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miércoles, 11 de abril de 2012

BANCO DE HIELO

 
BANCO DE HIELO


Aplicación de un Banco de Hielo

Perfil de Carga
Un perfil diario de carga es la representación hora a hora de las cargas de frío por un periodo de 24 horas. La mayoría de las aplicaciones HVAC utilizan un perfil diario de carga para determinar la cantidad de almacenamiento requerido. Algunos sistemas HVAC aplican un perfil semanal de carga. Para sistemas de aire acondicionado convencionales, los chillers se seleccionan en base a su carga de frío en periodo punta. Para sistemas de almacenamiento de hielo, los chillers se seleccionan en base a las toneladas horas de frío requeridas y a la estrategia operacional definida. Los sistemas de almacenamiento térmico ofrecen gran flexibilidad a variadas estrategias operacionales mientras no se exceda el total de toneladas horas seleccionadas. Esto es debido a que al diseñar un sistema de almacenamiento de hielo debemos indicar el perfil de carga exacto. Los perfiles de carga toman diferentes formas según su aplicación. La figura 1 muestra un perfil de carga HVAC típico para un edificio de oficinas con un peak de frío de 500 toneladas y un requisito de frío de 12 horas. La forma de la curva es representativa de la mayoría de las aplicaciones HVAC. Para las selecciones  preliminares de equipos, el Programa de Selección de Unidad Térmica de Almacenamiento BAC’s ICV CHILLER  puede generar un perfil de carga similar. La información requerida es la fabricación punta de carga de frío y duración de la carga .
El Instituto de Aire Acondicionado y Refrigeración (ARI) ha publicado la Guía T “Especificaciones del desempeño térmico de un equipo de almacenamiento de frío”. El propósito de la Guía T es establecer los datos usuarios especificados mínimos y los datos de desempeño especificados por el proveedor. Los datos de diseño entregados por el ingeniero incluyen: Cargas de sistemas, tasas de flujo y temperaturas.
Estrategias de Operación
El paso siguiente en la selección de equipos térmicos de almacenamiento es definir la estrategia de operación. La selección incluye tanto el almacenamiento total como el parcial.
Las estrategias operacionales de almacenamiento parcial pueden ser categorizadas ya sea por los límites de la demanda o por el nivel de carga. Son dependientes del perfil de carga, la estructura de la tasa de utilidad, los costos de energía y el costo del primer equipo (o costo inicial).

Los sistemas de almacenamiento total eliminan la necesidad de operar el chiller durante el periodo punta de uso a través del almacenamiento del frío requerido durante los periodos bajos de uso.
Esta estrategia evita altas demandas de electricidad y redunda en costos operacionales menores. Sin embargo la primera inversión en equipos es considerablemente más alta que los sistemas de almacenamiento parcial debido a los mayores requisitos de refrigeración y almacenamiento. A diferencia de los sistemas de almacenamiento totales, el chiller puede operar durante los periodos bajos cuando se usa una estrategia operacional de almacenamiento parcial. Existen dos tipos de ella: la primera es la limitación de la demanda: las cargas de sistemas de no almacenamiento establecen el punto alto de demanda por el edificio o instalación. Los ítemes considerados en las cargas de los sistemas de no almacenamiento son la iluminación, los equipos, los artefactos, ventiladores, motores, etc. El equipo térmico de almacenamiento es seleccionado de modo que la operatividad del chiller (so the chiller operation) no aumente la demanda de instalaciones para el no almacenamiento (the facility`s non storage demand). Esta estrategia operacional provee de costos operacionales menores para los sistemas parciales de almacenamiento. Además requiere menores capacidades de almacenamiento y chillers más pequeños que un diseño de almacenamiento total.
Las desventajas de una estrategia operacional de demanda limitada son que tanto los requisitos de almacenamiento como los capacidades de los chiller son mayores que los requeridas para una estrategia operacional por niveles de carga. Esto significa un mayor periodo para el retorno económico de la inversión. La segunda estrategia operacional de almacenamiento parcial es por niveles de carga. Esta, para distribuir las cargas de frío uniformemente durante un periodo de 24 horas, reduce el tamaño del equipo térmico de almacenamiento y el chiller en comparación con aquellos de almacenamiento total o con estrategias de demandas limitadas. Esto se traduce en menores costos de inversión inicial y periodos más cortos de retorno económico. Cuando el refrigerador opera completamente cargado durante el periodo de demanda baja, los costos de operación son mayores a los que surgen aplicando estrategias de demanda limitada o almacenamiento completo.
Modos de Operación
La Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER modular puede funcionar con cualquiera de los cinco modos de operación. Estos proveen la flexibilidad requerida por los operadores (building operators) para reunir sus requisitos HVAC diarios de frío.
Ice Build (Generación de Hielo)
En este modo de operación el hielo es fabricado por la circulación de una solución al 25% (por peso) de inhibited ethylene glycol a través de las bobinas (coils) existentes en la Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER. La figura 2 muestra las temperaturas de un chiller en ciclos de fabricación de 8, 10 y 12 horas. Para un ciclo de tiempo de fabricación de 10 horas típico, la temperatura nunca es menor a los 22oF. Como muestra el gráfico, en los tiempos que exceden las 10 horas la temperatura mínima es mayor a los 22oF. Y en los tiempos menores a 10 horas la temperatura será menor a los 22oF al final del ciclo de fabricación. Este desempeño está basado en un chiller con una tasa de flujo asociada a un rango de 5oF. Cuando la selección de un chiller se basa en rangos mayores de temperatura, esta puede ser menor que las mostradas en la figura 2 .


