Base de conocimiento
Un aerorrefrigerador (dry cooler) es un intercambiador de calor refrigerado por aire que enfría un líquido —agua o, más a menudo, una mezcla de agua y glicol— haciendo pasar aire ambiente, soplado o aspirado, a través de una batería de tubo aleteado. Nada se evapora y nada se consume: el calor pasa del líquido caliente a través de la pared del tubo y de las aletas hasta el aire, y el aire se lo lleva. El nombre procede de los sectores de climatización y de procesos; en el ámbito de los grupos electrógenos y las centrales eléctricas la misma máquina se llama radiador remoto, y TECS la fabrica con ese nombre.
Esta guía explica cómo funciona un aerorrefrigerador, qué determina su tamaño, dónde se utiliza y dónde alcanza sus límites.
Cómo funciona un aerorrefrigerador
El corazón de la unidad es la batería: filas de tubos de cobre o de acero, expandidos en finas aletas de aluminio separadas unos pocos milímetros. El líquido circula por el interior de los tubos, el aire circula entre las aletas, y las aletas multiplican la superficie del lado del aire por un factor de diez a veinte, porque el aire transporta el calor mucho peor que el agua. Ventiladores axiales situados encima o al lado de la batería mueven el aire; el bastidor, los colectores, las conexiones y el cuadro de control completan la unidad.
El líquido caliente entra en la batería por un extremo y sale más frío por el otro; el aire entra a temperatura ambiente y sale más caliente. La diferencia entre la temperatura de salida del líquido y la del aire ambiente —la aproximación— es lo que la unidad debe conseguir, y cuanto menor es la aproximación, mayor es la batería. Un aerorrefrigerador nunca puede enfriar el líquido por debajo de la temperatura del aire ambiente; esa es la diferencia con una torre de refrigeración evaporativa y la razón por la que se elige un aerorrefrigerador cuando el agua es escasa o la instalación debe mantenerse seca.
Qué determina el tamaño
Tres datos definen la carga: el calor a disipar en kW, el caudal de líquido y su temperatura de entrada, y la temperatura ambiente de diseño del aire. A partir de ellos el proyectista determina la superficie de la batería, el número de filas y el paso de aleta, así como los ventiladores que proporcionan el caudal de aire frente a la pérdida de carga de la batería. Un cuarto dato, la pérdida de carga admisible en el lado del líquido, decide cómo se organizan los circuitos de los tubos.
La temperatura ambiente importa más que cualquier otro dato de entrada. Una unidad diseñada para 35 °C tiene una aproximación cómoda en un día de verano europeo; la misma carga a 50 °C dispone de una tercera parte menos de diferencia de temperatura y requiere una batería proporcionalmente mayor o más aire. La altitud enrarece el aire —alrededor de un 10 % menos de densidad por cada 1.000 m—, de modo que el ventilador mueve menos masa y la batería necesita de nuevo más caudal de aire o más superficie. Por eso un emplazamiento caluroso, elevado o húmedo se indica en la consulta y en la hoja de datos: la capacidad que figura en ella corresponde a esas condiciones.
Dónde se utilizan los aerorrefrigeradores
Allí donde hay que enfriar un líquido y el aire es el único sumidero de calor: centros de datos y sus enfriadoras, refrigeración de procesos industriales, condensadores de plantas frigoríficas y, sobre todo, los circuitos de refrigeración de motores. Un grupo electrógeno, un motor de gas de una planta de cogeneración o una central de motores cede al refrigerante una tercera parte de la energía del combustible, y un aerorrefrigerador —el radiador remoto— situado en el exterior lleva ese calor al aire. Para los motores modernos se construyen circuitos independientes de baja y de alta temperatura en una sola carcasa.
La disposición depende del emplazamiento: una unidad horizontal con los ventiladores arriba donde hay terreno, una unidad vertical junto a una rejilla donde el aire se conduce por conductos, una unidad en V donde muchas unidades deben ocupar una parcela pequeña. Los ventiladores EC de velocidad variable permiten que la unidad funcione en silencio a carga parcial y cumpla un límite sonoro en el cerramiento; los pasos de aleta más amplios la mantienen operativa en un emplazamiento polvoriento; las aletas de AlMg2.5 y el recubrimiento epoxi la preservan en la costa.
