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Diseño de edificios, HVAC y plomería

Badger Meter optimiza la medición de vapor en un centro educativo de gran tamaño

Centro educativo de gran tamaño

El centro necesitaba un seguimiento preciso del uso del vapor para mejorar la gestión de los recursos de calefacción y la conservación de la energía

Los medidores de flujo de presión diferencial estilo cono Preso® proporcionan mayor precisión y reducción para mejorar la gestión de los recursos energéticos.

En los campus educativos grandes, particularmente en los del medio oeste y este de los Estados Unidos, la medición del flujo de vapor es un desafío crítico. Los operadores de las instalaciones desean hacer un seguimiento preciso del uso del vapor como parte de un esfuerzo más amplio para mejorar la gestión de los recursos de calefacción y la conservación de energía. Sin embargo, las tecnologías tradicionales de medición de vapor tienen numerosos inconvenientes de rendimiento.

En muchos casos, es necesario instalar equipos de medición de flujo en áreas de edificios donde el espacio para las tuberías es extremadamente limitado. Esto causa un problema, ya que los medidores de flujo normalmente requieren importantes tramos de tubería recta aguas arriba y aguas abajo de la instalación para funcionar correctamente.

Los operadores de las instalaciones también sufren consecuencias financieras por la generación de vapor que pasa a través de un medidor de flujo pero que no se mide. Estas pérdidas de vapor, conocidas como corte de bajo flujo, se asocian con la relación de reducción de ciertos diseños de medidores.

Elegir la solución adecuada

Al igual que otros centros de enseñanza superior, una universidad grande del este de los Estados Unidos trató de mejorar la utilización de sus recursos de vapor. La biblioteca de la universidad contiene aproximadamente 1.5 millones de volúmenes, más de 200 computadoras y tiene una capacidad de estudio para 1,500 usuarios. El edificio utiliza el vapor como parte de su sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC).

Los operadores de las instalaciones de la universidad tenían una serie de requisitos cruciales para un sistema de medición de vapor:

  • Evaluar el consumo de energía existente para establecer puntos de referencia
  • Verificar la eficiencia de la utilización del vapor
  • Establecer objetivos para las zonas del establecimiento con alto consumo de vapor
  • Realizar el mantenimiento preventivo de los activos del sistema
  • Proporcionar orientación para las futuras decisiones de gestión de la energía

Después de considerar soluciones alternativas de medición de flujo, la universidad compró medidores de flujo de presión diferencial (PD) estilo cono Preso® de Badger Meter para la medición del flujo de vapor. Estos medidores proporcionan mediciones altamente precisas y repetibles de líquidos, gases y vapor. Su diseño permite una precisión más duradera y una pérdida de presión permanente menor que la de otros medidores, lo que reduce los costos de mantenimiento y operación. El cono puede construirse para cumplir con las especificaciones de presión y temperatura más altas, y se suministra con detectores de temperatura de resistencia (RTD) y transmisores para proporcionar una solución económica de medición de flujo másico o de energía.

El medidor de flujo de PD estilo cono Preso tiene un elemento único en forma de cono, que da forma al perfil de flujo delante del puerto de medición de la PD sin impactar el flujo contra una superficie afilada. Esto crea una señal extremadamente estable para la medición con un mínimo desgaste en el borde del cono. El diseño patentado del medidor también endereza el flujo sin necesidad de tramos adicionales de tuberías ascendentes y descendentes. En algunos casos, se puede eliminar el requisito de una tubería recta. Esto hace que el medidor estilo cono sea muy útil cuando se retroalimenta una red de tuberías existente donde los tramos rectos son pocos y lejanos entre sí.

Otro beneficio es que el medidor de flujo de PD estilo cono Preso ofrece un alto rendimiento en un rango mucho mayor. El medidor muestra una respuesta de flujo lineal (después de la raíz cuadrada) en rangos de flujo que genera Números de Reynolds de aproximadamente 5,000-6,000 y más.

Para los campus universitarios y terciarios, el medidor de flujo de PD estilo cono Preso tiene la capacidad de manejar cargas de verano e invierno mucho mejor que los medidores ultrasónicos y de vórtice de la competencia. Las capacidades de instalación flexible permiten que el dispositivo estilo cono realice la medición de vapor donde realmente se necesita, en lugar del único lugar posible, con la garantía de una excelente precisión y reducción.

Cómo opera el sistema

Un sistema de medición de flujo de PD utilizado para aplicaciones de vapor saturado (seco), sobrecalentado e insaturado (húmedo) generalmente tiene tres partes clave: el elemento primario (en este caso un medidor de cono), las botas de condensado (tuberías entre el medidor y el transmisor) y el propio transmisor de PD. El elemento primario se calibra en húmedo después del proceso de fabricación, lo que proporciona datos de referencia para su comparación con los datos medidos en el lugar.

