Case Study

El enfriamiento de los gabinetes de control ayuda a mitigar la corrosión con los sistemas de bombeo de aguas residuales

El enfoque de ahorro de dinero da lugar a una vida de servicio más prolongada al tiempo que conserva energía.

Las unidades de refrigeración de armarios ofrecen una técnica inmediata de refrigeración activa para paneles de control de bombas; no obstante, no son necesariamente la mejor opción para todos los emplazamientos de instalaciones. La suciedad, el polvo y otras sustancia contaminantes de transmisión aérea pueden atascar los arrollamientos del condensador; a su vez, los gases corrosivos en el entorno pueden provocar en fallos prematuros.

Por otra parte, los intercambiadores de calor aire/agua pueden satisfacer los mismos requisitos sin hacer circular aire ambiente por el interior de la carcasa, eliminado con ello los problemas de obturación y corrosión asociados a la contaminación de transmisión aérea.

Una amenaza común para los sistemas de manejo y tratamiento de aguas residuales orgánicas es la presencia de ácido sulfhídrico gaseoso. Este gas no solo es tóxico para los seres humanos, sino que favorece en gran medida los problemas de corrosión en tuberías, estructuras, instrumentación y sistemas eléctricos. Las estaciones elevadoras y los sistemas de bombeo son particularmente vulnerables ya que el gas ácido H2S ataca muy deprisa el cobre utilizado en cables, contactos eléctricos y unidades de refrigeración utilizadas en centros de control de motores (MCC).

La refrigeración de los armarios es fundamental para los MCC que contienen los accionamientos de frecuencia variable (VFD) que se utilizan para mantener la operación eficiente mediante la conservación de la energía mediante la regulación de la velocidad con que funcionan las bombas. Dado que los VFD generan una considerable cantidad de calor, es necesario utilizar una técnica de refrigeración activa de armario con el fin de mantener el VFD en funcionamiento dentro de unas límites aceptables de temperatura. La ausencia de una refrigeración efectiva del armario permitirá que el VFD se caliente en exceso rápidamente, se desconecte o incluso provoque un fallo catastrófico. Además de entrañar una pérdida económica, tales fallos interrumpen la producción y afectan a la eficiencia de las operaciones de la planta.

La refrigeración efectiva de armarios eléctricos para entornos en que está presente el gas H2S debe utilizar una técnica de circuito cerrado para garantizar que el gas ácido no penetre en el armario donde podría dañar el cableado, las conexiones eléctricas, los conmutadores y demás componentes. De hecho, para muchas instalaciones resulta aconsejable instalar un sistema de purga de aire o nitrógeno, que crea una presión positiva dentro del armario al objeto de mantener fuera del mismo elementos ambientales no deseados, incluido el gas ácido. Al contrario que el sistema de circuito abierto que utiliza ventiladores para impeler aire ambiente en el armario y extraer calor del mismo, un sistema de circuito cerrado mantiene el aislamiento del aire ambiente y permite mantener la clasificación NEMA del armario eléctrico. Son ejemplos de equipos de refrigeración con circuito cerrado para armarios eléctricos las unidades de refrigeración (conocidas también como acondicionadores de aire para armarios) y los intercambiadores de calor aire/agua.

Las unidades de refrigeración ofrecen la ventaja de ser una solución «plug and play»; simplemente cuelgan en el exterior del armario y están conectados a una toma eléctrica ya existente dentro del mismo. No obstante, estos sistemas de refrigeración basados en compresores consumen una apreciable cantidad de energía y requieren mantenimiento periódico. Además, para resistir al entorno de gas ácido, los tubos de cobre y arrollamientos de condensador expuestos deben tratarse con un revestimiento de conformación, que no es estándar necesariamente. Con el paso del tiempo, la necesidad de limpiar los arrollamientos del condensador –que puede exigir el desmontaje parcial del armario– puede provocar arañazos en la pintura, revestimientos dañados y una posible corrosión. 

Intercambio de calor aire-agua de Pfannenberg en un panel de control de bomba de elevación en una instalación de tratamiento de aguas residuales.

Los intercambiadores de calor aire/agua ofrecen diferentes ventajas, lo que les convierten en el método preferido para la refrigeración de armarios eléctricos a base de circuito cerrado. Los gastos de adquisición y operación son apreciablemente menores que los de un climatizador a base de compresor. Además, el intercambiador de calor aire/agua carece prácticamente de mantenimiento y al no existir circulación de aire ambiente dentro de la unidad, no existe riesgo de corrosión por gas ácido H2S en los componentes internos. Existen, no obstante, dos retos en la adquisición y puesta en práctica de intercambiadores de calor aire/agua. En primer lugar, las unidades tienen que estar especificadas como la solución elegida con el integrador del MCC o el sistema de bombeo, y en segundo, las unidades tienen que estar conectadas a una fuente viable de agua limpia o refrigerante que ha de circular a través del arrollamiento del intercambiador de calor. Otra realización factible consiste en considerar el reequipamiento de unidades de refrigeración con intercambiadores de calor aire/agua. Esta modificación puede lograrse fácilmente sin dificultad dado que algunas unidades comparten el mismo rebaje en el armario. Para los recortes diferentes puede resultar necesaria una placa adaptadora al objeto de reducir el tamaño de la abertura.

Intercambiadores de calor aire/agua de Pfannenberg en la sala de control de bombas de una planta de tratamiento de aguas residuales.

Resumen.

Resumiendo, el uso de la refrigeración por agua para mantener en funcionamiento los componentes fundamentales en el interior de paneles de control y armarios eléctricos dentro de límites aceptables de temperatura constituye un enfoque económico y exento de mantenimiento que merece ser contemplado. El ahorro de energía, una vida de servicio más longeva, una conservación menos intensiva y los menores costes de adquisición son algunas de las ventajas evidentes que proporciona la utilización intercambiadores de calor aire/agua para tales necesidades. En emplazamientos donde esté presente el gas ácido H2S, como en las plantas de tratamiento de aguas residuales y estaciones elevadoras de aguas fecales, el beneficio añadido del aislamiento completo de los componentes, que sufrirían corrosión en tales entornos, constituye una ventaja que no conviene pasar por alto.

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Case Study Water Treatment

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