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Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T Optimización de la Planta de Enfriamiento Belimo Energy Valve CIAR 2013 Cartagena.

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Presentación del tema: "Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T Optimización de la Planta de Enfriamiento Belimo Energy Valve CIAR 2013 Cartagena."— Transcripción de la presentación:

1 Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T Optimización de la Planta de Enfriamiento Belimo Energy Valve CIAR 2013 Cartagena 2013 Ing. Julio Londoño Product Manager 1

2 Traemos al presente el futuro de la construcción! Agenda Objetivos Diseño de una planta de agua helada Síndrome de Bajo Delta T El problema con las Válvulas Convencionales Válvulas Independientes de Presión Reseña del Caso de Estudio en MIT, Biblioteca Hayden Energy Valve 2

3 Traemos al presente el futuro de la construcción! Objetivo Identificar los elementos que afectan la eficiencia de la planta de enfriamiento – Identificar las consecuencias de síndrome de Bajo Delta T y los factores que lo crean – Como eliminar estos factores desde el diseño – Entender las diferencias entre las válvulas convencionales y las Independientes de presión – Conocer los beneficios de las válvulas Independientes de presión – Introducción a la Energy Valve y sus beneficios 3

4 Traemos al presente el futuro de la construcción! Diseño de una Planta de Agua Helada (ejemplo) 4 Sistema Desacoplado con Válvulas de dos vías 200 Ton 480 GPM 960 GPM 120 Ft 1200 GPM Max ΔT=10 °F

5 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT 432 RLA Chiller Bomba Chiller Bomba Torre Ventilador Torre Vel. Bomba Secundario 5 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 432 GPM

6 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT 432 RLA Chiller90% Bomba Chiller Bomba Torre Ventilador Torre Vel. Bomba Secundario 6 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 432 GPM 90%

7 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT 432 RLA Chiller90% Bomba Chiller1 Bomba Torre Ventilador Torre Vel. Bomba Secundario 7 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 432 GPM 90%

8 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT 432 RLA Chiller90% Bomba Chiller1 Bomba Torre1 Ventilador Torre Vel. Bomba Secundario 8 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 432 GPM 90%

9 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT 432 RLA Chiller90% Bomba Chiller1 Bomba Torre1 Ventilador Torre1 Vel. Bomba Secundario 9 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 432 GPM 90%

10 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT 432 RLA Chiller90% Bomba Chiller1 Bomba Torre1 Ventilador Torre1 Vel. Bomba Secundario45% 10 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 432 GPM 45% 90%

11 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT RLA Chiller90% Bomba Chiller1 Bomba Torre1 Ventilador Torre1 Vel. Bomba Secundario45% 11 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 540 GPM

12 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT RLA Chiller90% Bomba Chiller1 Bomba Torre1 Ventilador Torre1 Vel. Bomba Secundario45% 12 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 540 GPM

13 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT RLA Chiller90%45% Bomba Chiller1 Bomba Torre1 Ventilador Torre1 Vel. Bomba Secundario45% 13 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 540 GPM 45%

14 Traemos al presente el futuro de la construcción! Eficiencia de los Enfriadores kW/Ton Porcentaje de Carga Máxima(%) Air Cooled, Screw Water Cooled Centrifugal Air Cooled MagLev

15 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT RLA Chiller90%45% Bomba Chiller12 Bomba Torre1 Ventilador Torre1 Vel. Bomba Secundario45% 15 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 540 GPM 45%

16 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT RLA Chiller90%45% Bomba Chiller12 Bomba Torre12 Ventilador Torre1 Vel. Bomba Secundario45% 16 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 540 GPM 45%

17 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT RLA Chiller90%45% Bomba Chiller12 Bomba Torre12 Ventilador Torre12 Vel. Bomba Secundario45% 17 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 540 GPM 45%

18 Traemos al presente el futuro de la construcción! Operación de la Planta de Agua Helada ΔT=10 °F (5.6 °C) ΔT=8 °F (4.5 °C) Flujo Total (GPM) =Ton x 24/ ΔT RLA Chiller90%45% Bomba Chiller12 Bomba Torre12 Ventilador Torre12 Vel. Bomba Secundario45%56% 18 VFD Carga del Edificio = 180 Ton 540 GPM 56% 45%

19 Traemos al presente el futuro de la construcción! Ley de Afinidad de las Bombas 19 bhp = Potencia H= Cabeza Q= Flujo

20 Traemos al presente el futuro de la construcción! Ley de Afinidad de las Bombas En nuestro ejemplo: 20

21 Traemos al presente el futuro de la construcción! Ley de Afinidad de las Bombas En nuestro ejemplo: %45% 95%

22 Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T 22 95% de incremento en el consumo de la bomba de distribución !!!

