Test delle prestazioni termiche

Agenzie di test di terze parti
Laddove i clienti desiderino utilizzare i servizi di agenzie terze per condurre i test, SPX supporta l'utilizzo delle agenzie autorizzate CTI. Se la conformità delle prestazioni garantite deve essere determinata mediante un test, SPX Cooling prenderà in considerazione altre agenzie ma si riserva il diritto di approvazione. SPX Cooling si riserva il diritto di assistere a qualsiasi test in cui il problema sia la conformità al contratto.

Tipi di test
Attualmente, è comune fare riferimento ai test come Classe A o B. In generale, un test di Classe A è quello condotto utilizzando termometri a mercurio in vetro e psicrometri di livello elementare. Un test di Classe B utilizza un sistema di acquisizione dati e di solito rileva gli psicrometri appesi in una serie sopra la facciata della presa d'aria della torre. Ciò non significa che un sistema di acquisizione dati non possa essere utilizzato insieme a psicrometri di livello scolastico. È comune chiamare psicrometro il dispositivo di misurazione della temperatura dell'aria utilizzato nei test sulle torri di raffreddamento. Ciò è tecnicamente errato poiché uno psicrometro misura le temperature del bulbo umido e del bulbo secco mentre gli strumenti ampiamente utilizzati oggi misurano solo una singola temperatura. A seconda di come sono assemblati gli psicrometri della “torre di raffreddamento”, possono essere utilizzati per misurare la temperatura del bulbo umido o secco.

È anche molto importante riconoscere la differenza tra un test ambientale e un test a bulbo umido. Sia ASME che CTI raccomandano che le torri siano dimensionate e testate in base alle temperature di bulbo umido immesse. SPX Cooling consiglia inoltre di utilizzare le temperature di bulbo umido immesse. Questa considerazione può influenzare la dimensione della torre selezionata e i risultati dei test termici. Un bulbo umido ambientale è definito come la temperatura della massa d'aria che entra nella torre meno qualsiasi influenza dell'aria calda e umida di scarico dalla torre in questione (ricircolo). Normalmente, per un test ambientale almeno 3 strumenti a bulbo umido sono posizionati da 50 a 100 piedi sopravento alla torre. È inoltre necessario misurare o comunque contabilizzare la temperatura e la quantità di eventuali altri flussi d'aria (interferenze) in ingresso nella torre diversi dal suo ricircolo. Questa interferenza può provenire da qualsiasi altra fonte, comprese altre torri di raffreddamento. Questo può essere molto difficile o impossibile in alcune situazioni. La temperatura del bulbo umido in entrata tenta di misurare la temperatura media di tutta l'aria che entra nella torre indipendentemente dalla sua fonte. Anche se questo è più semplice che cercare di separare l'influenza di diverse masse d'aria, richiede comunque un'attenta analisi da parte del personale addetto al test per garantire che il numero di strumenti e la loro posizione siano adeguati.

La prova tipica
La maggior parte dei test effettuati oggi vengono condotti utilizzando sistemi di acquisizione dati per misurare le temperature. Questa discussione presuppone che venga utilizzato questo tipo di sistema. Se si dovessero utilizzare termometri a mercurio in vetro, la differenza principale è che verranno presi meno dati e i parametri verranno generalmente misurati in sequenza.

La prima cosa da fare per condurre un test è ispezionare la torre per assicurarsi che sia pronta per il test e identificare i punti di misurazione per i vari parametri. Sebbene le agenzie di test di terze parti possano prendere in considerazione le condizioni della torre, in realtà non è loro obbligo pulire, bilanciare o regolare in altro modo la torre. Il cliente è tenuto a mantenere le condizioni della torre e a prepararla per il test. Nel caso di un test di accettazione, il produttore sarà normalmente molto più approfondito in quest'area per garantire che venga misurato l'intero potenziale della torre. Una volta che tutto ciò è completo e tutte le parti sono soddisfatte, gli strumenti vengono distribuiti e iniziano i test. Questo processo può richiedere da un paio d'ore a uno o più giorni, solitamente a seconda delle dimensioni della torre.

