El agua fría es usada en la industria como parte de algunos procesos especiales de producción como en la fabricación de plásticos, cervezas, lácteos, medicamentos y para el aire acondicionado entre otras. Algunas empresas para lograr el enfriamiento requerido del líquido adicionalmente de sus equipos de refrigeración cuentan con depósitos ó bancos de hielo para optimizar sus procesos y obtener importantes ahorros económicos; a continuación se explica que son y cuales cuidados hay que tener presentes para su buen funcionamiento.
Para reducir la temperatura del agua se utiliza normalmente un enfriador conocido como “chiller” que bombea el fluido enfriado por tuberías hasta el área requerida extrayendo el calor generado en ella, de esta manera el lugar baja su temperatura y el agua retorna caliente al chiller donde nuevamente se enfría en un intercambiador para iniciar otro ciclo.
Sin embargo el chiller es un equipo de refrigeración que consume mucha energía y que aporta una alta demanda eléctrica al sistema provocando un alto costo económico. Por esta razón es conveniente aplicar estrategias para manejar las cargas y una manera de hacerlo es aprovechar que en muchos países existen tarifas eléctricas especiales que establecen un costo mucho menor de la electricidad fuera de las horas punta. (El horario punta en CR es de 10:00 am a 12:30 pm y de 5:30 pm a 8:00 pm).
De aquí un beneficio que tienen los bancos de hielo, que como su nombre lo indica son almacenes de energía en los cuales se genera y almacena hielo dentro de un tanque para que en un determinado momento hacer circular el agua tibia a través de este para enfriarla y enviarla a las lugares requeridos, logrando de esta manera detener los compresores durante los horarios más caros del día conocidos como “punta”.
La inversión inicial es considerablemente alta pero dentro de sus ventajas están que suministran temperatura de agua más bajas y constante, operación segura debido a que no hay partes en movimiento en el tanque, reducen los costos por facturación eléctrica y se puede usar en aplicaciones donde se requiere enfriamiento de emergencia.
El chiller se puede configurar para que funcione bajo diferentes modos de operación, no obstante la programación de muchos equipos no corresponde a ninguna lógica de control conocida y solamente el especialista tiene esta información. Entre estos están:
1. Modo de fabricación en solo hielo: en la que el agua ya no va a refrigerar el área de proceso porque se desvía para congelar el banco de hielo, preferiblemente en las noches que la electricidad es más barata. Esto se logra por adición de un anticongelante en el agua, normalmente propilenglicol.
Es muy importante realizar previamente un tratamiento con un químico pasivante con el fin que no se origine una reacción con los elementos metálicos los cuales reaccionan tendiendo a ser corrosivos de lo contrario cuando este procedimiento no se realiza el hierro se suspende dentro de las tuberías teniendo como consecuencia la disminución de la transferencia de calor, el desgaste progresivo e irreversible de las paredes de los tubos, el aumento del consumo eléctrico y el deterioro de las bombas. En caso de que el sistema se contamine es necesario purgar varias veces el agua hasta barrer con todas las partículas flotantes y tener al menos niveles de 5 ppm. Cuando se realice la recarga definitiva no tiene sentido hacerla con agua destilada.
2. Modo de enfriamiento solamente con el banco de hielo: El chiller se desconecta normalmente en las horas pico y solo las bombas recirculan el agua hacia el depósito que tiene el hielo almacenado logrando la temperatura deseada mediante las válvulas moduladoras; en esta etapa se logran los ahorros económicos esperados. También se puede usar este modo cuando hay un corte eléctrico y el generador no puede llevar los compresores.
3. Modo solo enfriamiento con el chiller sin el banco de hielo: En esta forma de operación el chiller proporciona todos los requisitos para mantener la temperatura.
4. Modo de generación de frío por chiller y banco de hielo simultáneamente: El frío es provisto por la operación combinada del chiller y el banco de hielo cuando las necesidades superan la capacidad de solo uno de ellos o cuando se diseña para tener menos chillers ayudados por un depósito.
En cuanto a la manera de mantener optimizado el rendimiento del sistema se recomienda dar mantenimiento regular a las torres de enfriamiento que se usan para enfriar el condensador del chiller por medio del agua, la cual se debe someter a tratamientos químicos para evitar que las tuberías sean afectadas por las incrustaciones, la corrosión y el crecimiento microbiológico que las deterioran y disminuyen la eficiencia de operación.
No muchos ingenieros tienen bajo responsabilidad estar a cargo de un banco de hielo, sin embargo es un aporte que se hace para formar un conocimiento general.
Por Ing. Renato Soto.