Ice Build With Cooling (Generación de Hielo y requerimiento de Frío simultáneo para reponer Hielo)
Cuando existe carga de frío durante el periodo de fabricación de hielo parte del ethylene glycol frío usado para esto último es rederivado a la carga de frío para generar la producción de hielo. La cantidad de glycol derivado está determinado por la temperatura del ciclo de fabricación. BAC recomienda que este modo de operación sea aplicado en sistemas que utilizan bombeo primario/secundario. Esto reduce la posibilidad de daño en los serpentines de enfriamiento o intercambiadores de calor por bombeo de glycol frío, menores a 32oF, para estos equipos.
Cooling – Ice Only (Enfriamiento por Banco de Hielo solamente)
En este modo de operación el Chiller esta desconectado. El retorno tibio de la solución de ethylene glycol desenfriada a la temperatura deseada mezclando hielo almacenado en la Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER modular
Cooling – Chiller Only (Generación de Frío por Chiller sin Banco de Hielo)
En este modo de operación el Chiller proporciona todos los requisitos de fabricación de frío. El flujo de glycol es dirigido a través del equipo térmico de almacenamiento para permitir que el suministro de glycol frío fluya directamente a la carga de frío. La temperatura es mantenida por el Chiller.
Cooling – Ice With Chiller (Generación de Frío por Chiller y Banco de Hielo simultáneo)
En este modo de operación el frío es provisto por la operación combinada del chiller y el equipo térmico de almacenamiento. El refrigerante glycol preenfría el retorno de glycol tibio. Las soluciones parcialmente frías después pasan a través de la Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER donde son enfriadas por el hielo a la temperatura especificada.
Sistemas Esquemáticos
Dos flujos esquemáticos básicos se aplican para seleccionar las Unidades Térmicas de Almacenamiento BAC´S ICE CHILLER. La figura 3 ilustra un ciclo de tuberías con el chiller instalado detrás del equipo térmico de almacenamiento.

Este diseño permite que este equipo opere en cuatro de los cinco modos de operación. Estos son Fabricación de Hielo, Sólo Frío - Hielo, Sólo Frío - Chiller y Frío - Hielo con Chiller. Para este esquema se aplican los siguientes controles lógicos:


La válvula V-1 modula en respuesta al sensor de temperatura, TS-1. La válvula V-2 puede ser colocada ya sea para mantener un flujo constante, menor a P-1 o modulada en respuesta al retorno de temperatura del glycol de la carga de frío. Cuando el ciclo de fabricación contiene agua refrigerada, se puede instalar un intercambiador de calor para separar el ciclo de glycol del ciclo de fabricación de agua enfriada. En aplicaciones donde está disponible la refrigeración de agua, esta puede ser instalada en el ciclo de agua enfriada para reducir la carga en el sistema térmico de almacenamiento.
Este diseño no debería ser usado cuando existe fabricación de hielo y se provee frío, lo que requeriría un retorno frío de glycol desde el equipo térmico de almacenamiento sea bombeado a la carga de frío o al intercambiador de calor. Cuando la temperatura del glycol esté bajo los 32oF, las bobinas de enfriamiento o los intercambiadores de calor pueden congelarse.
El esquema de flujo que muestra la figura 4 detalla un ciclo de bombeo primario/secundario con un chiller ubicado detrás del equipo térmico de almacenamiento.