¿Aerorrefrigerador, radiador o torre de refrigeración?
Los términos se solapan. Un aerorrefrigerador y un radiador remoto son la misma máquina vista desde dos sectores; un radiador, en sentido más estricto, es el refrigerador montado en el motor sobre el skid de un grupo electrógeno; una torre de refrigeración es una máquina distinta que evapora agua y llega por debajo de la temperatura de bulbo seco ambiente a costa del consumo y del tratamiento del agua. La guía comparativa que figura a continuación presenta los tres lado a lado.
TECS diseña y fabrica aerorrefrigeradores como radiadores remotos para grupos electrógenos, centrales eléctricas, cogeneración y centros de datos, en disposiciones horizontal, vertical y en V, de circuito único o LT/HT, con la hoja de datos, el plano dimensional, la curva del ventilador y los datos acústicos de cada unidad. Envíenos la carga térmica, el caudal, las temperaturas y las condiciones del emplazamiento, o la hoja de datos del motor, y recibirá el diseño en forma de propuesta.
En resumen
- Un aerorrefrigerador enfría un líquido con aire ambiente mediante una batería de tubo aleteado y ventiladores; nada se evapora
- No puede enfriar por debajo de la temperatura del aire ambiente; la aproximación decide el tamaño
- Carga térmica, caudal, temperaturas y temperatura ambiente de diseño son los datos de partida; la altitud y la humedad modifican el resultado
- Disposiciones horizontal, vertical y en V, circuito único o LT/HT
- En el sector de los grupos electrógenos, la misma máquina es un radiador remoto
- TECS los fabrica para motores, centrales eléctricas, cogeneración y centros de datos
Para encargar el diseño de un aerorrefrigerador
- Calor a disipar, o la marca y el modelo del motor con su hoja de datos de refrigeración
- Caudal de líquido, temperatura de entrada y temperatura de salida requerida
- Líquido: agua o mezcla de glicol y su porcentaje
- Temperatura ambiente de diseño, humedad y altitud del emplazamiento
- Pérdida de carga admisible en el lado del líquido
- Límite sonoro, espacio disponible y alimentación eléctrica de los ventiladores
Preguntas frecuentes
¿Un aerorrefrigerador es lo mismo que un radiador?
Funcionalmente sí: ambos son baterías de tubo aleteado con ventiladores que ceden al aire el calor de un líquido. «Dry cooler» (aerorrefrigerador) es el término de climatización y de procesos, «radiador remoto» el del sector de los grupos electrógenos; «radiador» a secas suele referirse a la unidad montada en el motor sobre el skid.
¿Hasta qué temperatura puede enfriar el agua un aerorrefrigerador?
Nunca por debajo de la temperatura del aire. En la práctica el líquido sale unos pocos kelvin por encima de la temperatura de bulbo seco ambiente; cuanto menor es la aproximación, mayor y más cara es la unidad. Para temperaturas inferiores a la ambiente se necesita una enfriadora o un enfriador evaporativo.
¿Un aerorrefrigerador consume agua?
No. Esa es su principal ventaja frente a una torre de refrigeración: sin agua de reposición, sin tratamiento del agua, sin arrastre de gotas, sin riesgo de legionela y sin balsa que se congele en invierno. Una mezcla de glicol protege el propio circuito contra las heladas.
¿Qué es un aerorrefrigerador adiabático?
Un aerorrefrigerador con un panel humedecido o una pulverización delante de la batería que enfría por evaporación el aire entrante solo en los días más calurosos. Gana unos kelvin de aproximación con un consumo reducido de agua y se emplea donde la temperatura ambiente de diseño es muy alta.
¿Cómo se indica la capacidad de un aerorrefrigerador?
En kW disipados con una temperatura de entrada y de salida del líquido, un caudal y un porcentaje de glicol determinados, y una temperatura ambiente y una altitud determinadas. Una capacidad sin esas condiciones no significa nada; la hoja de datos de TECS las indica todas.
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