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Especificaciones de agua para el bucle de refrigeración secundario

Es de vital importancia que el agua suministrada al intercambiador de calor cumpla con los requisitos enumerados en este tema. Asegúrese de cumplir con los requisitos antes de configurar el sistema de refrigeración asistida por líquidos.

Importante

Si el agua que se suministra al intercambiador de calor no cumple con los requisitos que se describen en este tema, pueden producirse errores en el sistema como resultado de cualquiera de los siguientes problemas:

  • Fugas debidas a corrosión y picaduras de los componentes metálicos del intercambiador de calor o del sistema de suministro de agua.
  • Acumulación de depósitos calcáreos dentro del intercambiador de calor, lo que puede causar los siguientes problemas:
    • Una reducción de la capacidad del intercambiador de calor para enfriar el aire que se expulsa del bastidor
    • Falla de equipamiento mecánico, como un acoplamiento de conexión rápida de manguera
  • Contaminación orgánica, como bacterias, hongos o algas. Esta contaminación puede causar los mismos problemas que se describen para los depósitos calcáreos.

Control y acondicionamiento del bucle de refrigeración secundario​

El agua que se utiliza para llenar, rellenar y alimentar el intercambiador de calor debe ser agua desionizada libre de partículas o agua destilada libre de partículas con los controles adecuados para evitar los siguientes problemas:

  • Corrosión de metales
  • Proliferación de bacterias
  • Sarro
El agua no puede provenir del sistema primario de agua enfriada del edificio, sino que debe suministrarse como parte de un sistema secundario de circuito cerrado.
Importante
No utilice soluciones de glicol, ya que pueden afectar negativamente al rendimiento de refrigeración del intercambiador de calor.

Materiales a utilizar en bucles secundarios​

Utilice cualquiera de los siguientes materiales en las líneas de suministro, conectores, múltiples, bombas y cualquier otro hardware que componga el sistema de suministro de agua de circuito cerrado:

  • Cobre
  • Latón con menos del 30 % de contenido de zinc
  • Acero inoxidable 303 o 316
  • Caucho de monómero de etileno propileno dieno (EPDM) curado con peróxido, material no óxido metálico

Materiales a evitar en bucles secundarios​

No utilice ninguno de los siguientes materiales en ninguna parte del sistema de suministro de agua:

  • Biocidas oxidantes, como cloro, bromo y dióxido de cloro
  • Aluminio
  • Latón con más del 30 % de zinc
  • Hierros (no de acero inoxidable)

Requisitos de suministro de agua para bucles secundarios​

En esta sección, se incluyen las características específicas del sistema que suministra el agua acondicionada enfriada al intercambiador de calor.

  • Temperatura:

    El intercambiador de calor y su manguera de suministro y mangueras de retorno no están aislados. Evite cualquier condición que pueda causar condensación. La temperatura del agua dentro de la manguera de suministro, la manguera de retorno y el intercambiador de calor deben mantenerse por encima del punto de condensación del lugar en el que se utiliza el intercambiador de calor.

    Atención
    El agua enfriada primaria típica es demasiado fría para su uso en esta aplicación porque el agua enfriada del edificio puede estar tan fría como 4 °C - 6 °C (39 °F - 43 °F).
    Importante
    El sistema que suministra el agua de refrigeración debe ser capaz de medir el punto de condensación de la habitación y ajustar automáticamente la temperatura del agua en consecuencia. De lo contrario, la temperatura del agua debe estar por encima del punto de condensación máximo para esa instalación de centro de datos. Por ejemplo, se debe mantener la siguiente temperatura mínima del agua:
    • 18 °C ±1 °C (64,4 °F ±1,8 °F). Esto se aplica dentro de una especificación ambiental ASHRAE de clase 1 que requiere un punto de condensación máximo de 17 °C (62,6 °F).
    • 22 °C ±1 °C (71,6 °F ±1,8 °F). Esto se aplica dentro de una especificación ambiental ASHRAE de clase 2 que requiere un punto de condensación máximo de 21 °C (69,8 °F).

    Consulte el documento de ASHRAE sobre Directrices térmicas para entornos de procesamiento de datos. La información sobre cómo obtener este documento se encuentra en https://www.techstreet.com/ashrae/products/1909403.