Este diseño permite trabajar con los cinco modos de operación. Para este esquema se aplican los siguientes controles lógicos:

La válvula V-1 y la válvula V-2 modulada, dependen del modo de operación, en respuesta al sensor de temperatura TS-1. El beneficio proporcionado por el ciclo de bombeo primario/secundario es que el sistema puede fabricar hielo y proveer enfriamiento sin riegos de congelar una bobina de enfriamiento o un intercambiador de calor. Este diseño de sistema permite además diferentes flujos en cada ciclo de bombeo. Cuando esto sucede, la tasa de flujo del glycol en el ciclo primario debería ser mayor o igual a la tasa de flujo en el ciclo secundario. Como en un esquema de ciclo simple, se puede agregar a un esquema de sistema un intercambiador de calor y un refrigerante a base de agua (base water chiller)
Estos esquemas son los más comunes para los sistemas térmicos de almacenamiento, aun cuando son posibles algunas modificaciones. Una modificación común es ubicar el refrigerador bajo (down stream) el equipo térmico de almacenamiento. Este diseño se utiliza cuando con las temperaturas de glycol apagadas (off), el hielo no puede ser mantenido por el periodo de enfriamiento completo. Al ubicar el chiller detrás del hielo, aquel puede ser usado para mantener los suministros de temperatura requeridos. En las figuras 3 y 4 el chiller está instalado detrás del hielo. Este ofrece dos ventajas comparativas a los sistemas diseñados localizando el chiller bajo el hielo: primero, el refrigerador opera a temperaturas glycol mayores para preenfriar el glycol que retorna. Esto permite al chiller operar a una capacidad mayor lo que reduce la cantidad de hielo requerida; segundo cuando el chiller opera a temperaturas de evaporación mayores, se mejora la eficiencia (Kw/TR) de éste.
Desempeño del chiller
La mayoría de los chillers pueden proveer un amplio rango de temperaturas de descarga de glycol y son apropiadas para las aplicaciones térmicas de almacenamiento. Incluyen reciprocidad, tornillos rotatorios y centrífugas (include reciprocating, rotary screw and centrifugal). El tipo de chiller depende de la capacidad, de la temperatura de descarga de glycol, eficiencia, tipo de condensador y refrigerantes. La capacidad y la temperatura de descarga de glycol se deben evaluar al diseñar un sistema térmico de almacenamiento.
Para varios modos de operación se requieren diferentes temperaturas de descarga de glycol que afectan la capacidad del chiller. La que se provee a los 22oF es considerablemente menor a la capacidad del chiller con una temperatura de descarga de glycol de 44oF.
Los chillers seleccionados para usar con la Unidad Térmica de Almacenamiento BAC´S ICE CHILLER deberían proveer glycol a 22oF cuando se aplica un ciclo de fabricación de 10 horas. Ciclos más largos producen temperaturas más altas al final del periodo cuando los tiempos de fabricación menores requieren del chiller para mantener el enfriador de glycol en los 22oF.
La capacidad requerida del chiller podría limitar el uso de un tipo especifico de  chiller en aplicaciones pequeñas. El rango de capacidad nominal de cada tipo se muestra en la tabla siguiente:
Los chillers centrifugas y de tornillo rotatorio tienen la mayor eficiencia, con rangos entre 0,6 a 0,75 kW/ton a los 44oF de temperatura del chiller y 0.87 a 1,1 kW/ton cuando produce glycol a 22oF. Los chillers con reciprocidad son menos eficientes con rangos de 0,85 a 1.1 cuando producen glycol a 44oF y 1.1 a 1.3 kW/ton cuando hacen hielo a 22oF.
La función de rechazo (rejection) de calor de un sistema de almacenamiento de hielo puede ser manejado con cualquiera de los tres tipos de condensadores refrigerantes: enfriamiento de aire, enfriamiento de agua o evaporación.
Un condensador de enfriamiento de aire elimina el calor del refrigerante y lo condensa al forzar el aire a través de una bobina por la cual circula el vapor refrigerante. El calor latente del refrigerante se elimina por un sensible calentamiento del aire. La capacidad del condensador se determina por temperatura del bulbo de ambiente seco.
Un condensador en base a enfriamiento de agua con una torre de enfriamiento rechaza el calor desde un sistema de refrigeración en dos pasos: primero el refrigerante es condensado por el flujo de agua en el condensador; segundo el calor es rechazado a la atmósfera como agua condensada, enfriada por una torre de enfriamiento.
El condensador por evaporación combina un condensador de enfriamiento de agua y una torre de enfriamiento en una sola pieza en el equipo, la que elimina el sensible paso de transferencia de calor del agua condensada. Esto permite una temperatura de condensación cercana a la temperatura de bulbo húmedo diseñada.
Al evaluar el desempeño del chiller se deben considerar las variaciones en las temperaturas de condensación. Temperaturas reducidas en la noche, de ambiente de bulbo seco y de bulbo húmedo  (reduced nighttime ambient dry bulb and wet bulb temperatures), ofrecen temperaturas de condensación más bajas que ayudan a compensar la reducción de la capacidad y la eficiencia del chiller.
A continuación se muestran porcentajes de capacidad nominal de los chillers en distintas temperaturas de descarga de glycol , basados en enfriamiento de agua a los 44oF.
Los rangos de capacidad nominal están basados en:
Condensador de agua a 85oF o temperatura condensada a 115oF
Condensador de agua a 80oF o temperatura condensada a 105oF para la operación de fabricación de hielo.
Los tipos de refrigerantes para los chillers varían. Los centrífugos pueden utilizarse con R134a, R-123 y R-22. Los recíprocos y los con tornillo rotatorio con R134a, R-22 y R-717 (amoníaco).
Instalación
Las Unidades Térmicas de Almacenamiento ICE CHILLER deben instalarse en una superficie plana. The pitch of the slab no debe exceder 1/8 “ sobre a 10-foot span .
La figura 5 entrega las guías de ubicación de la Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER. Las unidades deben ser puestas donde exista suficiente espacio entre la unidad y paredes adyacentes para permitir un fácil acceso. Cuando se instalan varias unidades es recomendable un mínimo de 18” entre cada una y 3”-0” de extremo a extremo para acceder a los controles de operación.
Puede haber ocasiones donde la unidad térmica de almacenamiento deba ser instalada en el exterior y la visibilidad del equipo se vea reducida. Si un recinto cercado o algún jardín no proporciona un entorno adecuado a la superficie de cemento donde se instala la unidad, ésta podría ser parcialmente enterrada.
PRECAUCION: Al enterrar el equipo se debe poner especial cuidado en la excavación, los drenajes, el diseño del soporte de concreto, localización de la unidad y el relleno para prevenir daños a los revestimientos bituminosos de protección de la unidad. La superficie de concreto debe ser diseñada por un ingeniero calificado.
Al instalarse en el interior se aplican los requisitos de acceso y de superficies de apoyo descritas previamente. Las unidades se deben instalar cerca de un drenaje. La altura mínima exigida sobre el tanque, para instalar la tubería apropiada es de 3 pies.
La figura 6 muestra los espacios libres requeridos para las Unidades Térmicas de Almacenamiento ICE CHILLER