Per iniziare il processo di test, gli ingegneri di test iniziano a prendere i dati. Di solito, i dati termici vengono avviati e monitorati per un breve periodo. Se si notano problemi con la strumentazione o le condizioni, verranno compiuti sforzi per correggerli. Una volta avviato questo processo, il personale addetto al test continuerà a monitorare il sistema e a misurare la portata dell’acqua e la potenza della ventola. I codici offrono raccomandazioni sulla deviazione dalle condizioni di progettazione per i parametri di prova. Sebbene sia preferibile rispettare tutte queste limitazioni, non sempre è possibile. Le agenzie CTI riferiscono sulle deviazioni dai parametri raccomandati e la loro storia indica che solo 25 – 30% di tutti i test trovano tutti i parametri entro le linee guida. Riconoscendo ciò, i codici consentono deviazioni a condizione che tutte le parti siano d'accordo. Se in qualsiasi momento durante il processo si determina che un parametro non rientra nei limiti raccomandati, tutte le parti devono rivedere la situazione e raggiungere una soluzione unanime. Ciò può comportare l'eliminazione dei dati e la necessità di un riavvio. Per le torri di tiraggio meccanico, il processo di test effettivo dura solitamente uno o due giorni. Le condizioni meteorologiche e operative a volte possono aumentarlo. Per le torri a tiraggio naturale si consigliano test multipli nell'arco di un minimo di 2 giorni. A causa della natura complessa del test sulle torri a tiraggio naturale, questo processo richiede solitamente dai 3 ai 5 giorni.

Per misurare la portata dell'acqua, il metodo preferito è un tubo di Pitot che attraversa la tubazione che trasporta l'acqua alla torre. Un wattmetro viene utilizzato per misurare la potenza in ingresso della ventola sui sistemi a torre di tiraggio meccanico fino a 600 volt. Al di sopra di 600 volt è necessario identificare mezzi alternativi. Le temperature vengono misurate con termometri, RTD o termistori. Devono essere sempre misurati i seguenti parametri: portata acqua, temperatura acqua calda, temperatura acqua fredda, temperatura bulbo umido, potenza ventilatori (torri a tiraggio meccanico), temperatura bulbo secco (torri a tiraggio naturale), velocità del vento. Inoltre, è necessario tenere conto di qualsiasi altro fattore che influisca sul funzionamento delle torri o sui dati rilevati. Gli esempi possono includere la pressione di scarico della pompa, il flusso e la temperatura di reintegro, il flusso e la temperatura di scarico, i flussi ausiliari che entrano nel bacino di raccolta, ecc.

La temperatura dell'acqua calda viene normalmente rilevata nel bacino di distribuzione (torri a flussi incrociati) o in un rubinetto della tubazione che porta l'acqua alla torre. I rubinetti possono essere i rubinetti di Pitot, ma ci sono momenti in cui sono necessari rubinetti separati. Un esempio di ciò potrebbe essere se i rubinetti di Pitot si trovano in tubazioni sotterranee e un pozzo che scorre potrebbe causare problemi.

La temperatura dell'acqua fredda viene normalmente rilevata dai rubinetti sul lato di mandata delle pompe. Nella maggior parte dei casi, le installazioni sono dotate di manometri in questa posizione. Gli indicatori vengono spesso sostituiti con pozzetti scorrevoli per la misurazione della temperatura. Se ciò non è possibile è necessario prevedere rubinetti separati. Su alcune torri, soprattutto una volta attraversate le torri (di supporto), può essere difficile o impossibile misurare con precisione la temperatura dell'acqua fredda. Se l'acqua scarica direttamente dalla torre verso grandi canali, un lago o un fiume, potrebbero essere necessarie considerazioni e strumentazioni speciali. In alcuni casi, l'installazione potrebbe non prestarsi a test accurati.