  • Presión

    La presión del agua en el bucle secundario debe ser inferior a 690 kPa (100 psi). La presión de funcionamiento normal en el intercambiador de calor debe ser de 414 kPa (60 psi) o menos.

  • Caudal

    El caudal del agua del sistema debe estar en el rango de 23 a 57 litros (6 a 15 galones) por minuto. La caída de presión frente al caudal de los intercambiadores de calor (incluidos los acoplamientos de conexión rápida) se define como aproximadamente 103 kPa (15 psi) a 57 litros (15 galones) por minuto.

  • Límites de volumen de agua

    El intercambiador de calor tiene una capacidad aproximada de 9 litros (2,4 galones). Quince metros (50 pies) de mangueras de suministro y retorno de 19 mm (0,75 pulgadas) tienen una capacidad aproximada de 9,4 litros (2,5 galones). Para minimizar la exposición a inundaciones en caso de filtraciones, todo el sistema de refrigeración del producto (intercambiador de calor, manguera de suministro y manguera de retorno), excluyendo cualquier tanque de reserva, debe tener un máximo de 18,4 litros (4,8 galones) de agua. Esta es una declaración de precaución, no un requisito funcional. Considere también el uso de métodos de detección de filtraciones en el circuito secundario que suministra agua al intercambiador de calor.

  • Exposición al aire

    El circuito de refrigeración secundario es un circuito cerrado, sin exposición continua al aire de la habitación. Después de llenar el circuito, quite todo el aire del circuito. Se proporciona una válvula de purga de aire en la parte superior de un múltiple del intercambiador de calor para purgar todo el aire del sistema.

Especificaciones de suministro de agua para bucles secundarios​

Esta sección incluye los diversos componentes de hardware que componen el bucle secundario del sistema de suministro que proporciona el agua enfriada y acondicionada al intercambiador de calor. El sistema de suministro incluye tuberías, mangueras y el hardware de conexión necesario para conectar las mangueras al intercambiador de calor. También se describe el manejo de mangueras en entornos de piso elevado y no elevado.

El intercambiador de calor puede quitar el 100 % o más de la carga de calor de un bastidor individual cuando está funcionando en condiciones óptimas.

Se considera que el circuito de refrigeración primario es el suministro de agua enfriada del edificio o una unidad enfriadora modular. El bucle primario no debe utilizarse como fuente directa de refrigerante para el intercambiador de calor.

El propósito principal de este tema es proporcionar ejemplos de métodos típicos de configuración de bucle secundario y características de funcionamiento que se necesitan para proporcionar un suministro suficiente y seguro de agua al intercambiador de calor.

Atención
El dispositivo de seguridad contra sobrepresión debe cumplir con los siguientes requisitos:
  • Cumplir con la norma ISO 4126-1 (la información sobre la obtención de este documento se encuentra en https://webstore.ansi.org/Standards/ISO/ISO41262013. Buscar por número de documento iso 4126-1).
  • Instalarse de manera que se pueda acceder fácilmente a él para su inspección, mantenimiento y reparación.
  • Estar conectado lo más cerca posible al dispositivo que se pretende proteger.
  • Ser ajustable solo con el uso de una herramienta.
  • Tenga una abertura de descarga que esté dirigida de manera que el agua o el líquido descargado no cause un peligro ni se dirijan hacia ninguna persona.
  • Tener una capacidad de descarga suficiente para garantizar que no se exceda la presión máxima de trabajo.
  • Instalarse sin una válvula de cierre entre el dispositivo de seguridad contra sobrepresión y el dispositivo protegido.
En las siguientes ilustraciones, se muestran las soluciones de refrigeración típicas con la mayor flexibilidad posible. Tenga en cuenta las siguientes directrices antes de planear la solución.
  • Se requiere un método para supervisión y ajuste del caudal total suministrado a todos los intercambiadores de calor. Puede ser un caudalímetro discreto integrado en el bucle de caudal o un caudalímetro dentro del bucle secundario de la unidad de distribución de refrigerante (CDU).
  • Después de establecer el caudal total para todos los intercambiadores de calor mediante el uso de un caudalímetro como se describió anteriormente, es importante diseñar las tuberías de modo que proporcionen el caudal que desea para cada intercambiador de calor y proporcionen una forma de verificar el caudal. La Figura 5 en la página 16 a la Figura 8 en la página 19 ilustran el uso de ajustadores de circuitos para ajustar el caudal a cada intercambiador de calor. Otros métodos, como los caudalímetros en línea o externos, pueden proporcionar un método más preciso para ajustar el caudal a través de las válvulas de cierre individuales.
  • Diseñe el bucle de flujo para minimizar la caída de presión total dentro del bucle de flujo. La función opcional de conexión rápida de baja impedancia (que se muestra de la Figura 5 en la página 16 hasta la Figura 8 en la página 19) no puede ser los acoplamientos de conexión rápida Eaton que se utilizan en el intercambiador de calor debido a la caída de presión excesiva asociada con el flujo a través de cuatro pares de conexión rápida en serie. Estas deben ser conexiones rápidas de impedancia de flujo muy bajas, cercanas a 0. Alternativamente, estas conexiones rápidas pueden eliminarse y reemplazarse con una conexión de conector de manguera.
A continuación, se muestran algunos ejemplos de las soluciones más comunes.