Las Unidades Térmicas de Almacenamiento BAC´S ICE CHILLER están disponibles sin montar cuando éstas deben ser instaladas en interiores y los accesos son limitados. El ensamblaje de las unidades necesitará de personal que apoye este proceso. Contactar con representantes locales de BAC para detalles adicionales.
Para aplicaciones de mucha exigencia (ton-hour), BAC proporcionará bobinas térmicas de almacenamiento ICE CHILLER para la instalación en depósitos fabricados en el lugar. Este producto ofrece el diseño  y la flexibilidad de los reconocidos BAC.
Cuando se requiere bobinas las capacidades de producción de BAC permite que éstas sean producidas con el tamaño y la configuración necesaria para ubicaciones y requisitos de desempeño específicos. El diseño del tanque de concreto debe ser realizado por un ingeniero estructural calificado.
La figura 7 ilustra la guía de instalación de una bobina térmica de almacenamiento ICE CHILLER. Las fuerzas de la flotabilidad debido a la diferencia de la densidad entre el hielo y el agua requieren de la instalación de ángulos sujetadores en los extremos de las bobinas. Esto no permitirá que las bobinas floten en condiciones de sobrecarga. Para proyectos mayores debe contactarse con representantes BAC locales para la selección e información dimensional.
Tuberías
La Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER debe seguir directrices establecidas. Las conexiones de la unidad son de acero galvanizado y acanaladas para permitir un acoplamiento mecánico.
Para aplicaciones de un solo tanque cada par de conexiones de la bobina debe incluir una válvula de corte de modo que la unidad pueda ser aislada desde el sistema.
La figura 8 muestra la disposición de la válvula para una unidad única. Se recomienda que la tubería incluya un circuito bypass para permitir la operación del sistema sin la Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER en el ciclo de tuberías.
Este bypass puede ser incorporado dentro del diseño de la tubería para instalar una válvula de tres opciones o modos. Esta válvula puede usarse además para controlar la pérdida de temperatura glycol desde la unidad térmica de almacenamiento.

Los indicadores de temperatura y presión deben ser instalados de modo que permitan facilitar el balance de flujos y detección de fallas. A un máximo de 150-psi se debe instalar una válvula de reemplazo (relief) entre la válvula de desconexión y las conexiones a las bobinas, para proteger a éstas de las presiones excesivas por la expansión hidráulica. La válvula de reemplazo debe ser aplicada a una porción del sistema que puede acomodar la extensión.

PRECAUCION: El sistema debe incluir un tanque de expansión para acomodar cambios en el volumen del fluido. Se pueden instalar ventilaciones de aire de un tamaño apropiado en los puntos altos en el ciclo de tuberías para eliminar aire atrapado desde el sistema.

