Torres de refrigeración – ICPE
Análisis termo-aerodinámico de la cubierta de un centro de datos
El estudio se centra en las torres de refrigeración situadas en el tejado de un centro de datos. Estos sistemas de refrigeración son esenciales para los centros de datos. Por eso es esencial que funcionen de forma óptima. Durante este estudio, se estudió el principio de los sistemas de bucle y se recomendaron soluciones para remediar la situación.
Estudios de torres de refrigeración en el marco de un proyecto ICPE
Año
2024
Cliente
SETEC
Ubicación
Francia
Tipología
Aire y viento
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Estudio de las torres de refrigeración de un centro de datos ICPE
El reto de refrigerar los centros de datos
El estudio realizado por EOLIOS se refiere al dimensionamiento e implantación de sistemas de torres de refrigeración en la cubierta de un centro de datos ICPE (Instalaciones Clasificadas de Protección del Medio Ambiente).
La refrigeración de los centros de datos es de vital importancia. Estos centros de datos albergan multitud de servidores y equipos informáticos que generan una cantidad considerable de calor. Si este calor no se disipa adecuadamente, puede provocar fallos y averías, comprometiendo la disponibilidad del sistema y la continuidad del servicio. El sobrecalentamiento puede acortar la vida útil del equipo, aumentar el consumo de energía y generar costes de mantenimiento adicionales. Por tanto, es esencial instalar sistemas de refrigeración eficaces para mantener una temperatura estable y adecuada en el interior de los centros de datos. Esto garantiza un rendimiento óptimo, mayor fiabilidad y un consumo de energía controlado.
Torres de refrigeración de aire: Principio de funcionamiento
La refrigeración de los centros de datos es de vital importancia. Estos centros de datos albergan multitud de servidores y equipos informáticos que generan una cantidad considerable de calor. Si este calor no se disipa adecuadamente, puede provocar fallos y averías, comprometiendo la disponibilidad del sistema y la continuidad del servicio. El sobrecalentamiento puede acortar la vida útil del equipo, aumentar el consumo de energía y generar costes de mantenimiento adicionales. Por tanto, es esencial instalar sistemas de refrigeración eficaces para mantener una temperatura estable y adecuada en el interior de los centros de datos. Esto garantiza un rendimiento óptimo, mayor fiabilidad y un consumo de energía controlado.
Simulación numérica de las condiciones en torno a las TAR
Modelización del edificio ICPE
El estudio se realizó mediante simulación CFD. Este método puede utilizarse para modelizar y analizar el flujo de fluidos dentro y fuera de las TAR. Como parte de este estudio, se desarrolló un modelo 3D del edificio en cuestión. Este modelo proporciona una representación detallada de la estructura del edificio y su entorno en un radio de 400 metros. Se basa en un plano seccional del proyecto y en un modelo 3D suministrado. Teniendo en cuenta los edificios circundantes, podemos ser más precisos sobre cómo evoluciona el viento in situ. Al ser un lugar denso en infraestructuras, éstas forman un gran número de máscaras aeráulicas que tienen una gran influencia en la evolución del aire. El edificio del estudio se ha modelado con precisión. Las ART del tejado se modelaron según las fichas técnicas suministradas por el cliente. Hay 6 TAR en el tejado.
Simulación CFD: una herramienta precisa para analizar las condiciones ambientales de las RAT
La simulación CFD proporciona resultados precisos y detallados, teniendo en cuenta una amplia gama de factores como la geometría del edificio, las condiciones ambientales y las propiedades de los materiales utilizados. Gracias a la simulación CFD, los ingenierosde EOLIOS pueden aportar soluciones técnicas y recomendaciones adaptadas a este proyecto. Esto permite a los clientes tomar decisiones informadas y optimizar el dimensionamiento y la colocación de las RAT en el tejado del edificio.
Modelo 3D de los TAR
Resultados del estudio termoaerodinámico
Influencia del viento en el edificio
El viento es un fenómeno extremadamente cambiante, tanto en dirección como en velocidad. Mientras que los valores máximos de velocidad del viento son esenciales para los cálculos de estabilidad estructural, los valores medios de velocidad y dirección del viento son más apropiados para los estudios termo-aerodinámicos. En nuestro estudio, se considera que el viento es constante con una dirección perpendicular al emplazamiento.