  • Bucles de refrigeración primario y secundario

    Figura 1. Bucles de refrigeración primario y secundario

    Esta ilustración muestra una solución de refrigeración típica e identifica los componentes del bucle de refrigeración primario y el bucle de refrigeración secundario.

  • Unidad de distribución de refrigerante con una solución de instalaciones personalizadas

    Figura 2. Unidad de distribución de refrigerante con una solución de instalaciones personalizadas

    Esta ilustración muestra un ejemplo de una solución personalizada de instalaciones. El número real de intercambiadores de calor que están conectados a un bucle secundario depende de la capacidad de la unidad de distribución de refrigerante que está ejecutando el bucle secundario.

  • Unidad de distribución de refrigerante con soluciones de proveedores listas para usar

    Figura 3. Unidad de distribución de refrigerante que utiliza soluciones de proveedores listas para usar

    Nota
    Características sugeridas de la unidad de distribución de refrigerante (CDU) construida por el proveedor:
    • Medición de temperatura y caudal (supervisión)
    • Detección de filtraciones o detección del nivel de agua y apagado
    • Supervisión y control local y remoto
    • Puerto de acceso para llenado y tratamiento de agua

    Esta ilustración muestra un ejemplo de una unidad de distribución de refrigerante modular lista para usar. El número real de intercambiadores de calor que están conectados a un bucle secundario depende de la capacidad de la unidad de distribución de refrigerante que está ejecutando el bucle secundario

  • Unidad de distribución de refrigerante con una unidad enfriadora de agua para proporcionar agua acondicionada

    Figura 4. Unidad de distribución de refrigerante que utiliza soluciones de proveedores listas para usar

    Nota
    Características requeridas de la unidad enfriadora de agua construida por el proveedor:
    • Medición de temperatura y caudal (supervisión)
    • Detección de filtraciones o detección del nivel de agua y apagado
    • Supervisión y control local y remoto
    • Puerto de acceso para llenado y tratamiento de agua

    Esta ilustración muestra un ejemplo de una unidad enfriadora de agua que suministra agua acondicionada a uno o más intercambiadores de calor. Este debe ser un sistema cerrado (sin exposición del agua al aire) y cumplir con todas las especificaciones de materiales, calidad del agua, tratamiento del agua y temperatura y flujo que se definen en este documento. Una unidad enfriadora de agua se considera una alternativa aceptable para usar como fuente de agua enfriada del edificio para eliminar el calor de un Rear Door Heat eXchanger.

Múltiples y tuberías​

Los múltiples que admiten tuberías de alimentación de gran diámetro de una unidad de bombeo son el método preferido para dividir el flujo de agua a tuberías o mangueras de menor diámetro que se dirigen a intercambiadores de calor individuales. Los múltiples deben estar construidos con materiales que sean compatibles con la unidad de bomba y las tuberías relacionadas. Los múltiples deben proporcionar suficientes puntos de conexión para permitir que se conecte un número equivalente de líneas de suministro y retorno, y los múltiples deben coincidir con la capacidad nominal de las bombas y el intercambiador de calor de circuito (entre el circuito de refrigeración secundario y la fuente de agua enfriada del edificio). Ancle o sujete todos los múltiples para proporcionar el soporte requerido para evitar el movimiento cuando los acoplamientos de conexión rápida estén conectados a los múltiples.

