La recirculación de aire caliente es un problema constante en muchas plantas. Se crean diferencias de temperatura que reducen el rendimiento de los equipos La expresión “Es sólo un montón de aire caliente” implica que algo que se ha dicho es exagerado, jactancioso, o absurdo – y por lo tanto puede ser ignorado. Sin embargo, cuando hay una gran cantidad de aire caliente alrededor y no sólo encima de un aeroenfriador, los ingenieros y operadores deben poner atención. La recirculación de aire caliente es un problema constante en muchas plantas. Se crean diferencias de temperatura que reducen el rendimiento de los equipos.
En temporada de invierno, algunos aeroenfriadores generan una recirculación de aire en forma deliberada a través de rejillas para evitar congelamientos en el haz de tubos (recirculación de aire caliente).
¡Tantos aeroenfriadores y tan poco espacio!
Los aeroenfriadores son utilizados en las industrias de petróleo, petroquímica, energía, y sistemas de refrigeración y aire acondicionado. Estos equipos utilizan aire (un recurso gratuito y abundante) para enfriar fluidos de proceso que fluyen en haces de tubos. Con el aumento de restricciones ambientales y reglamentación sobre el uso del agua, los aeroenfriadores son una buena alternativa para los intercambiadores de tubo y carcaza, y otros.
Sin embargo, el uso de aire para enfriar un fluido de proceso en el lado tubos es térmicamente ineficiente. Las limitaciones creadas por la resistencia térmica en el lado aire requieren el uso de muchos grupos de aeroenfriadores que a menudo están muy cercanos unos a otros debido a las limitaciones de espacio en las plantas. Ver Figura 1.
¿Cómo se produce la recirculación de aire caliente en los aeroenfriadores?
Los aeroenfriadores operan a menudo fuera de condiciones de diseño, especialmente cuando la demanda de proceso aumenta, los haces de tubos son sustituidos, o los equipos son instalados en una ubicación no ideal en una planta. La recirculación de aire puede deberse a una mala construcción aerodinámica, fuertes vientos, operación parcial de los ventiladores, o interacciones con otros aeroenfriadores, equipos, y edificios. La Figura 2 muestra un ejemplo de recirculación generada entre dos aeroenfriadores muy próximos entre sí.
Los aeroenfriadores de tiro forzado tienen generalmente menores velocidades de salida que sus contrapartes de tipo inducido y por lo tanto, son más propensos a la recirculación de aire caliente. El grado de recirculación depende de la interacción entre el viento, la sustentación y la proximidad de los obstáculos, incluyendo el suelo.
Las recomendaciones industriales son limitadas en la prevención de recirculación de aire caliente El Estándar API 6611 proporciona recomendaciones sobre la cobertura del ventilador, la profundidad de distribución de aire, velocidades de aproximación y de salida, y energía cinética, que ayudan a minimizar la mala distribución del aire. Sin embargo, siguiendo estas recomendaciones sin entender la física asociada, no siempre evitará la recirculación del aire caliente.
No hay suficiente información detallada sobre la circulación de aire localmente y la mala distribución térmica en los haces de tubos, por lo que la industria tiende a utilizar recomendaciones internas desarrolladas a través de muchos años de experiencia en la operación de estos equipos.
HTRI usa análisis CFD para mejorar las predicciones de recirculación de aire en Xace
Xace 7.2 en general produce buenas predicciones del rendimiento de aeroenfriadores individuales con cualquier tipo de ventiladores, pero la predicción de una mala distribución es limitada. HTRI utiliza análisis computacional de dinámica de fluidos (CFD) para simular la recirculación de aire caliente, entregando detalles adicionales a los proporcionados actualmente por nuestro software Xace. Por ejemplo, la Figura 3 muestra que CFD puede incluir efectos de remolino en los ventiladores para la predicción más precisa del comportamiento del flujo de aire.
En el futuro usaremos mediciones experimentales en combinación con simulaciones CFD para mejorar nuestra predicción de recirculación de aire caliente y por lo tanto mejorar el diseño y operación de los aeroenfriadores.
