TRATAMIENTO DEL OZONO PARA TORRES DE REFRIGERACIÓN
RESUMEN
El uso del ozono como tratamiento de mantenimiento en las torres de refrigeración es un gran potencial en el ahorro en el mantenimiento y funcionamiento. Una pequeña cantidad de ozono actúa como un poderoso biocida que disminuye o casi elimina la necesidad de eliminar agua de las torres de refrigeración para disminuir la concentración de sólidos orgánicos y minerales en el sistema. El tratamiento del ozono también puede reducir la necesidad de aditivos químicos añadidos al agua de las torres de refrigeración.
En un sistema adecuadamente instalado y operativo se reducen los contenidos en bacterias con una posterior minimización en la acumulación de biofilm en las superficies del intercambiador térmico. El resultado de la reducción de energía aumenta la eficiencia en el funcionamiento de las torres de refrigeración y reduce el mantenimiento consiguiendo ahorro en los costes, beneficios en el medioambiente y conformidad legislativa con respecto a la descarga de aguas residuales.
Las torres de refrigeración asociadas con enfriadores de aire acondicionado son candidatas ideales para la aplicación de ozono. El ozono puede ser un estimulante corrosivo en lugar de un inhibidor, y esto puede ser un factor en determinadas circunstancias. Sin embargo, es más fácil combatir la corrosión en un sistema limpio que en uno biológica y mineralmente contaminado.
La Alerta Tecnológica Federal (ATF) suministra información y procedimientos detallados que un director de energía Federal necesita para evaluar la mayoría de los tratamientos de ozono de las torres de refrigeración. En ella se resalta el proceso de selección tecnológica y los beneficios generales del Programa de Demostración de Nuevas Tecnologías (PDNT). También se describe el tratamiento de ozono, el ahorro de energía y otros beneficios. Por otro lado se incluyen unas directrices para una adecuada instalación y aplicación. Se presentan dos casos actuales para dar al lector una sensación de ahorro de costes y energía. Se incluyen los fabricantes actuales, los usuarios de tecnología y referencias para una lectura más detallada dirigido a futuros usuarios que tengan dudas específicas y altamente tecnológicas no tratadas en el ATF.
SOBRE LA TECNOLOGÍA
El ozono es una molécula compuesta por tres átomos de oxígenos comúnmente designada como O3. Bajo condiciones ambientales, el ozono es muy inestable teniendo una vida media relativamente corta de menos de 10 minutos. El ozono es un poderoso biocida y desinfectante vírico que oxida numerosas sustancias orgánica e inorgánicas. Estas propiedades han convertido el ozono en un efectivo producto químico para el tratamiento del agua desde hace casi un siglo. Durante los últimos 20 años, mejoras tecnológicas han hecho generadores de ozono comercial a pequeña escala y autónomos que son económicamente viables y fiables. El uso del ozono para tratar el agua del las torres de refrigeración es una práctica relativamente nueva; sin embargo, su mercado está creciendo como resultado del ahorro de energía y agua y de los beneficios medioambientales frente a los procesos de tratamiento químicos tradicionales. Un sistema típico del tratamiento de ozono en las torres de refrigeración se muestra en la figura 1. El tratamiento de ozono en el agua de las torres de refrigeración no es factible en todas las situaciones y por lo tanto el tratamiento químico tradicional del agua de las torres de refrigeración es la única alternativa.
Fig. 1 Sistema típico de Generación de Ozono de las Torres de Refrigeración
Una torre de refrigeración enfría la corriente de agua (ver figura 2). La torre actúa como intercambiador de calor mediante la conducción de aire ambiental a través del agua provocando la evaporación de agua caliente ( la evaporación desprende calor suministrando frío), y en consecuencia haciendo circular agua fría a través de cualquier equipo que necesite enfriamiento (como un condensador refrigerador). Típicamente, productos químicos como el cloro y los agentes quelantes se añaden al agua de las torres de refrigeración para controlar el crecimiento biológico (llamado “biofilm”) e inhibir los minerales acumulados (llamado “costra”). El control del biofilm y de la costra es esencial para mantener el traspaso de calor de las torres de refrigeración de manera eficiente. Al reducirse el volumen de agua en la torre a través de la evaporación y el arrastre aumenta la concentración de los estos productos químicos y sus subproductos. Las torres de refrigeración también recogen contaminantes del aire ambiental. Para mantener las concentraciones contaminantes y químicas a un nivel prudente, el agua del sistema se renueva periódicamente mediante un proceso llamado “despresurización (blowdown)” o “bleed off”. El agua despresurizada (blowdown) y la pérdida de agua a través de la evaporación y el arrastre son sustituidas agua fresca ( la cual también tendrá minerales y otras impurezas).