I codici hanno definito la strumentazione e le procedure in modo molto chiaro. Sfortunatamente, le numerose varianti di installazione e le circostanze dei test creano numerosi ostacoli. Ciò può causare problemi anche al migliore degli ingegneri di test e una maggiore incertezza dei risultati. Il semplice processo da solo non protegge da risultati completamente privi di significato. Per questo motivo, CTI testa attentamente le persone autorizzate da CTI a condurre test e ispeziona e approva le loro apparecchiature di prova. I produttori dispongono inoltre di ingegneri altamente qualificati e formati per partecipare al processo di test per garantire che i prodotti siano adeguatamente valutati.

Preparazione del sito per un test delle prestazioni termiche
Per un test delle prestazioni termiche, in particolare un test di accettazione, esistono alcuni requisiti del sito che devono essere soddisfatti dal cliente o dal suo rappresentante. L'elenco seguente include le considerazioni comuni per un'installazione a torre standard funzionante su un sistema a circuito chiuso. Alcune installazioni a torre, a causa della loro installazione e/o applicazione unica, potrebbero modificare questo elenco. In caso di domande, contattare il dipartimento dei servizi di test sul campo e di certificazione di SPX Cooling Technologies.

Rubinetti in tubo di Pitot nei tubi che trasportano l'acqua alla torre di raffreddamento. Questi rubinetti devono essere conformi alle istruzioni sui rubinetti di Pitot (vedi sotto). Sebbene le istruzioni di SPX Cooling Tech mostrino il punto di rottura per i rubinetti più grandi su tubi superiori a 48 pollici, è possibile utilizzare i rubinetti più grandi su tubi fino a 30 pollici di diametro. I rubinetti più grandi ospitano aste di Pitot rinforzate progettate per ridurre al minimo gli effetti delle vibrazioni sulla misurazione del flusso. È meno costoso includere i rubinetti nell'installazione della tubazione originale. Se un nuovo progetto deve includere un test di accettazione, suggeriamo all'appaltatore delle tubazioni di includere i rubinetti durante l'installazione originale.

I rubinetti dovrebbero essere installati per la misurazione della temperatura dell'acqua, se necessario. La temperatura dell'acqua calda può normalmente essere misurata nel bacino di distribuzione delle torri a flusso incrociato. Spesso i rubinetti Pitot possono essere anche un punto di misurazione della temperatura dell'acqua calda. Se le circostanze specifiche del sito non rendono accettabile nessuna di queste opzioni, saranno necessarie prese speciali. La temperatura dell'acqua fredda viene normalmente raggiunta allo scarico delle pompe di circolazione dell'acqua. La posizione più comune è presso il rubinetto del manometro presente sulla maggior parte dei sistemi. Se questa non è disponibile o applicabile su un impianto è necessario individuare rubinetti appositi o altra soluzione. La misurazione in un bacino a torre non è accettabile. La misurazione della temperatura dell'acqua fredda in un condotto o canale può talvolta essere eseguita con una precisione accettabile, ma è necessario rivedere le specifiche.

Al momento della prova, deve essere garantito un accesso sicuro a tutti i punti di misurazione elevati. Esempi potrebbero essere i rubinetti dei tubi di Pitot, i rubinetti per la misurazione dell'acqua calda, ecc. Tutti gli accessi devono essere conformi alle pratiche di lavoro sicure, ai requisiti OSHA e a qualsiasi requisito dell'impianto locale. Soprattutto nel caso dei rubinetti a tubo di Pitot, l'accesso deve avvenire tramite un'impalcatura o un ascensore per più persone. Questo lavoro non può essere compiuto dalle scale.

Alimentazione per strumenti di prova disponibile adiacente alla torre. Dovrebbe essere monofase, 110 volt, 50 o 60 cicli. Su torri molto grandi sono preferibili più sorgenti attorno alla torre per ridurre la quantità di prolunga e la conseguente perdita di linea.

