Mejora de la regulación de las bombas instaladas en torres de refrigeración para lograr un ahorro energético de hasta el 70 %

Grundfos incrementa la eficiencia de los sistemas gracias al control inteligente de temperaturaFOTOGRAFÍA: Según Michael Laustsen, director de aplicaciones, la estrategia de control Grundfos iSOLUTIONS puede reducir hasta en un 70 % los costes asociados a la energía en torres de refrigeración convencionales con bombas sobredimensionadas y condiciones de carga muy variables.
Control inteligente de temperatura

Según Michael Laustsen, director de aplicaciones de Grundfos, los sistemas de refrigeración industrial emplean enormes bombas que funcionan de forma continua, pero la falta de responsabilidad en cuanto a su ajuste a menudo conduce a una baja eficiencia y a elevados costes energéticos.

“A menudo, las empresas consultoras compran el compresor del sistema de refrigeración a un proveedor, la torre de refrigeración a otro, las bombas a nosotros y encargan a un contratista local el montaje del sistema”, explica Michael Laustsen. “Si el contratista no es consciente de lo que debe hacer con las conexiones y programa las bombas incorrectamente, eso puede afectar enormemente al consumo energético y a los costes”, señala.

“La atención se centra habitualmente en optimizar el proceso de producción de la fábrica. Nadie asume la responsabilidad de garantizar que el sistema de refrigeración funcione de manera eficiente”.

Grundfos puede ayudar a las empresas a evitar esa costosa ineficiencia y obtener un ahorro de hasta el 70 % (o incluso superior) en los escenarios más comunes con sistemas de carga variable.

“Llevamos décadas en este sector”, afirma Michael Laustsen. “Poseemos un profundo conocimiento de los sistemas de refrigeración y electrónicos que nos permite resolver este tipo de problemas. Conocemos a los proveedores de torres de refrigeración y compresores para sistemas de refrigeración y sabemos cómo funcionan los componentes en conjunto. También disponemos de los sistemas de control necesarios, por lo que podemos contribuir realmente a solucionar el problema”.


“En las aplicaciones de refrigeración industrial es muy infrecuente que exista una carga constante. En cuanto la carga disminuye, la solución con control directo de temperatura se presenta como la más ventajosa”.

Michael Laustsen, director de aplicaciones de Grundfos

ILUSTRACIÓN 1: Válvula de regulación con la bomba funcionando constantemente a su velocidad máxima.

Elección de una estrategia de control

Si tomamos como ejemplo un intercambiador de calor convencional, existen tres formas de controlar la temperatura de salida (reflejadas en las ilustraciones 1 a 3, por orden ascendente de eficiencia total).

Todas las soluciones tienen la misma finalidad: mantener una temperatura de salida constante en el intercambiador de calor. La opción elegida puede afectar notablemente a la eficiencia global del sistema y, por tanto, a los costes de funcionamiento.

La segunda opción (consulte la ilustración 2) también regula la temperatura con una válvula, pero incorpora un convertidor de frecuencia para mantener constante la presión diferencial.

ILUSTRACIÓN 2: Presión diferencial constante con una bomba con regulación de velocidad.

“Esta solución ofrece la ventaja de que evita una presión excesiva en el sistema y permite ahorrar algo de energía en comparación con la primera configuración”, explica Michael Laustsen. “Sin embargo, el problema de la pérdida de presión en la válvula sigue presente y los costes de configuración aumentan, dado que es necesario disponer de una válvula de regulación y un convertidor de frecuencia. Además, el sistema resulta más complejo ya que existen dos regulaciones para obtener un único punto de trabajo”.

Una configuración sin válvula
La tercera configuración se basa en una estrategia más directa. No requiere válvula de regulación, dado que un sensor mide la temperatura en el punto más importante (la tubería del intercambiador de calor) y envía la señal directamente a la bomba, que incorpora un convertidor de frecuencia. La velocidad de bombeo varía en función del caudal necesario para obtener la temperatura deseada.

ILUSTRACIÓN 3: Control de temperatura. La señal de temperatura aporta información directamente a la bomba con regulación de velocidad.

“No existen cuadros de control, convertidores electrónicos ni válvulas de regulación adicionales entre el punto crítico en el que se monitoriza la temperatura y el componente que proporciona las condiciones necesarias”, explica Michael Laustsen. “Así, por ejemplo, no existe ningún problema de pérdida de presión asociado a la válvula. La bomba mantiene una elevada eficiencia independientemente de la variación de la carga y, además, consume menos energía”.

“También resulta posible monitorizar y almacenar los datos de temperatura, lo que es especialmente útil para las empresas del sector de la alimentación y las bebidas, y también para las del sector farmacéutico, que deben tener todo perfectamente documentado”, añade.

“El único inconveniente de esta estrategia es que no se puede usar en todas las aplicaciones; así sucede, por ejemplo, si existe más de un bucle de refrigeración después de la bomba. En esos casos, el sistema no puede determinar qué bomba debe regular, por lo que la única opción es la configuración n.º 2, con presión diferencial constante”.


