Pruebas de rendimiento térmico

Agencias de pruebas de terceros
Cuando los clientes quieran utilizar los servicios de agencias de terceros para realizar las pruebas, SPX admite el uso de agencias con licencia de CTI. Si el cumplimiento del rendimiento garantizado se debe determinar mediante una prueba, SPX Cooling considerará otras agencias, pero se reserva el derecho de aprobación. SPX Cooling se reserva el derecho de presenciar cualquier prueba en la que el problema sea el cumplimiento del contrato.

tipos de pruebas
Actualmente, es común referirse a las pruebas como Clase A o B. En general, una prueba de Clase A es aquella que se realiza utilizando termómetros de mercurio en vidrio y psicrómetros de nivel de grado. Una prueba de Clase B utiliza un sistema de adquisición de datos y generalmente encuentra los psicrómetros colgados en una serie sobre la cara de entrada de aire de la torre. Esto no significa que un sistema de adquisición de datos no pueda usarse junto con psicrómetros de nivel de grado. Es común llamar psicrómetro al dispositivo de medición de la temperatura del aire utilizado en las pruebas de torres de enfriamiento. Esto es técnicamente incorrecto ya que un psicrómetro mide las temperaturas de bulbo húmedo y seco, mientras que los instrumentos ampliamente utilizados hoy en día miden solo una temperatura. Dependiendo de cómo se monten los psicrómetros de la “torre de enfriamiento”, se pueden utilizar para medir la temperatura de bulbo húmedo o seco.

También es muy importante reconocer la diferencia entre una prueba ambiental y una prueba de bulbo húmedo entrante. Tanto ASME como CTI recomiendan que las torres se dimensionen y prueben en función de las temperaturas de bulbo húmedo entrantes. SPX Cooling también recomienda utilizar temperaturas de bulbo húmedo entrantes. Esta consideración puede afectar el tamaño de la torre seleccionada y los resultados de las pruebas térmicas. Un bulbo húmedo ambiental se define como la temperatura de la masa de aire que ingresa a la torre menos cualquier influencia del aire caliente y húmedo de descarga de la torre en cuestión (recirculación). Normalmente, para una prueba ambiental, se ubican al menos 3 instrumentos de bulbo húmedo entre 50 y 100 pies contra el viento de la torre. También es necesario medir o tener en cuenta la temperatura y la cantidad de cualquier otra corriente de aire (interferencia) que ingrese a la torre además de su propia recirculación. Esta interferencia puede provenir de cualquier otra fuente, incluidas otras torres de enfriamiento. Esto puede resultar muy difícil o imposible en algunas situaciones. La temperatura de bulbo húmedo de entrada intenta medir la temperatura promedio de todo el aire que ingresa a la torre, independientemente de su fuente. Si bien esto es más fácil que intentar separar la influencia de varias masas de aire, aún requiere un análisis cuidadoso por parte del personal de pruebas para garantizar que la cantidad de instrumentos y sus ubicaciones sean adecuadas.

La prueba típica
La mayoría de las pruebas que se realizan hoy en día se realizan utilizando sistemas de adquisición de datos para medir las temperaturas. Esta discusión supone que se utiliza este tipo de sistema. Si se utilizan termómetros de mercurio en vidrio, la principal diferencia es que se tomarán menos datos y los parámetros normalmente se medirán de forma secuencial.

La primera orden del día para realizar una prueba es inspeccionar la torre para asegurarse de que esté lista para la prueba e identificar puntos de medición para los distintos parámetros. Si bien las agencias de pruebas externas pueden considerar el estado de la torre, en realidad no es su obligación limpiar, equilibrar o ajustar la torre de otro modo. Se espera que el cliente mantenga el estado de la torre y la prepare para la prueba. En el caso de una prueba de aceptación, el fabricante normalmente será mucho más minucioso en esta área para garantizar que se mida todo el potencial de la torre. Una vez que esto se completa y todas las partes están satisfechas, se implementan los instrumentos y comienzan las pruebas. Este proceso puede tardar desde un par de horas hasta uno o más días, normalmente dependiendo del tamaño de la torre.

Para comenzar el proceso de prueba, los ingenieros de pruebas comienzan a tomar datos. Generalmente, los datos térmicos se inician y monitorean durante un breve período. Si se observa algún problema con la instrumentación o las condiciones, se harán esfuerzos para corregirlo. Una vez que este proceso esté en marcha, el personal de pruebas continuará monitoreando el sistema y medirá el caudal de agua y la potencia del ventilador. Los códigos ofrecen recomendaciones sobre la desviación de las condiciones de diseño para los parámetros de prueba. Si bien es preferible cumplir con todas estas limitaciones, no siempre es posible. Las agencias CTI informan sobre las desviaciones de los parámetros recomendados y su historial indica que solo entre 25 y 30% de todas las pruebas encuentran todos los parámetros dentro de las pautas. Al reconocer esto, los códigos permiten desviaciones siempre que todas las partes estén de acuerdo. Si en algún momento durante el proceso se determina que un parámetro está fuera de las limitaciones recomendadas, todas las partes deben revisar la situación y llegar a una solución unánime. Esto puede provocar que se descarten datos y que sea necesario reiniciar. Para las torres de tiro mecánico, el proceso de prueba real suele ser de uno o dos días. Las condiciones climáticas y de funcionamiento a veces pueden aumentar esto. Para torres de tiro natural, se recomiendan pruebas múltiples durante un mínimo de 2 días. Debido a la naturaleza compleja de las pruebas de torres de tiro natural, este proceso suele tardar de 3 a 5 días.