La figura 9 muestra las tuberías de retorno para múltiples unidades instaladas en paralelo. El uso de ellas es recomendado para asegurar un flujo balanceado en cada unidad. Se pueden utilizar las válvulas de corte de cada unidad como válvulas de balanceo.
Al instalar grandes cantidades de Unidades Térmicas de Almacenamiento ICE CHILLER, el sistema debe ser subdividido en grupos de unidades. Así, el balance de cada unidad puede ser eliminado, instalando una válvula de balance en común para cada grupo de unidades. Se pueden instalar válvulas de corte para aislar unidades individuales, pero no deben utilizarse para balancear el flujo de glycol en la unidad.

Controles
Para asegurar una operación eficiente de las Unidades Térmicas de Almacenamiento ICE CHILLER, cada sistema es entregado con la opcion instalada Controles de Operación, que se describe a continuación.
Una vez que el ciclo de fabricaci ón de hielo se ha iniciado, el chiller de glycol debiera funcionar a capacidad total sin ciclos o descarga hasta que la Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER esté completamente cargada.  Una vez sucedido esto, el chiller puede ser puesto en apagado, no permitiendo reiniciarse hasta que el enfriamiento se requiera. El ciclo de fabricación de hielo es terminado por el dispositivo de Control de Operaciones. Este incluye un low water cut-out, un interruptor de corte y un interruptor de seguridad. El low water cut-out previene que el modo de fabricación de hielo comience si no hay suficiente agua  en el estanque. El interruptor de corte terminará el ciclo de fabricación cuando las unidades estén cargadas completamente y cuidará que siguiente modo de fabricación de hielo no comience hasta que el 15% del hielo se haya derretido. El interruptor de seguridad está dispuesto para finalizar el ciclo de fabricación cuando los controles de operación indiquen fallas de funciones.

Los controles de existencia que entregan ya sea a 4 – 20 mA o 1 _ 5 Vdc están aún disponibles. Estos controles deben utilizarse para determinar la cantidad de hielo acumulado pero no para detener el ciclo de fabricación de hielo. En el Manual de Instalación, Operación y Mantenimiento se entregan mayores detalles de los controles de operación.
Glycol
Las Unidades Térmicas de Almacenamiento ICE CHILLER utilizan un 25% (por peso) de una solución de etileno glicol inhibida industrialmente tanto para protección a la corrosión como para la protección de congelamiento. El grado industrial de etileno glicol inhibido está específicamente diseñado para prevenir la corrosión en equipos HVAC y de transferencia de calor. Los inhibidores son usados para prevenir que el etileno glicol se acidifique y para proteger los componentes de metal en el sistema térmico de almacenamiento. La temperatura más baja de operación del sistema debe ser de 5oF a 7oF sobre el punto de congelamiento del glicol. Este, en un sistema con 25% de etileno glicol, es de 14oF. Dos grados aceptables de soluciones inhibidas de etileno glicol son el Dow´s DOWTHERM SR-1 y el Union Carbide´s UCARTHERM. El uso de otros productos de este tipo en los productos térmicos de almacenamiento BAC´S ICE CHILLER deben ser aprobados por BAC.
Precaución: El Etileno glicol no inhibido y soluciones anticongelantes para automóviles no son para ser usados en aplicaciones térmicas de almacenamiento.
DOWTHERM y UCARTHERM son marca registrada de The Dow Chemical Company y de Union Carbide Corporation, USA, respectivamente.
Tratamiento de agua
En temperaturas cercanas al congelamiento de la Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER, la escala y la corrosión son naturalmente minimizados. Por lo tanto, el tratamiento de agua para estas dos condiciones puede no ser requerido o requerir mínima atención a menos que el agua sea corrosiva in nature. Para el control de crecimiento biológico puede ser necesario un bioácido que prevenga la difusión de bacteria de hierro u otros organismos. Para recomendaciones más especificas debe consultar a su compañía de tratamiento de aguas local y seguir las directrices.
Nota: Si se implementa un tratamiento de agua para el sistema, éste no debe alterar el punto de congelamiento del agua, con el fin de asegurar capacidad completa de la Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER.
Invernización
PRECAUCIÓN: Se deben tomar precauciones para proteger la unidad y las tuberías asociadas a las condiciones de congelamiento. El trazado de calor y el aislamiento deben ser instalados en todas las tuberías conectadas a la unidad. Si las unidades son instaladas en el exterior y expuestas a condiciones ambientales de subcongelamientos se deben proteger el
sight tube, los controles de operación y sensores opcionales de inventario.
Para esto, BAC puede proveer un agregado de calor opcional, completo, con 100 W de calor. Por otro lado, el sight tube, los controles de operación y los sensores de inventario opcionales deben estar aislados. No es necesario drenar la unidad durante el tiempo frío. El congelamiento del agua contenida en la unidad durante el invierno no dañará la bobina o la unidad.
Presión Drop
La Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER está diseñada para baja presión drop. La figura 10 muestra la presión drop asociada con cada unidad por un 25% de solución de etileno glicol inhibido industrialmente. Los datos de tasas de flujo no indicados no deben ser extrapolados  de la curva de desempeño. Las presiones drop para tasas de flujo no presentadas en esta tabla o para fluidos alternativos, están disponibles al contactarse con su representante BAC local.
Especificación de los Productos
La(s) Unidad(es) Térmica(s) de Almacenamiento ICE CHILLER serán Baltimore Aircoil Modelo TSU-________. Cada unidad tiene una capacidad de almacenamiento de _________ ton-horas para generar en _____ horas cuando funcione con ________GPM de un 25% (por peso) de solución de etileno glicol inhibida industrialmente. La temperatura mínima requerida durante el modo de fabricación de hielo debe ser de ________oF. Las tasas de desempeño del sistema deben ser entregadas en el formato recomendado por la Guía T del Instituto de aire acondicionado y Refrigeración (ARI).Las unidades térmicas de almacenamiento deben ser modulares en diseño y disponibles en 237, 476, 594 o 761 latent ton-hour increments. Los diseños deben permitir contar con unidades de diferentes tamaños para ser instalados con el fin de optimizar la selección y minimizar requerimientos de espacio. Los tamaños de los estanques pueden combinarse debido a arrangements tuberías internas que crean flujos balaceados dados para una presión drop uniforme a través de circuitos bobinados.

