Diseño de un sistema de agua helada para el tratamiento del aire interior de las salas del edificio eléctrico de una planta desmineralizadora y desaladora de agua de mar

Abstract

El presente trabajo de tesis tiene como objetivo principal plantear el diseño de un sistema de climatización aplicando los principios de los sistemas de agua helada, para controlar los parámetros del aire interior en las salas del Edificio Eléctrico de la nueva planta de desmineralización y desalación de agua de mar de la Refinería de Petro Perú S.A. ubicada en la ciudad de Talara, Perú. En el Edificio Eléctrico se encuentran las salas eléctricas y sala RIE (Remote Instrumente Enclosure), siendo estas salas de gran importancia para el buen funcionamiento de la planta, debido a que en ellas se albergarán los equipos eléctricos y electrónicos necesarios para el funcionamiento de la misma. También se encuentra una sala de baterías, que, en caso de corte del suministro eléctrico de la red principal, proporcionará la energía necesaria a la planta para que pueda continuar con su operación. El acondicionamiento de aire en las salas del Edificio Eléctrico responde a la problemática del control de temperatura, humedad, pureza y presión del aire al interior, debido a la disipación de calor y gases inflamables (sala de baterías), de los equipos que albergarán estas salas, así como la polución del aire propio del lugar y procesos que se dan en Refinería. Por lo tanto, se hace el uso de referencias bibliográficas basados en las normativas locales e internacionales, y libros relacionados al acondicionamiento del aire, para determinar los valores y métodos de diseño del sistema de climatización que se desarrolla. La tesis se desarrolla desde un enfoque cuantitativo, definiendo y manipulando variables físicas que permitan plantear un sistema de climatización que responda a la problemática que se genera en las salas, siendo su primer propósito determinar las cargas de enfriamiento requeridas, así como la cantidad de aire que se requerirá para ventilar y presurizar. El método de cálculo de cargas de enfriamiento y los valores de los parámetros del aire, a los cuales se suministra hacia las salas, se determinan a partir de analizar los métodos que se indican en los estándares de la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado (ASHRAE), basándose la elección en función del tipo de construcción del Edificio Eléctrico, y las condiciones ambientales y geográficas. Una vez definida la metodología de cálculo se emplea software cálculo de carga térmica Elite CHVAC, para el análisis de resultados. Para el diseño se plantea el uso de Unidades Generadoras de Agua Helada (Chiller) y Unidades Manejadoras de Aire (UMA) por sus características y personalización que disponen, adecuándose a las necesidades de las salas, así como Unidades Presurizadores para mantener una presión positiva en las salas eléctricas y sala RIE, mientras que en la sala de baterías se considera contar con Unidades de Extracción para la extracción del 100% de aire interior. Por otra parte, se desarrolla una lógica de control del sistema, con un nivel de automatización que recure en el uso de controladores lógicos programables (PLC), para brindar una autonomía, monitoreo y control continuo del sistema de climatización. Finalmente se realiza el análisis del diseño planteado, contrastando y validando los cálculos obtenidos para lograr la eliminación del calor ganado en las salas y mantener las condiciones de diseño requeridas con el cumplimiento de las normativas desarrolladas, así como la elaboración de un presupuesto general del costo de capital que implica la implementación del sistema.

The main objective of this thesis work is to propose the design of an air conditioning system applying the principles of ice water systems, to control the parameters of the indoor air in the rooms of the Electrical Building of the new water demineralization and desalination plant. of sea from the Refinery of Petro Perú S.A. located in the city of Talara, Peru. In the Electrical Building there are the electrical rooms and the RIE (Remote Instrument Enclosure) room, these rooms being of great importance for the proper functioning of the plant, since they will house the electrical and electronic equipment necessary for the operation of the plant. same. There is also a battery room, which in the event of a power cut from the main network, will provide the necessary energy to the plant so that it can continue with its operation. The air conditioning in the rooms of the Electrical Building responds to the problem of temperature, humidity, purity and pressure control of the air inside, due to the dissipation of heat and flammable gases (battery room), of the equipment that will house these rooms, as well as air pollution typical of the place and processes that occur in the Refinery. Therefore, the use of bibliographical references based on local and international regulations, and books related to air conditioning, is made to determine the values and design methods of the air conditioning system that is developed. The thesis is developed from a quantitative approach, defining and manipulating physical variables that allow to propose an air conditioning system that responds to the problems that are generated in the rooms, its first purpose being to determine the required cooling loads, as well as the amount of air that will be required to vent and pressurize. The cooling load calculation method and the values of the air parameters, which are supplied to the rooms, are determined by analyzing the methods indicated in the standards of the American Society of Heating, Ventilation Engineers and Air Conditioning (ASHRAE), basing the choice based on the type of construction of the Electrical Building, and the environmental and geographical conditions. Once the calculation methodology is defined, Elite CHVAC thermal load calculation software is used for the analysis of results. For the design, the use of Chilled Water Generating Units (Chiller) and Air Handling Units (UMA) is proposed due to their characteristics and customization that they have, adapting to the needs of the rooms, as well as Pressurizing Units to maintain a positive pressure in the electrical rooms and RIE room, while in the battery room it is considered to have Extraction Units for the extraction of 100% of indoor air. On the other hand, a system control logic is developed, with a level of automation that resorts to the use of programmable logic controllers (PLC), to provide autonomy, monitoring and continuous control of the air conditioning system. Finally, the analysis of the proposed design is carried out, contrasting and validating the calculations obtained to achieve the elimination of the heat gained in the rooms and maintain the design conditions required with compliance with the regulations developed, as well as the preparation of a general budget of the cost. of capital that implies the implementation of the system.