La torre dovrebbe essere pronta per i test prima dell'arrivo degli ingegneri di prova. Le seguenti considerazioni sono importanti per valutare la piena capacità di qualsiasi torre:

 

• Torri con riempimento in film di PVC deve essere utilizzato al flusso d'acqua e al carico termico previsti per 1000 ore prima di eseguire un test delle prestazioni. La ragione di ciò è lavare i lubrificanti dalla superficie del riempimento utilizzato nella produzione del PVC. Questi lubrificanti inibiscono la bagnabilità e la capacità di trasferimento del calore del riempimento. Per ulteriori informazioni fare riferimento al documento TP00-01 del Cooling Technology Institute – “Design Features of Cross-Fluted Film Fill and Their Effect on Thermal Performance” di Rich Aull e Tim Krell sull'invecchiamento del riempimento (a volte indicato come stagionatura). Il loro lavoro mostra che il riempimento della pellicola richiede circa 2 o 3 settimane di stagionatura nella loro “vasca di invecchiamento”; indicano che una settimana nella vasca di invecchiamento equivaleva a circa quattro settimane di funzionamento della torre, il che significa circa 8 settimane (1344 ore) di tempo di stagionatura nella torre per ottenere la piena capacità di riempimento.
• La torre dovrebbe essere pulita. Il sistema di distribuzione non deve presentare ugelli o orifizi danneggiati, mancanti o intasati. Il sistema di distribuzione dovrebbe essere equilibrato così come lo consente la progettazione. L'ingresso dell'aria deve essere libero da eventuali ostruzioni. Se la torre è dotata di feritoie, queste dovrebbero essere nella normale posizione di progetto, se regolabili. Gli eliminatori dovrebbero essere esenti da corpi estranei. Lo scarico della ventola deve essere libero e senza ostacoli.
• Portata d'acqua e carico termico alla torre o celle rappresentative, dovrebbero essere il più vicino possibile al progetto consentito dal sistema. Se le limitazioni raccomandate dal codice non possono essere rispettate, tutte le parti dovrebbero rivedere la situazione per concordare la deviazione o ritardare/annullare il test.
• Qualsiasi bypass d'acqua deve essere chiuso e ispezionato per garantire che non vi siano perdite.
• Qualsiasi fonte di perdita d'aria dovrebbe essere chiuso/bloccato. Esempi: porte di accesso, supporti di apparecchiature meccaniche o fori nell'involucro o nei cilindri dei ventilatori.
• Una torre di tiraggio meccanico deve essere azionato con tutte le ventole in funzione alla massima velocità di avanzamento. Non devono pedalare durante il periodo di prova. Nel caso di ventilatori a torre funzionanti con VFD, questi devono essere posizionati in modalità by-pass se il sistema lo consente.
• Il proprietario o il suo rappresentante dovrebbe designare un coordinatore qualificato per integrare l'attività di test e il normale funzionamento del processo servito dalla torre di raffreddamento. Gli operatori del sistema dovrebbero essere informati in anticipo dell'attività di test.
• Un elettricista o un operatore qualificato dovrebbero essere disponibili per assistere nella misurazione della potenza dei ventilatori sulle torri di tiraggio meccanico. Un wattmetro viene normalmente utilizzato per misurare la potenza del motore del ventilatore sugli avviatori o in un'altra posizione adatta. Se l'alimentazione è superiore a 600 volt o l'azionamento non è elettrico, è necessario identificare un altro metodo accettabile da tutte le parti per misurare questo parametro.
• Tutte le parti coinvolte nel test dovrebbero essere informate prima di qualsiasi problema speciale di sicurezza richiesto nel sito. Ciò include formazione, attrezzature, test o restrizioni. Marley è impegnata nella sicurezza sul posto di lavoro e garantirà che i suoi dipendenti e subappaltatori rispettino tutte le norme e i regolamenti.