El tanque debe estar construido con paneles de acero galvanizado e incluir flanges dobles para fuerza estructural. Las paredes del tanque deben tener un mínimo de aislamiento de 4-1/2” que entregue un rango de aislamiento de R-18. El diseño del tanque puede utilizar multiples liners. El primero, que forma el interior de la unidad debe ser una pieza única y con capacidad para aplicaciones de baja temperatura. El liner secundario/barrera de vapor debe estar separado del primero por 1-1/2” de aislamiento con poliestireno extruido. El fondo del tanque debe estar aislado con 2” de poliestireno expandido y 1” de poliestireno extruido.
La(s) Unidad(es) Térmica(s) de Almacenamiento ICE CHILLER deben estar provistas con water-tight, cubiertas de sección construidas con acero galvanizado de inmersión en caliente. Las cubiertas deben estar aisladas con un mínimo de 2” de poliestireno expandido.
Contained en el tanque deber ser de un acero transmisor de calor que es construido de 1.05” O.D., all prime surface serpentine steel tubin encased en un marco de acero. La bobina, que es galvanizado de inmersión en caliente después de fabricado, debe ser ensayado a presión de aire bajo agua de 190 psig y tasado para una presión de operación de 150 psig. Los circuitos de la bobina están configurados para entregar una capacidad máxima de almacenamiento. Las conexiones de la bobina en la unidad son de acero galvanizado y acanalados para acoplamiento mecánico.
Cada Unidad Térmica de Almacenamiento ICE CHILLER debe ser entregada con un sight tube montado al final de cada unidad. Este, que debe ser fabricado de una tubería de plástico limpio, indica los niveles de agua en el tanque y la correspondiente existencia de hielo. Los controles de operación, consistentes en dos interruptores flotantes son montados fuera del tanque. El interruptor flotante de nivel alto finaliza el ciclo de fabricación cuando el nivel de agua del tanque alcanza el 100% de nivel de hielo fabricado. También previene la reiniciación del ciclo de fabricación hasta que haya sido descargado aproximadamente un 15% del hielo. El segundo interruptor es un low water cutout. Este requiere que el nivel de agua en la unidad sea igual o por sobre el 0% del nivel de hielo antes de comenzar el ciclo de fabricación. Se debe entregar además un interruptor de seguridad que finaliza el ciclo de fabricación de hielo si alguno de los controles de operación indica fallas (la cantidad de controles de operación varia basados en los requisitos del proyecto). Un transmisor de presión diferencial opcional está disponible para entregar señales eléctricas que indican la cantidad de hielo en existencia.
El fluido de transferencia de calor debe ser una solución de etileno glicol inhibido industrialmente, al 25% por peso, especialmente diseñada para aplicaciones HVAC. La solución al 25% está diseñada para proveer congelamiento/Burst y protección a la corrosión tan eficiente como los basados en agua, de sistemas de ciclos cerrados. Los inhibidores de corrosión deben ser entregados para mantener las tuberías libres de corrosión sin fouling. DOWTHERM SR-1 y UCARTHERM son fluidos aceptados.
Todas los dimensiones de la unidad no exceden los aproximadamente ______ pies por ______ pies con una altura total que no excede los ____ pies. El peso de operación no excede las _____libras.