Ejemplos de tamaños de tuberías de suministro de los múltiples

  • Utilice una tubería de suministro de 50,8 mm (2 pulgadas) o más grande para proporcionar el flujo correcto a tres mangueras de suministro de 19 mm (0,75 pulgadas), con una unidad de distribución de refrigerante (CDU) de 100 kW.
  • Utilice una tubería de suministro de 63,5 mm (2,50 pulgadas) o más grande para proporcionar el flujo correcto a cuatro mangueras de suministro de 19 mm (0,75 pulgadas), con una CDU de 120 kW.
  • Utilice una tubería de suministro de 88,9 mm (3,50 pulgadas) o más grande para proporcionar el flujo correcto a nueve mangueras de suministro de 19 mm (0,75 pulgadas), con una CDU de 300 kW.

Para detener el flujo de agua en tramos individuales de varios bucles de circuitos, instale válvulas de cierre para cada línea de suministro y retorno. Esto proporciona una forma de reparar o reemplazar un intercambiador de calor individual sin afectar el funcionamiento de otros intercambiadores de calor en el bucle.

Para asegurarse de que se cumplen las especificaciones del agua y de que se realiza la eliminación óptima del calor, utilice la medición de temperatura y caudal (supervisión) en los bucles secundarios.

Ancle o sujete todos los múltiples y tuberías para proporcionar el soporte requerido y para evitar el movimiento cuando los acoplamientos de conexión rápida se conecten a los múltiples.

La siguiente figura muestra otro diseño para varios circuitos de agua.
Figura 5. Múltiple central típico (en una ubicación central para diversos circuitos de agua)

En la siguiente ilustración se muestra un diseño de múltiple extendido.
Figura 6. Múltiple extendido típico (a lo largo de los pasillos entre bastidores)

Mangueras flexibles y conexiones a múltiples e intercambiadores de calor​

Las configuraciones de tuberías y mangueras pueden variar. Puede determinar la mejor configuración para su instalación analizando las necesidades de sus instalaciones, o un representante de preparación del sitio puede proporcionar este análisis.

Se necesitan mangueras flexibles para suministrar y devolver agua entre las tuberías rígidas (múltiples y unidades de distribución de refrigerante) y el intercambiador de calor (lo que permite el movimiento necesario para abrir y cerrar la puerta trasera del bastidor).

Hay mangueras disponibles que proporcionan agua con características aceptables de caída de presión y que ayudan a prevenir el agotamiento de algunos inhibidores de corrosión. Estas mangueras deben ser de caucho de monómero de etileno propileno dieno (EPDM) curado con peróxido, material no óxido metálico, y deben tener una válvula de bola de conector rápido de tipo autoacoplamiento Eaton en un extremo que esté conectada al intercambiador de calor, y un acoplamiento de conexión rápida de baja impedancia o nada para poder conectarse a un conector en el otro extremo. Las válvulas de bola Eaton que se describen en este tema son compatibles con los acoplamientos del intercambiador de calor. Están disponibles longitudes de manguera de 3 a 15 metros (10 a 50 pies), en incrementos de 3 metros (10 pies). Las mangueras de más de 15 metros (50 pies) pueden crear una pérdida de presión inaceptable en el circuito secundario y reducir el flujo de agua, lo que disminuye la capacidad de eliminación de calor del intercambiador de calor.

Utilice acoplamientos de conexión rápida para conectar las mangueras a los intercambiadores de calor. Los acoplamientos de manguera que se conectan al intercambiador de calor deben tener las siguientes características:

  • Los acoplamientos deben estar construidos de acero inoxidable 303 y el tamaño es de 25 mm (1 pulgada).
  • Las mangueras deben tener el número de pieza FD83-2046-16-16 de Eaton o equivalente.
  • Si se utiliza un acoplamiento de conexión rápida de baja impedancia en el extremo opuesto (múltiple) de la manguera, utilice mecanismos de bloqueo positivo para evitar la pérdida de agua cuando se desconectan las mangueras. Las conexiones deben minimizar el derrame de agua y la entrada de aire en el sistema cuando se desconectan.