El transmisor de PD interpreta las presiones diferenciales generadas por el cono dentro del cuerpo del medidor de flujo y calcula la tasa de flujo basándose en la PD y en la medición de la densidad. Se puede utilizar una comparación del transmisor de PD con los datos calibrados del medidor para determinar si el sistema de medición de flujo está leyendo correctamente.

Dentro de la configuración del sistema mencionado, las botas de condensado deben llenarse con agua de manera igual y precisa para que actúen como una extensión de la presión diferencial generada en el medidor de flujo. Cualquier aire atrapado en estas botas causará lecturas erróneas en el transmisor de PD. Cuando las botas de condensado están paralelas al suelo, es poco probable que se elimine todo el aire sin llenarlas con un sistema presurizado desde el suelo hacia arriba. Para añadir a este problema, cualquier codo con conexión rígida es un área posible para que el aire quede atrapado. Las curvaturas de los tubos son más efectivas que los codos.

En la biblioteca de la universidad, se instalaron tres medidores de flujo de PD estilo cono Preso como parte del sistema de medición del flujo de vapor. Después de la instalación inicial y la puesta en marcha por parte de un contratista mecánico, hubo problemas con los datos del flujo. Badger Meter envió técnicos de servicio de campo para evaluar la situación y diagnosticar cualquier problema potencial. En visitas previas al lugar se había determinado que los medidores de flujo estaban vinculados con los transmisores de PD adecuados, y los elementos primarios estaban instalados correctamente.

Aplicar la experiencia de flujo

Cuando los técnicos de Badger Meter llegaron al lugar, examinaron los transmisores de PD para leer el flujo calculado, la presión diferencial y la presión estática. El transmisor del primer medidor de flujo mostró una presión diferencial estable de alrededor de 5,500 libras por hora. Cuando se compararon la presión diferencial, la temperatura y la presión con el flujo calibrado, se determinó que el medidor estaba calculando correctamente. Posteriormente, los técnicos aislaron y abrieron las botas de condensado para comprobar los niveles de fluido y determinaron que era necesario añadir agua. Después de llenar las botas de condensado, las lecturas de flujo del medidor aumentaron ligeramente.

Cuando se comprobó el transmisor de PD para el segundo medidor de flujo, el flujo visualizado estaba en un modo de error y el transmisor estaba midiendo una presión diferencial negativa. Esta lectura indicaba que las botas de condensado no se llenaban correctamente. Las botas se rellenaban, pero el medidor seguía indicando una presión diferencial negativa. En este punto, el transmisor de PD se cambió temporalmente por una unidad de repuesto, se purgó el aire del sistema y se volvieron a llenar las botas. El nuevo transmisor de PD también indicaba una presión diferencial negativa. Como resultado, se volvió a instalar el transmisor original, se purgó el aire del sistema y se volvieron a rellenar las botas una vez más. Sin embargo, el transmisor seguía indicando una presión diferencial negativa. Se aplicó una presión positiva para verificar que la programación en el transmisor fuera correcta para el medidor.

Los técnicos del Badger Meter determinaron que el transmisor de PD mostraba un flujo estable que volvía a responder cuando el flujo cambiaba perceptiblemente. Este transmisor indicó que la presión diferencial, la presión y la temperatura eran correctas en comparación con el cálculo del flujo. El tercer medidor pareció ser el único medidor/transmisor que mostraba tasas de flujo creíbles.

Asegurar la instalación adecuada

Badger Meter aprovechó su amplia experiencia en la medición de flujo para asegurar la fiabilidad y la precisión del sistema de vapor de la universidad. Después de probar tanto el medidor estilo cono como el transmisor, el personal de servicio de campo localizó un problema de instalación en las botas de condensado (tuberías entre el medidor y el transmisor), que creaba las inexactitudes en las lecturas del flujo de vapor. La tubería del instrumento se volvió a conectar de manera que no estuviera paralela al suelo, sino con una pendiente constante hacia abajo, quitando los codos. Además, se acortaron las botas. Estos cambios resolvieron los desafíos del cliente y permitieron una aplicación exitosa.

Como demuestra este proyecto, el dimensionamiento y la selección del medidor de flujo correcto, la electrónica auxiliar y el método de instalación son las claves del éxito. Los usuarios finales valoran una asistencia técnica bien informada y receptiva para garantizar que su equipo se instale correctamente y funcione como se espera. Badger Meter se compromete a medir lo que es importante para ellos con una amplia oferta de tecnologías. Una solución de medición efectiva es esencial para la recolección de datos cruciales en las aplicaciones de calefacción y refrigeración de las instalaciones.

Conclusión

Con la ayuda de Badger Meter, esta importante universidad de la costa este ha desplegado una solución de medición de flujo precisa y confiable para ayudar a tomar decisiones informadas sobre la asignación de vapor y energía. El uso de medidores avanzados de flujo de PD estilo cono Preso permite a la universidad monitorear con precisión la distribución y el uso del vapor en su amplia biblioteca. Lo mejor de todo es que los operadores del campus pueden recuperar los costos asociados con la disminución del consumo de energía, lo que también beneficia al medioambiente.

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