¿Por qué usar banco de hielo?

Menor costo de diseño inicial
Un sistema de almacenamiento de hielo con ingeniería BAC, que posee la ventaja de utilizar un fluído de baja temperatura resulta con un menor costo inicial de diseño. El ahorro que se obtiene del uso de  chiller y torres de enfriamiento reducidos, disminuye los tamaños de las bombas, tuberías y conexiones a las fuentes de poder compensando el costo de un equipo de almacenamiento térmico . Damos a continuación un resumen de los potenciales ahorros de componentes en una carga de enfriamiento con un peak de 1000 ton.
Chillers  y Torres de enfriamiento más pequeños
Para el diseño de un sistema de 24 horas/día de operación de un chiller, el tamaño de éstos y de las torres de enfriamiento necesarias para un sistema de hielo es significativamente reducido cuando lo comparamos con chillers y torres convencionales diseñadas para una carga peak instantánea. Un diseño de almacenamiento de hielo parcial incluye chillers que proveen aproximadamente un 60% de la carga de enfriamiento peak. El balance del requerimiento de frío es dado por el sistema térmico de almacenamiento. Para el ejemplo de 1000 ton, la capacidad nominal de un chiller y una torre de enfriamiento se reduce a 580 ton y a un ahorro total asociado de US$ 126.000.
Tamaño Reducido de Bombas y Tuberías
El tamaño de bombas y tuberías también se reduce en un diseño apropiado de un sistema de almacenamiento de hielo. Cuando el diseño del sistema integra tasas menores de fluido al utilizar un mayor rango de temperatura en el loop de agua resultan ahorros sustanciales en estos dispositivos. El uso de un rango de temperatura de 18oF en vez del convencional 10oF genera una reducción del tamaño de la tubería de 12” a 10”. Esta disminución del tamaño de tubería corresponde a un ahorro de US$100 por pié lineal instalado. Los tamaños de las tuberías de agua condensada se reducen debido a los menores requerimientos de flujo que tiene un pequeño chiller. Al usar 3GPM7ton, la tubería de agua condensada puede ser reducida desde las 14” de sistemas convencionales a 10” para el sistema de almacenamiento de hielo. Esto da un ahorro de instalación de US$175 por pié lineal. Al reducir las tasas de flujo del agua enfriada del chiller y del agua de condensación también se produce ahorro en las bombas. En el ejemplo siguiente el ahorro de las bombas es de US$15.000.
Menor Fuente de poder / Menor requerimiento de energía
Al reducir la mayoría de los elementos del sistema mecánico las necesidades de energía asociada a estos elementos se ve también reducida. La disminución de energía de 395 HP genera ahorros en transformadores, interruptores y cableado en aproximadamente US$50.000.