Para medir el caudal de agua, el método preferido es atravesar con un tubo Pitot la tubería que lleva el agua a la torre. Se utiliza un vatímetro para medir la potencia de entrada del ventilador en sistemas de torre de tiro mecánico de hasta 600 voltios. Por encima de 600 voltios se deben identificar medios alternativos. Las temperaturas se miden con termómetros, RTD o termistores. Siempre se deben medir los siguientes parámetros: caudal de agua, temperatura del agua caliente, temperatura del agua fría, temperatura de bulbo húmedo, potencia del ventilador (torres de tiro mecánico), temperatura de bulbo seco (torres de tiro natural) y velocidad del viento. Además, se deberá tener en cuenta cualquier otro factor que afecte el funcionamiento de las torres o los datos tomados. Los ejemplos pueden incluir presión de descarga de la bomba, flujo y temperatura de reposición, flujo y temperatura de purga, corrientes auxiliares que ingresan al depósito de recolección, etc.

La temperatura del agua caliente normalmente se toma en el depósito de distribución (torres de flujo cruzado) o en un grifo en la tubería que lleva el agua a la torre. El grifo puede ser un grifo pitot, pero hay ocasiones en las que se requieren grifos separados. Un ejemplo de esto podría ser si los grifos pitot están en tuberías subterráneas y un pozo que fluye podría causar problemas.

La temperatura del agua fría normalmente se mide en los grifos del lado de descarga de las bombas. En la mayoría de los casos las instalaciones disponen de manómetros en esta ubicación. Los medidores a menudo se reemplazan por pozos de flujo para medir la temperatura. Si esto no es posible, es necesario prever grifos separados. En algunas torres, especialmente en las torres de ayuda, la temperatura del agua fría puede ser difícil o imposible de medir con precisión. Si el agua se descarga directamente desde la torre a grandes canales, un lago o un río, es posible que se requieran consideraciones e instrumentación especiales. En algunos casos, es posible que la instalación no se preste a pruebas precisas.

Los códigos han definido muy claramente la instrumentación y los procedimientos. Desafortunadamente, las numerosas variaciones de instalación y circunstancias de prueba presentan múltiples obstáculos. Esto puede causar problemas incluso al mejor de los ingenieros de pruebas y una mayor incertidumbre en los resultados. El proceso sencillo por sí solo no protege contra resultados completamente insignificantes. Por esta razón, el CTI examina cuidadosamente a las personas autorizadas por el CTI para realizar pruebas de plomo e inspecciona y aprueba sus equipos de prueba. Los fabricantes también cuentan con ingenieros altamente capacitados y capacitados para participar en el proceso de prueba y ayudar a garantizar que los productos se evalúen adecuadamente.

Preparación del sitio para una prueba de rendimiento térmico
Para una prueba de rendimiento térmico, especialmente una prueba de aceptación, existen ciertos requisitos del sitio que el cliente o su representante deben cumplir. La siguiente lista incluye las consideraciones comunes para una instalación de torre estándar que opera en un sistema de circuito cerrado. Algunas instalaciones de torre debido a su instalación y/o aplicación única pueden modificar esta lista. Si tiene alguna pregunta, comuníquese con el Departamento de servicios de pruebas de certificación y de campo de SPX Cooling Technologies.

Grifos de tubo pitot en las tuberías que suministran agua a la torre de enfriamiento. Estos grifos deben ajustarse a las instrucciones del grifo pitot (ver más abajo). Si bien las instrucciones de SPX Cooling Tech muestran el punto de ruptura para grifos más grandes en tuberías de más de 48 pulgadas, se podrían usar grifos más grandes en tuberías de hasta 30 pulgadas de diámetro. Los grifos más grandes albergan varillas pitot reforzadas diseñadas para minimizar los efectos de la vibración en la medición del flujo. Es menos costoso incluir los grifos en la instalación de tuberías original. Si un nuevo proyecto va a incluir una prueba de aceptación, sugerimos que el contratista de tuberías incluya los grifos durante la instalación original.