Fig. 2 Operación típica de una torre de enfriamiento
El agua despresurizada (blowdown) debe ser posteriormente descargada en un centro local de tratamiento de aguas residuales o descargada en el medioambiente in situ. El agua despresurizada (blowdown) contiene material orgánico y el centro local de tratamiento de aguas residuales cargará gastos extra sobre las aguas residuales por aceptar el agua. Estos costes pueden ser bastante significantes en los costes generales al poner en marcha una torre de refrigeración. El vertido de aguas residuales en el medioambiente in situ está siendo controlado cada vez más debido a la estricta legislación sobre contaminantes encontrados en las aguas despresurizada (blowdown)s. El ozono se disipará rápidamente y no se encontrará en las aguas despresurizada (blowdown)s. Esto reduce la carga química encontrada en el agua vertida, haciendo que se ajuste más a la legislación.
La mayoría de los sistemas de tratamiento de ozono en las torres de refrigeración incluyen los siguientes componentes: un secador de aire, un compresor de aire, filtros de coalescencia de agua y aceite, filtros de partículas, inyectores de ozono, un generador de ozono y un sistema de control. El aire ambiental es comprimido, secado, y luego ionizado en el generador para producir ozono. El ozono se aplica al agua enfriada a través de una corriente lateral en el agua de la torre tal y como se ilustra en la figura 3.
Fig. 3 Proceso para el tratamiento de ozono en el agua de las torres de refrigeración
Pruebas sobre el terreno han demostrado que el uso del ozono en lugar de tratamientos químicos puede reducir la necesidad de despresurización (blowdown), y, en algunos casos, donde el agua de relleno y el aire ambiental son relativamente limpios, puede eliminarla. Como resultado de esto, el ahorro en costes se devenga de la reducción de productos químicos y de los requisitos en el uso de agua y de la reducción del volumen de aguas residuales. Esto también trae beneficios medioambientales como son menos cloro y compuestos clorados y otros productos químicos vertidos.
Dentro de la industria también hay cierta creencia (y alguna prueba) de que bajo ciertas condiciones el ozono actúa como agente desescamador. La premisa es que el ozono oxida el biofilm que sirve como agente unificador que adhiere la escama a las superficies intercambiadoras de calor. Cuando se reduce el cúmulo de escamas en los tubos condensadores el volumen de traspaso de calor es mayor. El aumento del volumen de traspaso de calor reducirá la presión de la cabeza refrigeradora, lo que permitirá al refrigerador operar de manera más eficiente y consumir menos energía.
Existe un número cada vez mayor de fabricantes y distribuidores de aparatos de ozono en los EEUU, y el uso de esta tecnología es potenciado cada vez más por los mayores servicios eléctricos y asociaciones de servicios eléctricos y torres de refrigeración. Cada nueva aplicación de ozono en el tratamiento de torres de refrigeración aumenta el reconocimiento de su eficiencia y su aplicación bajo diferentes condiciones físicas. Esta tecnología ha tenido tanto éxitos como fracasos.
Se adjunta abajo más información sobre el criterio de aplicación y el potencial en el uso de esta tecnología en el sector Federal.
CAMPO DE APLICACIÓN
Se estima que el tratamiento de ozono se aplica en 300 a 1000 torres de refrigeración en EEUU. La mayoría de estas torres disipan el calor generado mediante sistemas de calefacción comercial, ventilación y aire acondicionado (CVAC) y procesos industriales de luz. El número total de torres de refrigeración que requieren tratamiento químico en los EEUU es de aproximadamente entre 500,000 y 600,000.
El principal mantenimiento de las torres es el referente al desarrollo biológico, la escamación y la corrosión. El tratamiento implica la aplicación de productos químicos como son el cloro, el ácido sulfúrico, el fósforo y compuestos del zinc. Se recomienda tener precaución en el almacenamiento, uso y vertido de estos productos químicos. También es necesario asegurarse de que se utilizan las mezclas y proporciones adecuadas de productos químicos, así como determinar los niveles de despresurización (blowdown). Una aplicación excesiva puede aumentar la posibilidad de corrosión y otros impactos no deseados. Ya que los tratamientos tradicionales de agua con productos químicos están siendo restringidos debido al medioambiente, el ozono está ganado aceptación como una alternativa de biocida viable.