Los primeros resultados muestran que el viento influye mucho en las corrientes de aire alrededor del edificio, creando tres zonas de perturbación, en la parte delantera del edificio, en la parte trasera y más allá, en la estela del edificio. Las descargas del TAR se dirigen hacia arriba y siguen al viento. Una pared aguas arriba limita el flujo de aire hacia los TAR, creando zonas de baja velocidad aguas arriba y aguas abajo.
El bucle TAR: un reto para una refrigeración óptima
Los resultados de temperatura muestran variaciones en las entradas de aire de los recuperadores de calor. Existe una clara distinción entre bucle que afectan a estos dispositivos, en particular con dos TAR centrales (A) y dos a la derecha (B y C) que captan aire a una temperatura superior a la del ambiente, lo que también ocurre con TAR en los laterales (D y E).
Los RAT en posición A se encuentran con una zona en la que la temperatura es más alta, debido a una reducción del suministro de aire fresco causada por la proximidad de los puntos de aspiración. Entre los TAR de las posiciones B y E, se observa un fenómeno similar a una temperatura ligeramente inferior, gracias a la mayor distancia entre estas unidades. En particular, los RAT situados en la posición B y, sobre todo, en la C, debido a su proximidad a las paredes de las salas donde se encuentran las tomas de aire, captan aire a una temperatura significativamente superior a la del aire ambiente. Estas RAT están confinadas entre dos paredes, lo que reduce el suministro de aire fresco. Este análisis subraya la importancia de optimizar el diseño de las entradas de aire para garantizar un suministro suficiente de aire fresco y evitar problemas de sobrecalentamiento.
El plano muestra las condiciones de humedad en las entradas de aire del TAR. Se produce un fenómeno de bucle en el que varias unidades de tratamiento de aire (A, B, C, D y E) aspiran aire con un alto nivel de humedad. Las TAR centrales (A) y las situadas a la derecha (B y C) atraen aire especialmente húmedo, mientras que las situadas a los lados (D y E) también captan aire húmedo, aunque en menor medida. Este patrón de bucle para la humedad se corresponde con el observado para las temperaturas y se debe a factores similares. También se observaron mayores niveles de humedad entre las RAT de A, así como entre las de B y E.
La simulación muestra que los TAR expulsan aire húmedo, que luego es aspirado de nuevo, creando un fenómeno de bucle. Este problema se agrava cuando las entradas de aire de un TAR están orientadas hacia otro TAR o hacia un obstáculo, como una pared. Esto impide el acceso al aire fresco a temperatura ambiente y humedad moderada. Como resultado, las TAR tienden a aspirar aire de más arriba, que es más cálido y húmedo.
Laextensión de los bucles y elefecto de los obstáculos en la evacuación de la humedad son perjudiciales para la eficacia de los sistemas. La disposición actual de los sistemas de ventilación en el tejado parece inadecuada. Estas observaciones ponen de manifiesto la necesidad de revisar el diseño y realizar modificaciones para mejorar el rendimiento de los TAR y garantizar una eficacia óptima.
Mejorar la eficacia de las RAT: recomendaciones de EOLIOS para limitar los bucles
Tras estas observaciones, EOLIOS propone varias soluciones para reducir los bucles de los TAR.
Una de las propuestas clave, basada en los resultados del estudio, seríainstalar ventelles en lugar del muro alrededor de los TAR. El objetivo de esta medida es mitigar el efecto de máscara aerólica creado por el muro, que limita el suministro de aire fresco y crea zonas de baja velocidad del aire en la parte inferior de los RAT. Las rejillas favorecerán un mejor flujo de aire, proporcionando un suministro más eficaz de aire fresco y reduciendo los problemas de estancamiento de aire.
Si la instalación de respiraderos resulta insuficiente y los sistemas siguen retrocediendo sobre sí mismos, recomendamos la instalación de capós horizontales al nivel de las descargas de los sistemas para limitar el movimiento descendente de los penachos hacia la toma.
