El agua es un producto básico e indispensable y está adquiriendo mayor importancia si cabe en los últimos años, principalmente en zonas desérticas como la zona del Golfo Pérsico, donde es constatable un auge de la construcción de plantas desaladoras.
De igual modo, la apuesta decidida por diseños más eficientes ha llevado a una cada vez mayor limitación del indicador de intensidad energética por m3 de agua desalada (Kwh/m3), haciendo que en el diseño de estas infraestructuras tome cada vez más importancia el vector energético.
Un elemento clave y de alto consumo en este tipo de infraestructuras es el sistema de HVAC, que debe mantener dentro de unas condiciones operativas ambientales concretas los sistemas eléctricos y de control (fundamentalmente el llamado Electrical Building). Por todo esto merece la pena realizar un análisis sobre las diferentes alternativas posibles con el objetivo de encontrar la mejor solución, tanto a nivel tecnológico, energético y económico.
Tomando como ejemplo la zona del Golfo Pérsico, tradicionalmente los sistemas seleccionados para el HVAC en las desaladoras ahí ubicadas se realizan mediante condensación por aire, ya que la instalación es más sencilla de ejecutar y se tiene “interiorizado” que son de menor coste (algo que podría ser cierto en términos de inversión, pero no en términos globales considerando los costes operativos y de mantenimiento). Los “sistemas de agua” son prácticamente inexistentes, excepto en aquellos proyectos donde ha participado Savener y ha podido demostrar su ventaja energética, la durabilidad, la sencillez y la flexibilidad de estas soluciones en climas extremos.
Para analizar un caso práctico tomemos como ejemplo una desaladora en la Región de Middle East. Si algo existe en una desaladora es agua en todas partes, debido al proceso que se lleva a cabo en ellas y a la cercanía siempre a una fuente inmensa de agua salada. Cierto es que se trata, en la mayoría de los casos, de instalaciones con cierto nivel de seguridad al estar destinado el producto final al consumo humano. Y es por esta razón por la que no se quiere “interferir” sobre el flujo del proceso mediante ningún agente externo.
La idea general de los sistemas condensados por agua es usar el agua del proceso de la desaladora como sumidero del Foco Caliente para el ciclo de refrigeración. Las soluciones tecnológicas diseñadas pueden trabajar con cualquier punto de agua del proceso de desalación; es igualmente útil el agua salada y producto, por lo que se puede operar con agua de cualquier etapa del proceso, y en particular, podemos operar con agua de rechazo (brine) lo que permite minimizar los “inexistentes” riesgos de inferencia de este tipo de soluciones.
Los retos tecnológicos no son pocos, debemos valorar situaciones de transición como las paradas de la planta, donde no existe flujo de agua del proceso pero en cambio los sistemas eléctricos deben estar operativos y por tanto el HVAC; debemos resolver la fase de Start Up y la de commisioning, tecnologías seguras y fiables para el intercambio y transferencia térmica entre el proceso y el sistema HVAC y un largo etcétera que afortunadamente el equipo de especialistas de Savener tiene resuelto con solvencia desde hace ya tiempo.
Centrémonos en este caso en la ventaja energética que presenta este tipo de soluciones en este tipo de climas y condiciones de trabajo. Para comprobar la transcendencia de esto se ha realizado una comparativa teniendo en cuenta tres tipos de sistemas diferentes:
1. Unidades Compactas Autónomas de expansión directa refrigeradas por aire: Roof-Tops, VRF, autónomos, etc.
2. Plantas Enfriadoras Centralizadas condensadas por agua de proceso y unidades terminales de tratamiento de aire para todos los espacios a climatizar. Los enfriadores producirían agua fría a 7ºC para satisfacer los requisitos tanto de las salas eléctricas como de las salas habitadas.
3. Plantas Enfriadoras Condensadas por agua de Proceso con unidades terminales de tratamiento de aire para Salas Eléctricas y otro Sistema de Caudal de refrigerante variable (VRF) refrigerado por agua para Espacios Habitados. En este caso, las enfriadoras producirían agua fría a 10ºC para aprovecharse de la mayor temperatura permitida en las salas eléctricas.
Considerando la misma curva de demanda térmica para cada solución y atendiendo a la variación de temperaturas del aire y del agua del proceso a lo largo del año en esta zona geográfica y su efecto en la eficiencia energética (EER) de los equipos, se puede obtener el ratio de eficiencia estacional (ESEER) para cada opción. Consideraremos este parámetro como índice de comparación aunque los resultados son equivalentes en simulaciones horarias del comportamiento anual. Los valores de ESEER obtenidos para cada sistema en el orden citado anteriormente son 2,87, 5,04 y 5,52 respectivamente.
Como indican los resultados, el sistema con condensación por aire es el peor situado y esto se debe a que estos equipos se ven enormemente penalizados por las condiciones ambientales tan extremas, mientras que el agua tiene unos valores más estables y, aunque requiera de un circuito hidráulico y un grupo de bombeo para su funcionamiento con sus consumos adicionales, el rendimiento obtenido es casi el doble del anterior. También se evidencia que la tercera opción obtiene resultados ligeramente mejores que la segunda al poder destinar sistemas diferentes para espacios con diferentes exigencias lo que permite trabajar con agua a mayor temperatura en los espacios de mayor demanda.
En la práctica los sistemas condensados por agua de proceso en este tipo de instalaciones y climatología, requieren la mitad de potencia eléctrica que los sistemas condensados por aire. De igual modo el consumo de energía a lo largo de la vida útil es la mitad para los sistemas condensado con agua de proceso.
Todo esto dejando de lado otras ventajas como los espacios requeridos, la posibilidad de poner las plantas en salas protegiéndolas de las tormentas de arenas que tanto degradan los sistemas condensados por aire y que obligan a renovaciones y reparaciones constantes, la eficacia a la hora de garantizar la redundancia, etc.
Esta pequeña aproximación a este debate para sistemas de HVAC en Desaladoras en Climas Extremos nos muestra que las “tendencias”, las soluciones “normalizadas” y lo “habitual” debe ser siempre analizado en detalle desde un punto de vista técnico y profundo, disipando las dudas y resistencia al cambio de otros agentes. Y en especial romper la separación entre los sistemas de proceso principal y los auxiliares para aprovechar y potenciar las sinergias entre ambos.
