DESCRIPCIÓN FUNCIONAL DEL SISTEMA DE CONDENSADORES EN BASE PRESIÓN FLOTANTE

DESCRIPCIÓN FUNCIONAL DEL SISTEMA DE CONDENSADORES EN BASE PRESIÓN FLOTANTE.

Introducción.

La ventaja de los condensadores evaporativos es el ahorro energético, en las instalaciones de refrigeración, la eficiencia energética y el consumo de energía eléctrica están directamente relacionados con la temperatura de condensación del refrigerante utilizado.

Para comprender esta ventaja, cabe hacer mención al principio del enfriamiento evaporativo. Se trata de un proceso natural que utiliza el agua y aire como refrigerante y que se aplica para la transmisión a la atmósfera del calor excedente de diferentes procesos y máquinas térmicas. En este principio se basa el funcionamiento de equipos como las torres de enfriamiento y condensadores evaporativos, frecuentemente utilizados para la condensación del gas refrigerante en las instalaciones frigoríficas.

En estas instalaciones los equipos de enfriamiento evaporativo liberan el calor de condensación de las máquinas frigoríficas transfiriéndolo a la atmósfera mediante la evaporación de una reducida cantidad de agua.

Este proceso se hace efectivo gracias al establecimiento de un estrecho contacto entre el agua en circulación y una corriente de aire en un intercambiador de calor.

Los equipos de enfriamiento evaporativo, independientemente de cuáles sean sus modalidades y características específicas, incorporan una sección de intercambio de calor humedecido utilizando un dispositivo rociador de agua, un sistema de ventilación encargado de forzar el paso del aire ambiente a través de la sección de intercambio y diferentes componentes auxiliares, tal como la piscina colectora de agua, bomba de recirculación, eliminadores de gotas e instrumentos de control.

Los instrumentos de control son los que se encargan de reducir a un mas el consumo de energía eléctrica ya que en base a las condiciones atmosféricas se puede determinar el punto óptimo de cada uno de los motores integrantes del condensador con el fin de mantener la condensación requerida y tener una eficiencia energética al máximo.

Descripción funcional de presión flotante.

El control de la condensación en base a la presión flotante está estrictamente relacionado con la temperatura ambiente, específicamente utilizada la temperatura de bulbo húmedo.

El objetivo de este tipo de control es el de mantener una condensación del sistema de refrigeración óptimo con un ahorro de energía teniendo en cuenta las condiciones atmosféricas, al tener una temperatura de bulbo húmedo baja es necesario disminuir la capacidad del condensador, esto se logra disminuyendo la capacidad de ventilación a través de la sección del intercambiador del condensador.

La temperatura de bulbo húmedo es convertida a través de un modelo matemático a presión del refrigerante utilizado, esta presión se toma como set point del sistema de control, siendo el punto óptimo para la condensación del sistema de refrigeración en ese instante. Al variar la temperatura de bulbo húmedo hacia arriba, la presión del refrigerante calculada tenderá hacia arriba por tanto el set point de los condensadores variará hacia arriba también, a esto se le conoce como control por presión flotante ya que el set point de los condensadores variará de acuerdo a las condiciones atmosféricas para el mejor aprovechamiento de los condensadores.

Para lograr este tipo de control es necesario un elemento sensor de la temperatura de bulbo húmedo, una unidad de procesamiento como un PLC para procesar la información de la señal entregada por el elemento sensor en base a un modelo matemático y un actuador que en este caso serían variadores de frecuencia y arrancadores a tensión plena, que ejecutará las acciones determinadas por la unidad de procesamiento.

El PLC determina la capacidad a la que deben de estar los condensadores, para lograr el ahorro de energía se tiene un algoritmo PID teniendo este a su vez la presión flotante como set point y como variable de proceso la presión de descarga del sistema de refrigeración, si el set point se encuentra por debajo de la variable de proceso los ventiladores de los condensadores tenderán a ir a la máxima capacidad y por el contrario, si el set point se encuentra por arriba de la variable de proceso los ventiladores irán hacia la mínima capacidad.

Las bombas de agua de los condensadores se mantienen siempre operando cuando se encuentre habilitado el sistema de refrigeración y el PLC dará la orden de encender los ventiladores cuando se requiera y variar su velocidad de acuerdo a las condiciones atmosféricas y en base al control PID como se ha venido explicando. En un inicio, cuando se pone a operar el sistema de refrigeración, lo primero que se enciende son las bombas de los condensadores sin importar el porcentaje de operación que indique el PID, en el momento que se requiera mayor capacidad de los condensadores, encenderá el ventilador que tenga menor número de horas operando a una frecuencia de 30Hz, si es necesario mayor capacidad de condensación encenderá el siguiente ventilador que tenga menor número de horas operando dentro de los que se encuentran detenidos a la misma frecuencia de 30Hz. Así sucesivamente hasta que se hayan encendido todos los ventiladores del sistema de condensación a la frecuencia de 30 Hz. Si el PLC determina que es necesario mayor capacidad de condensación todos los ventiladores encendidos variaran la frecuencia al mismo tiempo hacia los 60Hz, en este caso estamos bajo el supuesto de que la presión del sistema de refrigeración es mayor al set point establecido. Al variar el set point flotante variará la velocidad de los ventiladores modulando en un rango de 30 a 60Hz.

En el caso contrario de que el set point se encuentre por arriba de la presión de descarga, los ventiladores tenderán a irse a los 30Hz e ira apagando ventilador por ventilador empezando con el que tenga un mayor número de horas operando hasta que se apaguen todos los ventiladores del sistema de condensación y solo se queden operando las bombas de agua.

Cabe mencionar que el control de condensación por presión flotante no solo tiene la capacidad de ahorro de energía en los motores de los condensadores sino que también en los compresores del sistema de refrigeración debido a que se mantiene una presión de descarga lineal y por ende un menor consumo de energía eléctrica en estos motores de gran capacidad.

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