Utilize valvulas de control para optimizar su eficiencia

June 19, 2017 0 Comments

El gasto de tratamiento de agua para el uso en torres de refrigeración, calderas, y otras aplicaciones de la planta está aumentando rápidamente. Además de los altos costes, las plantas se enfrentan a menudo la necesidad de cumplir con los efluentes de las regulaciones que rigen, incluyendo el agua de enfriamiento, enviada a través de las instalaciones de tratamiento antes de su descarga.

funcionamiento óptimo de los sistemas de agua de refrigeración significa un uso mínimo de agua mientras se mantiene la temperatura adecuada para limitar el crecimiento de algas y enfriar todo el equipo correctamente. Una forma de ayudar a lograr estos objetivos al tiempo que reduce significativamente el consumo de energía es la instalación de válvulas de control de agua (CW) de refrigeración.

Un sistema bien equilibrado

Funcionamiento de un sistema de agua de refrigeración de manera eficiente requiere equilibrio. Un sistema bien equilibrado es una de la que se elimina los cortocircuitos. El cortocircuito se produce cuando el agua de refrigeración excesiva fluye a través de un enfriador causando flujo insuficiente a través de los otros. Esta morir de hambre a menudo se produce al final de un sistema o en unidades en las elevaciones más altas.

El logro de un sistema equilibrado es un proceso detallado y complicado. Las caídas de presión deben ser figurado para cada pieza de equipo y las tuberías correspondientes, y para cada rama del circuito de agua de refrigeración. Incluso si estos cálculos se realizan cuando una planta es nueva, las condiciones cambian con el tiempo. Depósitos se acumulan en las superficies que alteran el coeficiente de transferencia de calor y resistencia al flujo (caída de presión). Adición o eliminación de equipo del sistema también cambia el equilibrio y puede conducir a cortocircuitos.

equilibrio manual de un sistema de agua de refrigeración usando placas de orificios es difícil y consume tiempo. Las preocupaciones de seguridad a menudo dictan que un orificio estar dimensionado para la máxima demanda. Como resultado, la bomba de agua de refrigeración debe ser dimensionado para, y a menudo debe operar a, altas velocidades de flujo en exceso.

A veces se hacen intentos para equilibrar un sistema mediante el uso de una válvula de globo y estrangular manualmente el flujo. Por desgracia, este enfoque conduce a menudo a un operador de abrir la válvula completamente cuando se necesita flujo máximo, entonces no es el reajuste. De nuevo el resultado es alto flujo cuando el sistema requiere un flujo promedio o mínimo.

El exceso de flujo se indica por una temperatura de enfriamiento de salida de agua sólo unos pocos grados por encima de la entrada. Esta condición de flujo desequilibrado conduce a un mayor consumo de energía de bombeo y zonas distantes o elevadas que a menudo se ven privadas para el agua.

Superior de retorno de agua de refrigeración (salida) las temperaturas dan como resultado un menor consumo de agua de refrigeración. En estas condiciones, la temperatura del agua de refrigeración se debe aumentar hasta el máximo permitido por el proceso. Este incremento se logra reduciendo al mínimo el flujo. Pero antes de tomar esta acción, otras condiciones deben ser evaluados.

Las temperaturas más altas (por encima de 120 F) pueden hacer que el calcio para precipitar fuera del agua a una velocidad alta, resultando en escala y conduce a una mayor caída de presión y la transferencia de calor reducida. El aumento de las temperaturas también promueven el crecimiento de algas. La tasa varía con la calidad del agua y tipo de tratamiento.

La distribución de agua de refrigeración a lo largo de un sistema requiere controladores adecuados que mantienen las temperaturas de salida dentro de un rango especificado, incluso durante el enfriamiento parcial. Si las temperaturas de salida no se pueden aumentar, los controladores todavía pueden reducir el flujo cuando las necesidades de agua caen.

configuraciones de válvula de control

Las válvulas de control se aplican con éxito en una variedad de sistemas de refrigeración de agua. En la mayoría de sistemas, una válvula de control CW proporcional se puede instalar en la línea de retorno (Fig. 1). La válvula, que controla el caudal de agua en proporción directa a la temperatura de salida, debe estar situado tan cerca del enfriador como sea posible.

Cuando el agua de refrigeración está frío, la válvula reduce el caudal a un ligero sangrado. A medida que la temperatura de salida se eleva, la válvula se abre y se regula el flujo para mantener una temperatura de descarga constante. La válvula CW debe estar diseñado para mantener un flujo de purga constante. Sin algo de flujo, el elemento sensor de la válvula no puede decir lo que está pasando.

El uso de válvulas de control CW asegura equilibrado automático del sistema de agua de refrigeración, debido a que la válvula sólo utiliza tanta agua como el enfriador requiere. uso reducido de agua asegura se proporciona un suministro adecuado de agua de refrigeración, incluso a zonas alejadas de la nevera o en elevaciones más altas.

