabajo, la misma configuración de planta y misma demanda en secundario con un AT 1ºC, pero distintos modos de funcionamiento en primario:
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Escenario 1, la demanda de secundario es de 335 KW con un AT de 1ºC. La enfriadora 1 es suficiente por capacidad para atender la demanda, pero el balance de caudales entre primario y secundario resulta en un defecto de caudal en primario de 202 m3/h que circula por el bypass y eleva la temperatura de impulsión a 9,4ºC. Esta temperatura no es válida para la instalación.
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Escenario 2, para compensar la mezcla de agua caliente, la enfriadora 1 baja su consigna de 7ºC a 5,5ºC con el consecuente consumo de energía extra. De esta forma se consigue 7,9ºC
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Escenario 3, para disminuir el defecto de caudal en primario, se arranca la enfriadora 2, con mayor caudal, pero trabajando a baja carga. Con esta forma de trabajar, las enfriadoras deben ser compatibles y con una buena eficiencia a bajas cargas, tipo inverter o levitación magnética.
6 - ORDEN DE CONEXIONES DEL COLECTOR
El orden de conexiones en el colector es fundamental para poder llegar a tener una gestión optimizada del conjunto de enfriadoras.
Muchos de los problemas en las plantas existentes es que el orden de conexiones en el colector no es correcto y dificulta el control, tanto que incluso no se llega a tener una operación estable.
Dos reglas simples:
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Todas las enfriadoras toman agua a la misma temperatura
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Todos los secundarios toman agua a la misma temperatura
Otros aspectos en diseños de colectores, como el diámetro varían en función de como va a operar la planta. Ver más.
7 - RECOMENDACIONES DE DISEÑO
En una configuración del tipo desacoplado caudal constante primario y secundario, se debe prestar atención a los siguientes puntos:
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Selección de enfriadoras
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Prestar atención al funcionamiento a cargas parciales y parcialización mínima ya que es posible que se arranquen enfriadoras no por demanda sino por caudal.
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En los estudios energéticos, tener en cuanta que enfriadoras en paralelo trabajan al mismo % de carga.
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Secuenciación de enfriadoras
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Adición por temperatura de impulsión en colector
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Adición por % de carga si se requiere adicionalmente una estrategia para trabajar a cargas parciales
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Sustracción por % de carga
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Sustracción por AT colector
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Configuración de planta
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Configuración simétrica (todas las enfriadoras iguales) o configuración asimétrica
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Enfriadoras pico, base, pivotante
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Diseño del colector
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Control de unidades terminales
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Por válvula de 3 vías, equilibrar correctamente los circuitos y unidades terminales
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