“Nadie asume la responsabilidad de garantizar que el sistema de refrigeración de la fábrica funcione de manera eficiente”.

Michael Laustsen, director de aplicaciones de Grundfos

ILUSTRACIÓN 4: En sistemas con un punto de trabajo constante, las tres estrategias ofrecen resultados igualmente buenos. Sin embargo, en cuanto la carga disminuye, el control directo de temperatura ofrece una eficiencia y un ahorro energético óptimos.

Mayor eficiencia y reducción del consumo energético
La eficiencia del sistema no es un problema importante para las bombas pequeñas o las que se usan con poca frecuencia, pero las bombas de refrigeración de las fábricas suelen ser de gran tamaño y funcionan 24 horas al día, 7 días a la semana. Esto significa que las aplicaciones de refrigeración se ven enormemente afectadas por la estrategia de control, la eficiencia de los sistemas y el perfil de carga.

“Si tienes un sistema que exige siempre el mismo punto de trabajo y la bomba está correctamente dimensionada, no habrá diferencia en los resultados obtenidos con las tres estrategias de regulación”, explica Michael Laustsen. “Sin embargo, en las aplicaciones de refrigeración industrial es muy infrecuente que exista una carga constante. En cuanto la carga disminuye, la solución con control directo de temperatura se presenta como la más ventajosa” (consulte la ilustración 4).

Fuente: Grundfos

Influencia de los perfiles de carga sobre el consumo energético
Resulta evidente y fundamental, por tanto, tener en cuenta el perfil de carga a la hora de elegir una configuración. Fijándonos en los tres perfiles de carga de ejemplo de la ilustración 5, se observa que la configuración con presión diferencial constante ofrece un importante ahorro en comparación con el sistema de válvulas con regulación. Sin embargo, la configuración con control directo de temperatura es, con mucho, la opción con mayor eficiencia energética.

ILUSTRACIÓN 5: Tres perfiles de carga de ejemplo (A, B y C) y ahorro energético porcentual empleando las diferentes opciones de presión diferencial constante y control de temperatura. El perfil de carga A representa una solicitud aleatoria de caudal del sistema, de forma que se suministran caudales de toda la curva de la bomba. El perfil de carga B corresponde a un proceso estable con unas necesidades de caudal idénticas la mayoría del tiempo; la bomba puede dimensionarse de forma que funcione en su punto óptimo de eficiencia la mayor parte del tiempo. El perfil de carga C corresponde a “la que quizás sea la situación más común en muchas aplicaciones”, señala Michael Laustsen. “La bomba está claramente sobredimensionada y suministra un caudal muy inferior a aquel para el que se ha diseñado. Esto se traduce en una baja eficiencia del motor y la bomba durante la mayor parte de su tiempo de funcionamiento”. Fuente: Grundfos

“La mayor parte de las bombas de refrigeración están sobredimensionadas. Asimismo, el perfil de carga C es el que solemos encontrarnos con más frecuencia”, afirma Michael Laustsen. “Para este perfil de carga, la solución con control de temperatura resulta enormemente ventajosa”. De hecho, tal como se muestra en la ilustración 5, la configuración con control de temperatura consigue un ahorro energético del 72 % en este escenario.

Una solución inteligente
Los cinco factores que influyen sobre el coste de funcionamiento de una aplicación de refrigeración industrial pueden resumirse de la siguiente manera:

• Eficiencia de la bomba y el motor
• Modo de regulación
• Dimensionamiento del sistema
• Perfil de carga
• Pérdidas en el sistema

Aquí es donde la estrategia Grundfos iSOLUTIONS de soluciones inteligentes entra en escena. Esta estrategia va más allá de la bomba y permite optimizar el conjunto del sistema de bombeo. Grundfos trabaja para identificar las necesidades de los clientes y les ayuda a evitar situaciones que puedan generarles costes a largo plazo (por ejemplo, configurando la regulación más inteligente y eficiente para la bomba en una aplicación de refrigeración industrial).

“Formamos a nuestros comerciales con el fin de que puedan explicar los pros y los contras de las diferentes soluciones para una aplicación específica”, señala Michael Laustsen. “Puede que algunos clientes digan que eso no les interesa y que no desean pagar el coste adicional del convertidor de frecuencia, pero siempre intentamos explicar con claridad los costes y las ventajas de las diferentes opciones. Si va a construir un nuevo sistema, cuanto antes se ponga en contacto con nosotros, mejores serán los resultados”.

FOTOGRAFÍA: Tal como señala Michael Laustsen, en las fábricas la atención tiende a centrarse en optimizar el proceso de producción. “Nadie asume la responsabilidad de garantizar que el sistema de refrigeración funcione de manera eficiente”, afirma.

Acerca de las soluciones de control de temperatura de Grundfos

Haga clic aquí para obtener más información sobre cómo ayuda Grundfos a las empresas a optimizar los sistemas de control de temperatura para maximizar la eficiencia y minimizar el consumo energético.

Autor del artículo: Justyn Barnes





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