Elección del relleno de reemplazo de la torre de enfriamiento

Las torres de enfriamiento ofrecen una solución comprobada y rentable para rechazar el calor del agua del condensador y los procesos industriales. Para maximizar los ahorros en costos operativos, el medio de relleno (la superficie de transferencia de calor sobre la que fluye el agua) debe estar diseñado correctamente y en buenas condiciones.

El relleno es el corazón del sistema y el rendimiento de todo el sistema depende de maximizar el área de superficie del relleno, distribuir uniformemente el agua a través de las superficies y optimizar el espesor de la película de agua para un desempeño eficiente.

Después de años de funcionamiento, el medio de relleno eventualmente puede degradarse hasta el punto en que debe ser reemplazado. Los propietarios y operadores de edificios pueden tener dificultades para evaluar las afirmaciones de varios fabricantes sobre qué tipo de relleno de reemplazo es la mejor opción.

La forma ideal de comprender qué relleno es óptimo es a través de una investigación independiente en lugar de depender de los fabricantes que promocionan su propio producto. La evaluación más objetiva provendría de una comparación imparcial de lado a lado, en una situación operativa de la vida real. Los productos de la competencia se observarían durante años para determinar no solo qué tan bien funcionan en el momento de la instalación, sino también cómo resisten el paso del tiempo.

Esto es exactamente lo que sucedió cuando un gran estadio deportivo profesional en el sur de California reemplazó el relleno de sus torres de enfriamiento. Tres torres de enfriamiento de la serie 3000 de Baltimore Aircoil Company (BAC) con un diseño de flujo cruzado han contribuido a la comodidad y seguridad de los clientes del estadio de 20 000 asientos durante 18 años. Las torres de enfriamiento funcionaban adecuadamente pero, debido a su antigüedad, se decidió reemplazar el relleno como parte de un plan de mantenimiento a largo plazo.

El plan era reemplazar el paquete de relleno en una torre de enfriamiento por año, en lugar de desconectar las tres torres a la vez. En la primera torre, y luego en la segunda torre un año después, el relleno se reemplazó con el relleno de reemplazo VersaCross® de BAC, un relleno de estilo "colgante" que coincidía con el relleno instalado originalmente. Cuando llegó el momento de reemplazar el relleno de la tercera torre, el propietario del edificio decidió utilizar un producto competitivo, un relleno estilo "bloque".

La torre de enfriamiento BAC Serie 3000 tiene un diseño de flujo cruzado, lo que significa que el agua fluye verticalmente por el relleno mientras el aire fluye horizontalmente a través de él. El agua caliente del sistema ingresa a la torre de enfriamiento y se distribuye sobre el relleno (superficie de transferencia de calor). Se aspira aire a través del relleno, lo que hace que se evapore una pequeña porción del agua. Esta evaporación elimina el calor del agua restante, que se recoge en el depósito de agua fría y se devuelve al sistema para absorber más calor. La torre de enfriamiento BAC Serie 3000 fue diseñada para usar relleno de láminas colgantes y el relleno de reemplazo BAC VersaCross® es el relleno colgante OEM de reemplazo en el mercado. Se cuelgan largas láminas continuas con patrones en relieve para aumentar el área de superficie para permitir que el agua fluya suavemente de arriba a abajo.

El relleno de reemplazo estilo bloque es un diseño fundamentalmente diferente. Los bloques se componen de capas corrugadas de láminas de PVC, con láminas onduladas intercaladas entre capas de láminas planas. Los bloques de 12" por 12" por 42" se apilan verticalmente.

BAC planteó su preocupación sobre si el relleno estilo bloque funcionaría adecuadamente y si sería compatible con el diseño de la torre de enfriamiento Serie 3000. El espaciado vertical del relleno de bloques es más ancho que el del relleno colgante BAC, lo que proporciona menos área de superficie física que el relleno colgante. El área de superficie reducida da como resultado menos enfriamiento por evaporación.

(Cortesía de Baltimore Aircoil Company, Inc.)

Otra preocupación era que el agua no fluiría uniforme y uniformemente a través del relleno de bloques. Dentro de cada bloque, donde las capas onduladas están conectadas entre sí, el flujo de agua puede verse afectado. Además, la transición entre bloques interrumpe significativamente el flujo.

Estas conexiones entre las piezas planas y las capas corrugadas y las transiciones entre bloques también tienden a atrapar sólidos. Esto puede conducir a la acumulación de incrustaciones y el ensuciamiento, lo que resulta en una degradación inaceptable del rendimiento en solo unos pocos años.

Después de una discusión entre los propietarios del edificio y el contratista de la instalación, las partes acordaron que se instalaría el bloque de relleno y que el propietario del estadio contrataría a una empresa de pruebas independiente, American Air Balance Co., para realizar pruebas que compararan el rendimiento de la celda con el relleno del bloque al desempeño de una de las celdas con el VersaCross® Fill.

La prueba térmica se realizó poco después de instalar el bloque de relleno. El momento elegido fue durante un partido de la NHL del sábado por la noche porque el estadio estaba repleto y los espectadores generaban mucho calor. Las tres torres de enfriamiento estaban funcionando a toda velocidad.

Cuando se probaron las dos torres de enfriamiento, la Torre de enfriamiento 1 (CT-1) con relleno de bloques se realizó a72%de la capacidad térmica del relleno original y la Torre de enfriamiento 2 (CT-2) con el relleno VersaCross® realizado a96%de la capacidad térmica del relleno original.

Haga clic en la tabla para ampliar

(Cortesía de Baltimore Aircoil Company, Inc.)

La celda con relleno de bloque fue probada nuevamente por un laboratorio independiente 16 meses después de la instalación y nuevamente a los 28 meses. Los resultados mostraron una caída adicional en el rendimiento durante ese período de 28 meses.

El experimento de la vida real de la arena con pruebas en paralelo mostró que el tipo de relleno puede marcar una gran diferencia. Las torres de enfriamiento en este caso fueron diseñadas para usar relleno colgante. El reemplazo con un relleno de bloque de terceros redujo significativamente el rendimiento del enfriamiento por evaporación.

Después de que las pruebas mostraron claras deficiencias en el rendimiento del relleno de bloques, la arena reemplazó el relleno de bloques con BAC VersaCross® Fill.

El relleno de bloque pudo haber tenido un precio de compra inicial más bajo, pero terminó costando más en consumo de energía, costos de mantenimiento y una vida útil más corta que si se hubiera seleccionado el relleno de reemplazo OEM. La arena aprendió por las malas que el diseño y la calidad del relleno son de vital importancia para el rendimiento rentable, eficiente y confiable de la torre de enfriamiento por evaporación.

Por Steve Kline, PE, MBA Gerente de aplicaciones de productos, Baltimore Aircoil Company, Inc.