Almacenamiento de hielo
El ahorro asociado a un apropiado diseño de un sistema de almacenamiento de hielo es substancial. Los ahorros descritos son parcialmente compensados por el costo del equipo de almacenamiento de hielo. El sistema de almacenamiento de hielo incluye: El banco de hielo etileno glicol, intercambiador de calor y pads de concreto para la unidad térmica de almacenamiento. Para un ejemplo de un peak de 1000 ton, los requisitos de ton por hora son de 3281. El costo adicional asociado para este equipo es de US$196.000.
Menores costos operativos
Con una menor necesidad de energía, el almacenamiento de hielo puede requerir por sobre un 50% menos de demanda eléctrica. El total anual de kilowatts/hora usado es muchas veces menor que con un sistema de enfriamiento instantáneo convencional. Como las empresas eléctricas están imponiendo recargas en los tiempos peak de demanda, el almacenamiento de hielo puede generar mayores ahorros en los costos de operación.
Mejorada eficiencia del sistema
La unidad modular térmica de Almacenamiento ICE CHILLER ®, son diseñadas específicamente para almacenamiento parcial  con aplicaciones internas de derretimiento. Con esta estrategia de operación el glicol que retorna tibio es preenfriado por el chiller antes de que pase a través del intercambiador de calor de acero y enfriado indirectamente por el hielo derretido. Por la habilidad de localizar el chiller  upstream del producto BAC ICE CHILLER ® se generan dos beneficios : primero, cuando se opera a mayores temperaturas  (higher glycol supply temperatures) para preenfriar el glicol, aumenta la capacidad del chiller. Segundo, también se mejora la eficiencia (kW/TR) del chiller. Por ultimo el loop presurizado disminuye las necesidades de energía para el bombeo. La necesidad de un intercambiador de calor entre la unidad térmica de almacenamiento y el sistema de enfriamiento puede ser eliminada cuando el glicol es circulado por el sistema de aire acondicionado.
Mejorada confiabilidad del sistema
El sistema de almacenamiento de hielo provee la confiabilidad necesaria para asegurar el aire acondicionado. En los sistemas convencionales, la instalación de múltiples chiller provoca redundancia. En el evento de una falla mecánica de un chiller, el segundo chiller provee una capacidad de enfriamiento limitada. El máximo enfriamiento disponible por un sistema convencional podría ser sólo de un 50%. La mayoría de los sistemas de almacenamiento de hielo utilizan dos chillers además del equipo de almacenamiento de hielo. Los dos chillers son diseñados para proveer aproximadamente un 60% del frío necesario mientras que el almacenamiento de hielo entrega el restante 40% de la capacidad de enfriamiento. En el caso que solo un chiller este funcionando en el día, la capacidad de enfriamiento será sobre un 70%. Esto es porque el chiller en operación provee de un 30% de los requerimientos mientras que el hielo provee sobre un 40% más. Basado en perfiles de carga HVAC típicos y datos de tiempo ASHRAE, el 70% de la capacidad de enfriamiento podría cubrir los requerimientos de frío diarios en un 85% de las veces.
Construcción modular
El diseño rectangular de la unidad modular térmica de Almacenamiento ICE CHILLER ®, maximiza el ton-hours por pie cuadrado. El producto es diseñado para instalaciones reducidas donde el acceso es limitado. Las unidades de 7’-10” son diseñadas de modo que puedan ser instaladas por aberturas de doble puerta. Las unidades son diseñadas para ser instaladas en espacios cerrados o al aire libre.
1) Recinto del sensor de cantidad de hielo almacenado
Para proteger este sensor BAC ofrece un calefactor  para mantenerlo en 40oF aunque la temperatura del exterior sea de 0oF.
2) Sensor de Presión Diferencial
Se incluye un transmisor de presión diferencial  para proveer una señal eléctrica de 4-20 ma, que es proporcional a la cantidad de hielo existente. La señal de 4-20 ma es utilizada por el sistema de gestión de energía del edificio para determinar la cantidad de hielo disponible durante el día.
3) Tubo Visor
Cada unidad térmica de Almacenamiento ICE CHILLER ® posee un tubo indicador. Esto permite al operador del equipo determinar visualmente, por la columna de agua del tubo indicador, la cantidad de hielo existente en la unidad.
4) Cubierta o Tapa del Banco de Hielo
Las cubiertas seccionales herméticas son construidas de acero galvanizado en caliente y son aislados con 2” de poliestireno expandido.
5) Conexiones de glicol
La unidad modular térmica de Almacenamiento ICE CHILLER ® cuenta con conexiones victaulicas para simplificar el área de las tuberías.
6) Paneles laterales
Los paneles exteriores que forman la pared del chiller son construidos de acero galvanizado de gauge pesada con flanges de doble quiebre para resistencia estructural. Los paneles de la pared incluyen 3” de poliestireno expandido, lo que ayuda a obtener un valor total de aislamiento de R-18.
7) Lámina Primaria
Una lámina de una sola pieza, adecuada para aplicaciones a baja temperatura forma el interior del tanque. Antes del envio, cada unidad es llenada con agua por 48 horas para verificar la estanqueidad de esta lámina.
8) Aislamiento de poliestireno extruido
Se instala 1½“ de poliestireno extruido entre la lámina primaria y la lámina secundaria. La barrera de aislación contribuye a un valor total de aislamiento de R-18.
9) Lámina Secundaria/Barrera de vapor
Ubicada para prevenir la transferencia de humedad a través de la aislación termica.
10) Serpentines de acero galvanizado
El intercambiador de calor de acero es construido de un solo tubo de acero serpentino superficial principal (all prime surface serpentine steel tube) y ubicado en un marco de acero. La pieza entera es de acero galvanizado en caliente luego de la fabricación. Cada pieza de serpentin es ensayado a 190 psig de presión de aire bajo el agua y clasificada para una presion de operación de 150 psig. Debe circular a través del serpentin del banco de hielo solamente una solucion  de etileno glicol inhibida industrialmente, diseñado especialmente para aplicaciones HVAC. Una solución de 25% en peso de etileno glicol se considera para ajustar la operación al tiempo frío y dar protección a la corrosión. Los inhibidores de corrosión son para reducir la corrosión del sistema sin incrustarlo. Fluidos aceptados serían Dowtherm SR-1 y UCARTHERM .
11) Soportación de Serpentines
Los intercambiadores de calor de acero están adheridos a vigas soportantes  para prevenir el contacto entre los tubos y la lámina primaria.


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