El mantenimiento de una temperatura de proceso en un valor preciso requiere un esquema de control diferente. Un sensor de temperatura (termopar), el controlador y la válvula de control accionada neumática o eléctricamente puede ser utilizado. Otra opción es una válvula de control de auto Cualquier disposición controla temperaturas de la corriente de proceso con diferentes grados de precisión. En muchos casos, la válvula de acción automática ofrece una precisión razonable a un menor coste de instalación.

pautas de aplicación

En aplicaciones que tienen una descarga abierta a un desagüe, la línea de descarga de la válvula CW debe estar siempre lleno. Esta condición puede garantizarse con un sello de bucle en la tubería de salida a una altura por encima de la válvula que luego va a grado (Fig. 3). Sin un sello líquido, líneas pueden vaciar cuando el equipo está apagado. El líquido o elementos de sellado termostáticas lleno de cera se pueden secar y fallar prematuramente.

Un colador puede ser instalado aguas arriba de la válvula de CW si las condiciones de calidad del agua requieren. Suciedad y los residuos afectan cierre adecuado y caricias de la válvula. Si existe este problema, una anulación de neumático (Fig. 4) puede ser utilizado para purgar la válvula de suciedad.

La mejor manera de controlar el crecimiento de algas y la acumulación es mantener la alta calidad del agua. Otros factores que contribuyen al crecimiento de algas incluyen la temperatura y la velocidad. Manteniendo la temperatura por debajo de 120 F es deseable. Dimensionamiento de la velocidad de flujo para lograr una mayor velocidad también tiende a obstaculizar el crecimiento de algas. Las algas limo ha sido conocido para formar en líneas con velocidades que pueden alcanzar tan alto como 10 pies / seg.

El lado del agua de refrigeración de un proceso a menudo se pasa por alto como incontrolable. Sin embargo, el enfriamiento válvulas de control de agua puede promover el ahorro al reducir el uso de agua, bomba de las necesidades de energía, y los costos de tratamiento de agua. En la nueva construcción, pequeños tamaños de tuberías y bombas pueden reducir los costes de equipamiento. válvulas CW también proporcionan mejor control del proceso mediante el mantenimiento de una diferencia de temperatura fijo a través de la entrada de agua refrigerante y la salida. En la mayoría de los casos, los análisis justificar la instalación de dichos controles.

- Editado por Jeanine Katzel, Editor Senior, 847-390-2701, j.katzel@cahners.com

Más información

El autor responderá a las preguntas técnicas sobre este artículo. Se le puede contactar por teléfono al 201

Conceptos clave

funcionamiento óptimo de los sistemas de agua de enfriamiento ayuda a limitar el crecimiento de algas y equipo fresco adecuadamente mientras se mantiene la temperatura adecuada.

Enfriamiento válvulas de control de agua reducen el uso del agua, las necesidades de energía de la bomba, y los costes de tratamiento de agua.

ahorro de agua y energía suelen proporcionar un rápido retorno de la inversión sistema de válvulas.

La justificación de los costes

Los ahorros en agua y la energía de refrigeración típicamente proporcionan una recuperación de la inversión rápida de la inversión en el sistema de la válvula. Enfriamiento válvulas de control de agua también reducen los costos de capital de una nueva instalación al permitir el uso de bombas y filtros más pequeños, y, en algunos casos, la reducción de tamaño de las tuberías.

Un ejemplo de ahorros obtenidos en un sistema retrofit se muestra a continuación.

Condiciones existentes:

Q = calor tasa de eliminación del enfriador, 700.000 Btu / hr

T (sub i) = entrada de temperatura del agua refrigerante, 50 F

T (sub o) = temperatura de salida del agua de refrigeración sin control, 59 F

C (sub p) = calor específico, 1 Btu / lb / ° F

m = tasa de flujo de masa, lb / hr

v = velocidad de flujo volumétrico, gpm

m = Q / C (sub p) (T (sub o) - T (sub i)) = 700.000 / 1 (59 - 50) = 77.777 lb / hr

v = 155.5 gpm

(Para v, para convertir lb / hr en gpm divide por el factor de conversión de 500, que se obtiene multiplicando 8,33 lb / gal. De agua por 60 min / hr.)

Después de que se instala una válvula de CW, la temperatura de descarga se puede ajustar a 82 F. Inserción de la nueva T (sub o) en los rendimientos ecuación:

m = Q / C (sub p) (T (sub o) - T (sub i)) = 700.000 / 1 (82 - 50) = 21.875 lb / hr

v (nueva tasa de flujo volumétrico) = 43,7 gpm

En un sistema en el que no se recircula agua, el uso gotas de agua 72%. En un sistema de circuito cerrado, una cierta cantidad de agua se pierde por evaporación en la torre de enfriamiento y durante la purga. los costes de tratamiento del agua también deben tenerse en cuenta en el análisis.

Además de un ahorro de agua, la energía se conserva porque se necesita menos energía para bombear menos agua. La figura ahorro de energía de la bomba muestra tres gráficos de la cabeza de descarga. Eficiencia y consumo de energía de una bomba típica centrífuga se representan frente a desplazamiento de volumen. Tenga en cuenta que incluso con una reducción en la eficiencia, el consumo de energía es de 6,5 kW antes de instalar la válvula de control y 3,5 kW después, una reducción de energía del 46%.

A un costo de agua tratada de $ 0.50 / 1000 gal. y el costo de energía de $ 0.05 / kWh, el ahorro total anual de $ 7190. La figura supone una pérdida de agua 10% de la evaporación de purga. El ahorro anual para un sistema abierto de descarga son más de $ 60.000.

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