Caso práctico: El impacto del bajo rendimiento

Es una verdad universal que incluso los sistemas mejor diseñados e instalados tendrán un rendimiento inferior si el rendimiento del producto en la vida real no coincide con las afirmaciones del fabricante. Se trata de un problema grave, ya que los productos con un rendimiento inferior pueden

• Incumplir la normativa
• Consumir más energía
• Generar una mayor huella de carbono
• Generar costes de funcionamiento elevados
• No cumplir los requisitos del usuario final
• Ser más propensos a fallos y averías
• Afectar a otras partes del sistema
• Dar lugar a sanciones, litigios y daños a la reputación.

Y lo que es más importante, incluso un rendimiento ligeramente inferior puede tener un gran impacto en el ciclo de vida del producto. El siguiente caso práctico del fabricante certificado BAC explica el impacto de una torre de refrigeración de bajo rendimiento en todo el sistema de climatización.

El proyecto

Se necesita una nueva torre de refrigeración para su uso en una aplicación HVAC industrial, que funciona todo el año, con una variación de carga del 100% en verano al 80% en invierno. La torre de refrigeración para esta aplicación se seleccionaría para una condición de verano para enfriar 52 l/s de agua de 32°C a 27°C a una temperatura de bulbo húmedo de entrada de 21°C. La capacidad de refrigeración que se rechazaría sería de 1.090 kW. 

Las torres de refrigeración

El responsable de la toma de decisiones puede elegir entre dos torres de refrigeración. El modelo A es una torre de refrigeración certificada, con datos de rendimiento verificados de forma independiente. El modelo B no está certificado. Sus datos no han sido verificados y, sin que el especificador lo sepa, su rendimiento real es el 80% del servicio requerido si se utilizan las condiciones especificadas. Por lo tanto, el modelo B tiene un agua de suministro 1,2 °C más caliente que la diseñada y la instalación se verá penalizada durante todo el año por la mayor temperatura del agua de suministro. Por ejemplo, se necesitará un bulbo húmedo de 19,3°C para suministrar las temperaturas de agua de 32°C / 27°C requeridas.      

El modelo B está disponible a un precio ligeramente inferior (aproximadamente un 10-15% más barato). Tenga en cuenta que el cliente no puede saber que el modelo B tendrá un rendimiento inferior basándose en los datos dimensionales y los valores nominales de potencia del ventilador y sonoridad. 

Rendimiento en condiciones de diseño

El modelo A funcionará en las condiciones de diseño especificadas según lo esperado. El modelo B tendrá que funcionar ligeramente fuera de las condiciones de diseño para alcanzar la capacidad de refrigeración de 1.090 kW. El impacto del bajo rendimiento del modelo B afectará a todo el sistema, ya que:

• La enfriadora instalada no se detendrá totalmente debido a la excesiva alta presión; debido al agua 1,2°C más caliente, la enfriadora se descargará y la capacidad se resentirá, aunque no fallará. El resultado final será cierta pérdida de confort o, en el caso de aplicaciones industriales, cierta ralentización del proceso de producción. 
• En los climas típicos de Europa Central, habrá menos de 100 horas en las que la temperatura de bulbo húmedo sea superior a 19,3 °C repartidas en unos pocos días de verano.

El rendimiento inferior puede parecer escaso. De hecho, puede haber varios años de veranos malos, en los que nunca se superen las condiciones de temperatura del agua de diseño. Entonces, ¿por qué es un gran problema? La respuesta sólo puede encontrarse si nos fijamos en el impacto económico anual. Comparando el modelo A y el modelo B, vemos que la demanda de kWh del ventilador del modelo A será de 27770 kWh y la del modelo B sólo será de 25400 kWh, debido a que el motor del ventilador es más pequeño.  Sin embargo, observemos la energía eléctrica necesaria para la enfriadora:  Para el modelo A necesitamos 1.114.360 kWh, pero para el modelo B las necesidades de la enfriadora ascienden a 1.178.700 kWh, lo que supone casi un 6% más. Por tanto, si sumamos los kWh del enfriador y del ventilador, el modelo B sigue necesitando un 5% más de energía eléctrica al año. 

Ejemplo de costes de funcionamiento adicionales para una torre de refrigeración no certificada + enfriadora = +12.394 euros/año a unos modestos 0,20 euros/kWh:     

Hay que tener en cuenta que los precios de la energía han fluctuado mucho en los dos últimos años. La tarifa de aumento del kWh, en su punto álgido en enero de 2023, habría tenido una tarifa de 0,50 euros/kWh = ¡+30.985 euros /año!

Pero la cosa no acaba ahí. Además de los costes eléctricos, el modelo B consume más agua porque la enfriadora tiene que trabajar más, por lo que hay que disipar más energía residual y se evapora más agua. En nuestro ejemplo, el modelo B consumirá al año 500 m³ más de agua.  Si tenemos en cuenta el modesto coste del suministro de agua, el alcantarillado y los productos químicos (3,61 euros/m³), esto añade otros 1.805 euros al año. 

Conclusión: costes totales

El coste operativo anual adicional total de agua y electricidad para el sistema con el modelo B es de 14.199 euros. Esto supone aproximadamente la mitad del coste inicial de la nueva torre de refrigeración y demuestra que la pequeña ventaja del precio de instalación es un falso ahorro. A largo plazo, el modelo A ofrece una opción más eficiente desde el punto de vista energético, eficaz, fiable y económica.   

Las pruebas de rendimiento térmico certificadas garantizan el rendimiento y eliminan tanto el riesgo como las conjeturas para obtener la economía del sistema. 

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