Se deben instalar grifos para medir la temperatura del agua si es necesario. La temperatura del agua caliente normalmente se puede medir en el depósito de distribución de las torres de flujo cruzado. A menudo, los grifos Pitot también pueden ser un punto de medición de la temperatura del agua caliente. Si las circunstancias específicas del sitio hacen que ninguna de estas opciones sea aceptable, se requerirán grifos especiales. La temperatura del agua fría normalmente se logra en la descarga de las bombas de agua en circulación. La ubicación más común es en el grifo del manómetro presente en la mayoría de los sistemas. Si esto no está disponible o no es aplicable en un sistema, se deben identificar grifos especiales u otra solución. La medición en el lavabo de una torre no es aceptable. La medición de la temperatura del agua fría en un canal o canal a veces se puede lograr con una precisión aceptable, pero se deben revisar los detalles.

En el momento de la prueba, se debe proporcionar acceso seguro a cualquier punto elevado de medición. Algunos ejemplos serían grifos de tubo pitot, grifos medidores de agua caliente, etc. Todo acceso debe cumplir con las prácticas de trabajo seguras, los requisitos de OSHA y cualquier requisito de la planta local. Especialmente en el caso de grifos de tubo de Pitot, el acceso debe realizarse mediante un andamio o un elevador para varias personas. Este trabajo no se puede realizar desde escaleras.

Energía para instrumentos de prueba. Disponible al lado de la torre. Debe ser monofásico, 110 voltios, 50 o 60 ciclos. En torres muy grandes, es preferible disponer de múltiples fuentes alrededor de la torre para reducir la cantidad de cable de extensión y la pérdida de línea resultante.

La torre debería estar lista. para realizar pruebas antes de que lleguen los ingenieros de pruebas. Las siguientes consideraciones son importantes para evaluar la capacidad total de cualquier torre:

 

• Torres con relleno de film de PVC debe funcionar con el flujo de agua y la carga de calor de diseño durante 1000 horas antes de realizar una prueba de rendimiento. La razón de esto es eliminar los lubricantes de la superficie del relleno utilizado en la producción de PVC. Estos lubricantes inhiben la humectabilidad y la capacidad de transferencia de calor del relleno. Para obtener información adicional, consulte el artículo TP00-01 del Cooling Technology Institute: “Características de diseño del relleno de película de canales cruzados y su efecto en el rendimiento térmico” de Rich Aull y Tim Krell sobre el envejecimiento del relleno (a veces denominado curado). Su trabajo muestra que el relleno de la película requiere alrededor de 2 a 3 semanas de secado en su “tanque de envejecimiento”; indican que una semana en el tanque de envejecimiento equivalía a aproximadamente cuatro semanas de operación de la torre, lo que significa alrededor de 8 semanas (1344 horas) de tiempo de secado en la torre para obtener la capacidad total del rendimiento de llenado.
• La torre debe estar limpia. El sistema de distribución no debe tener boquillas u orificios dañados, faltantes o tapados. El sistema de distribución debe estar equilibrado tanto como lo permita el diseño. La entrada de aire debe estar libre de cualquier obstrucción. Si la torre tiene persianas, deben estar en la posición normal de diseño, si son ajustables. Los eliminadores deben estar libres de materias extrañas. La descarga del ventilador debe ser clara y sin obstrucciones.
• Flujo de agua y carga de calor a la torre. o celdas representativas, deben ser lo más parecidos al diseño que permita el sistema. Si no se pueden cumplir las limitaciones recomendadas por el código, todas las partes deben revisar la situación para acordar la desviación o retrasar/cancelar la prueba.
• Cualquier derivación de agua Debe cerrarse e inspeccionarse para garantizar que no haya fugas.
• Cualquier fuente de fuga de aire. debe estar cerrado/bloqueado. Ejemplos: puertas de acceso, soportes de equipos mecánicos o orificios en la carcasa o cilindros del ventilador.
• Una torre de tiro mecánica debe operarse con todos los ventiladores funcionando a máxima velocidad hacia adelante. No deben circular durante el período de prueba. En el caso de ventiladores de torre que funcionen con VFD, se deben colocar en modo by-pass si el sistema lo permite.
• El propietario o su representante. deberá designar un coordinador calificado para integrar la actividad de pruebas y la operación normal del proceso atendido por la torre de enfriamiento. Se debe notificar a los operadores del sistema antes de la actividad de prueba.
• Un electricista u operador calificado. Debería estar disponible para ayudar en la medición de la potencia del ventilador en torres de tiro mecánico. Normalmente se utiliza un vatímetro para medir la potencia del motor del ventilador en los arrancadores o en otro lugar adecuado. Si la fuente de alimentación supera los 600 voltios o el variador no es eléctrico, se debe identificar otro método aceptable para todas las partes para medir este parámetro.
• Se debe informar a todas las partes en la prueba antes de cualquier problema especial de seguridad requerido en el sitio. Esto incluye capacitación, equipo, pruebas o restricciones. Marley está comprometida con la seguridad en el lugar de trabajo y garantizará que sus empleados y subcontratistas cumplan con todas las normas y reglamentos.