23 Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T Es el desperdicio generado cuando el Delta de Temperatura de agua helada está por debajo de las condiciones de diseño!!! – El agua regresa fría a los Chillers Aumenta el consumo en la Bomba de Distribución La planta adiciona chillers para mantener la demanda de flujo de agua y no la demanda real de carga. 23

24 Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T Porque? 24 E= Energía k= Constante Q= Flujo ΔT= Cambio en Temp. Ecuación de Energía:

25 Traemos al presente el futuro de la construcción! Enfriamiento (%) Flujo de Agua (%) Flujo Enfriamiento% ΔT de Agua Punto de Saturación de Potencia Zona de Desperdicio Síndrome de Bajo Delta T Sobre Bombeo 25

26 Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T Factores que generan sobre flujo en los serpentines: – Sistema desbalanceado – Válvulas Sobredimensionadas – Deterioro en los Serpentines 26

27 Traemos al presente el futuro de la construcción! El Problema con las Válvulas Convencionales Dependientes de la Presión Por naturaleza están sobredimensionadas Oscilan a cargas parciales Requieren Balanceo y Re-Balanceo… Todo esto genera Sobre Flujo en el Serpentín!!!! 27

28 Traemos al presente el futuro de la construcción! El Problema con las Válvulas Convencionales Por naturaleza están sobredimensionadas Ej. Seleccionar la válvula (2W) para el siguiente serpentín: – GPM: 28 – PD (psi): 4 Calculado Cv=14 28 Disponibles 10 ó 19 Seleccionamos 19, Fácil!!! La curva de Cv esta basada en la caída de presión y el flujo del serpentín.

29 Traemos al presente el futuro de la construcción! Cv=14 Apertura de la Valvula (%) Flujo (%) Cv=10 Cv=19 Zona de Desperdicio El Problema con las Válvulas Convencionales Por naturaleza están sobredimensionadas 29

30 Traemos al presente el futuro de la construcción! El Problema con las Válvulas Convencionales Oscilan a cargas parciales Curva Equiporcentual Señal de Control 2-10 VDC Flujo / Capacidad de Enfriamiento (%) Señal de Control Capacidad de Enfriamiento % Curva Equiporcentual Respuesta de Control

31 Traemos al presente el futuro de la construcción! El Problema con las Válvulas Convencionales Oscilan a cargas parciales Coil DP % System DP % Apertura de la Válvula (%) Flujo (%) Coil Valv. De Balanceo Autoridad de Válvula

32 Traemos al presente el futuro de la construcción! El Problema con las Válvulas Convencionales Oscilan a cargas parciales 32 Autoridad de Válvula

33 Traemos al presente el futuro de la construcción! 4 psi 12 psi 20 psi El Problema con las Válvulas Convencionales Oscilan a cargas parciales 33 Señal Flujo

34 Traemos al presente el futuro de la construcción! El Problema con las Válvulas Convencionales Oscilan a cargas parciales 34 Las válvulas dependientes de presión se vuelven sobredimensionadas a cargas parciales

35 Traemos al presente el futuro de la construcción! A=4/10=0.4 A=4/20=0.2 A=4/30=0.14 A=4/40=0.1 Señal Flujo/Capacidad de Enfriamiento % Desperdicio Acumulado Sobre flujo El Problema con las Válvulas Convencionales Requieren Balanceo y Re-Balanceo… 35

36 Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T Degradación de los Serpentines El intercambio de calor se degrada con el tiempo – Aletas dañadas – Incrustación en el lado del agua – Incrustación en el lado del aire 36

37 Traemos al presente el futuro de la construcción! Síndrome de Bajo Delta T Degradación de los Serpentines 37 ΔTΔT Desempeño del Serpentín Flujo / Potencia Señal de Control

38 Traemos al presente el futuro de la construcción! Degradación del Serpentín 38 Punto de Saturación De Potencia Desempeño del Serpentín Señal de Control Flujo / Potencia

39 Traemos al presente el futuro de la construcción! 39 Punto de Saturación De Potencia El Serpentín llega el punto de saturación de potencia mucho antes de alcanzar el flujo máximo Desempeño del Serpentín Señal de Control Flujo / Potencia Degradación del Serpentín

40 Traemos al presente el futuro de la construcción! Válvulas Independientes de Presión La Solución 40 VFD DPT TT ! Eliminar el Sobre Flujo en el Serpentín !