Si resulta demasiado complicado instalar un capó horizontal completo, una opción esinstalar varios capós horizontales en la entrada de aire de los RAT.
La instalación de bonetes verticales en las salidas de las TAR también permitiría aumentar la distancia entre la descarga y la aspiración de las TAR y limitar así los efectos de bucle. Esta solución seguirá siendo menos eficaz que un cerramiento horizontal.
Este estudio demuestra laimportancia de utilizar la simulación CFD para comprender y optimizar el rendimiento de las ART. Gracias a este método, pudimos analizar detalladamente los flujos de aire, las temperaturas y la humedad alrededor de los TAR, revelando zonas de perturbación y fenómenos como el bucle de los flujos de aire. La simulación CFD ofrece ventajas como resultados precisos, ahorro de costes y tiempo, y una mejor comprensión de los factores que influyen en el funcionamiento de los TAR. Utilizando estos conocimientos, se han formulado recomendaciones como la instalación de rejillas en lugar de muros para favorecer un mejor suministro de aire fresco y mejorar el rendimiento de las RAT.
Reducir la propagación de la legionela gracias al CFD
Estudiar la propagación de la legionelosis en las plantas de refrigeración evaporativa, como los RAC, es esencial para prevenir la transmisión de esta enfermedad respiratoria potencialmente mortal. La bacteria legionella, causante de la legionelosis, prospera en entornos de agua caliente, como las plantas de tratamiento de aguas.
Cuando el agua contaminada con la bacteria es pulverizada en el aire por los ventiladores de las RAT, se crea un penacho húmedo que puede contener gotitas infectadas. Cuando estas gotitas son inhaladas por personas que se encuentran cerca de TAR, pueden causar infecciones respiratorias, incluida la legionelosis.
Los estudios CFD desempeñan un papel crucial en la comprensión y la gestión de la propagación de la legionelosis. Los estudios CFD pueden utilizarse para visualizar el flujo de aire y la dispersión de los penachos húmedos generados por los TAR. Gracias a los resultados de las simulaciones CFD, es posible identificar las zonas de riesgo y tomar medidas para evitar la propagación de la legionela. Estas medidas pueden incluir la adaptación del diseño de las RAT, la modificación del funcionamiento de los ventiladores, el ajuste de los parámetros de pulverización del agua o la implantación de sistemas de control y tratamiento del agua más eficaces. Los estudios CFD contribuyen así a mejorar la seguridad y fiabilidad de las instalaciones de refrigeración evaporativa, minimizando los riesgos de propagación de la legionela. Se utilizan para evaluar la eficacia de las medidas preventivas aplicadas y para optimizar el diseño y el funcionamiento de los RAT con el fin de reducir los riesgos para la salud pública.
Vídeo resumen del estudio
Resumen del estudio
El estudio se centró en la ubicación óptima de las rejillas de ventilación para mejorar el confort térmico en la planta de aluminio de Dunkerque, que utiliza un sistema de refrigeración por ventilación natural. El objetivo es determinar si el sistema de aireación actual es suficiente para añadir un octavo horno y, en caso afirmativo, proponer soluciones.
Se realizaron varias mediciones preliminares, como pruebas de humo para observar los movimientos del aire, mediciones de temperatura e imágenes térmicas para identificar las fuentes de calor. Estos datos se utilizaron para crear un modelo 3D de la planta en el que se realizaron simulaciones numéricas CFD.
Las simulaciones CFD se utilizan para estudiar los flujos de fluidos y simular las condiciones aeráulicas y térmicas de la planta. Los resultados mostraron que la adición de determinados aireadores permitiría evacuar el aire caliente con mayor rapidez y de forma selectiva, mejorando así el funcionamiento aerólico del emplazamiento.
En conclusión, este estudio ha permitido determinar la ubicación óptima de los respiraderos para mejorar el confort térmico en la fábrica de aluminio de Dunkerque con vistas a añadir un 8º horno. Los resultados de las simulaciones CFD proporcionaron recomendaciones precisas para optimizar la eficiencia energética y el bienestar de los operarios de la planta.