41 Traemos al presente el futuro de la construcción! Válvulas Independientes de Presión Concepto 41 Válvula PI Presión Flujo Son válvulas de dos vías que suministran un flujo específico para cada valor de la señal de control Sin Importar las variaciones de presión en el sistema

42 Traemos al presente el futuro de la construcción! Válvulas Independientes de Presión Comportamiento a cargas parciales 42

43 Traemos al presente el futuro de la construcción! Válvulas Independientes de Presión Comportamiento a cargas parciales 43 Sobrefujo Neto a Cargas Parciales

44 Traemos al presente el futuro de la construcción! Válvulas Independientes de Presión Válvulas PI de Belimo PICCV ePIV to 100 GPM 100 to 713 GPM Energy Valve 100 to 713 GPM

45 Traemos al presente el futuro de la construcción! Energy Valve El Conocimiento es Poder 45

46 Traemos al presente el futuro de la construcción! MIT, Biblioteca Hayden District Cooling Distrito de Enfriamiento (District Cooling) – 30,400 Toneladas de enfriamiento (Chillers Centrífugos y de Absorción) – 12 °F, Delta T de Diseño 46 Operación Real Promedio anual de Delta T = 6 °F Sobrecosto Anual $1.5M debido al Sobreflujo Edificio más Crítico Biblioteca Hayden

47 Traemos al presente el futuro de la construcción! MIT, Biblioteca Hayden El Laboratorio Construido en Pisos 153,000 sqr Ft (14,286 m²) 6 UMAS de 7,500 a 30,000 cfm Delta T de Operación Entre 2°F y 6°F 47

48 Traemos al presente el futuro de la construcción! MIT, Biblioteca Hayden El Laboratorio Desarrollo – Energy Valve – Delta T manager Resultados – Delta T Final = 12.14°F 48 T Sw T Rw AI DDC Data Internet Ethernet 42F 54F

49 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve 49 La Energy Valve es una válvula de control Independiente Presión que Optimiza, Documenta y Prueba el desempeño del Serpentín

50 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Comisionamiento Continuo 50

51 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Componentes 51 Actuador Válvula BACnet Sensores de Temperatura (Suministro y Retorno) Sensor de Flujo

52 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Adquisición de Datos La Energy Valve almacena tendencias de: – Flujo – ΔT – Energía – Potencia – Energía Totalizada 52

53 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Adquisición de Datos Comunicación en red y vía web Configuración en tiempo real Información en tiempo real 53

54 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Adquisición de Datos Comunicaciones en Red – BACnet MS/TP – BACnet IP – TCP/IP – MP-Bus 54

55 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Adquisición de Datos Almacenamiento de Datos – Almacena todas las variables medidas – Los últimos 13 meses – Exportar en formato.csv Herramienta de Excel – Importar la información del archivo.csv – Cartas, gráficos, tendencias 55

56 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Análisis de las curvas de potencia 56

57 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Análisis de las curvas de potencia 57

58 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Optimización El Delta T Manager ajusta la válvula si el ΔT cae por debajo del punto de ajuste para mantener el serpentín en el punto pico de eficiencia 58

59 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Optimización, Delta T Manager 59

60 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Optimización, Delta T Manager 60 La carga aumenta El flujo aumenta El Delta T disminuye

61 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Optimización, Delta T Manager 61 Control Normal Control por Delta T El Delta T disminuye y pasa por debajo del Punto de Ajuste Se activa el Delta T Manager

62 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Optimización, Delta T Manager 62 Se regresa al Control Normal El Delta T regresa por encima del Punto de Ajuste Se desactiva el Delta T Manager

63 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Optimización, Delta T Manager 63 Zona de Desperdicio

64 Traemos al presente el futuro de la construcción! MIT, Biblioteca Hayden El Laboratorio 64

65 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Punto de Referencia, Diseño del Edificio El primer punto de referencia es el diseño original 65

66 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Beneficios Comisionamiento y Diagnósticos – Monitoreo y recolección de información – Comisionamiento Continuo Serpentín – Administrar el ΔT para maximizar la eficiencia – Optimización en aplicaciones de retrofit – Control más efectivo – Permite mantenimiento predictivo Bomba – Reduce la energía consumida – Planta de enfriamiento – Mejora la eficiencia de la planta – Libera capacidad de enfriamiento 66

67 Traemos al presente el futuro de la construcción! Belimo Energy Valve Preguntas? 67


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