La refrigeración líquida permite una mayor densidad de minería y un rendimiento térmico más estable que la refrigeración por aire tradicional. Sin embargo, un contenedor de minería con refrigeración líquida no es simplemente un contenedor con tuberías de agua y bombas. Su confiabilidad a largo plazo depende de la calidad del líquido refrigerante, la filtración, el control de la corrosión, el funcionamiento de las bombas, la detección de fugas y el mantenimiento regular.
Un circuito de enfriamiento puede parecer que funciona con normalidad, mientras que la corrosión interna, las incrustaciones, la contaminación o la reducción gradual del flujo ya están afectando al sistema. Por esta razón, la calidad del agua debe considerarse como parte del diseño del sistema de enfriamiento, y no como un aspecto secundario.
Esta guía explica los requisitos clave de mantenimiento para los contenedores de minería hidráulica, los sistemas CDU, las bombas, los intercambiadores de calor, los colectores, los enfriadores en seco y los sistemas de monitoreo.
Por qué es importante la calidad del agua en la minería hidráulica
En un sistema típico de minería con enfriamiento líquido, el calor se transfiere a través de un circuito cerrado:
Mineras hidráulicas → Colector de entrada y salida → Estación de bombeo o CDU → Enfriador seco → Circuito de enfriamiento
El líquido debe transferir calor de manera eficiente y, al mismo tiempo, ser compatible con bombas, intercambiadores de calor, filtros, mangueras, válvulas, colectores y tuberías.
Una mala calidad del líquido refrigerante puede provocar:
- Rendimiento reducido en la transferencia de calor
- Mayor caída de presión
- Filtros obstruidos y conductos estrechos
- Desgaste de la junta de la bomba
- Corrosión en el interior de tuberías e intercambiadores de calor
- Temperaturas de alimentación y retorno inestables
- Errores de los sensores
- Riesgo de fugas
- Paradas inesperadas de los mineros
Un sistema puede seguir contando con suficiente capacidad nominal de la CDU, pero no lograr mantener un funcionamiento estable si no se controlan adecuadamente el caudal, la presión, las propiedades químicas del fluido o las condiciones de filtración.
El programa adecuado de tratamiento del agua depende del material del equipo, el tipo de refrigerante, el clima local, los requisitos del fabricante y el diseño del proyecto. El uso directo de agua del grifo sin tratar no debe considerarse una solución universal.
Parámetros clave del agua: pH, conductividad y dureza
pH
El pH influye en el comportamiento de los metales frente a la corrosión y en el desempeño de los inhibidores de corrosión.
Un nivel de pH fuera del rango recomendado por el proveedor del equipo puede aumentar el riesgo de:
- Corrosión de los metales
- Inestabilidad química
- Degradación de los sellos
- Bajo rendimiento del inhibidor
- Falla prematura de un componente
No existe un valor de pH único que sea adecuado para todos los contenedores de minería con enfriamiento por líquido. El valor objetivo correcto debe confirmarse con el proveedor de la CDU, el fabricante del equipo de minería, el proveedor del material de las tuberías y el proveedor de tratamiento del líquido refrigerante.
Conductividad
La conductividad es un indicador importante de los iones disueltos y de la contaminación en el líquido refrigerante.
Un aumento repentino de la conductividad puede indicar:
- Contaminación por agua de reposición
- Desequilibrio químico
- Productos de corrosión
- Contaminación cruzada entre bucles
- Preparación incorrecta del líquido refrigerante
La conductividad debe monitorearse para detectar tendencias, en lugar de verificarse únicamente después de que surja un problema. Cualquier cambio repentino respecto a los valores de referencia del proyecto debe dar lugar a una inspección.
Dureza
La dureza está relacionada principalmente con los iones de calcio y magnesio. Una dureza elevada puede provocar la formación de incrustaciones en las superficies de transferencia de calor y en el interior de los conductos estrechos.
La escalabilidad puede reducir:
- Eficiencia del intercambiador de calor
- Área de flujo
- Rendimiento de la bomba
- Estabilidad al enfriamiento
Por esta razón, dependiendo del diseño, puede ser necesario utilizar agua tratada, agua ablandada, agua desionizada o una mezcla de refrigerante previamente aprobada. La elección final debe basarse en la composición química completa del fluido, no solo en un parámetro del agua.
Otros parámetros que se deben monitorear
Un programa integral de control de la calidad del agua también puede incluir:
- Concentración de cloruro
- Total de sólidos disueltos
- Concentración del inhibidor de corrosión
- Concentración de glicol, cuando corresponda
- Color del líquido y contaminación visible
- Partículas en suspensión
- Contaminación microbiológica en sistemas adecuados
- Temperatura y presión del fluido
El método exacto de prueba y los límites aceptables deben incluirse en los documentos de puesta en servicio del proyecto.
Filtros, bombas e intercambiadores de calor
La gestión de la calidad del agua está estrechamente relacionada con el mantenimiento mecánico.
Filtros
Los filtros protegen las bombas, los colectores, los intercambiadores de calor y las placas de enfriamiento de los mineros contra partículas y residuos de la instalación.
Un plan de mantenimiento de filtros debe tener en cuenta lo siguiente:
- Tipo de filtro y grado de filtración en micras
- Presión diferencial a través del filtro
- Limpieza del fluido después de la puesta en marcha
- Disponibilidad de piezas de repuesto
- Si es posible realizar el mantenimiento del filtro sin apagar por completo el sistema
- Procedimientos seguros de aislamiento y drenaje
Un filtro no debe cambiarse únicamente según una fecha fija del calendario. También se deben tomar en cuenta la presión diferencial, la reducción del flujo, el nivel de contaminación y las instrucciones del fabricante.
Algunos diseños de contenedores de enfriamiento líquido integrado permiten cambiar el filtro sin necesidad de apagar todo el sistema. Esto puede reducir las interrupciones por mantenimiento, pero es necesario confirmar el procedimiento exacto de derivación y aislamiento antes de ponerlo en funcionamiento.
Bombas
Las inspecciones de las bombas deben incluir:
- Caudal
- Presión de succión y de descarga
- Corriente del motor
- Vibraciones y ruidos anormales
- Estado del sello mecánico
- Temperatura del rodamiento
- Rotación de la bomba y estado de la bomba de reserva
- Funciones de alarma y conmutación automática
Es posible que una bomba siga funcionando aunque su rendimiento vaya disminuyendo gradualmente. Comparar los datos de operación actuales con los valores de referencia de la puesta en marcha puede ayudar a identificar problemas en una etapa temprana.
Intercambiadores de calor
Se deben revisar los intercambiadores de calor para verificar lo siguiente:
- Incrustaciones
- Escalado
- Corrosión
- Diferencia de temperatura anómala
- Caída de presión
- Contaminación cruzada entre circuitos
- Señales de fugas internas
Una disminución en el rendimiento de la transferencia de calor puede deberse a la calidad del fluido, un caudal insuficiente, aire atrapado en el circuito o condiciones externas del enfriador seco. Al resolver el problema, se debe evaluar el sistema completo en lugar de reemplazar un componente de inmediato.
Protección contra la congelación y selección del líquido refrigerante
Manejo de la degradación de los materiales
Hay varios factores clave que influyen en la degradación de los materiales:
- Química del agua
- Combinaciones de materiales
- Temperatura
- Velocidad del flujo
- Exposición al oxígeno
- Concentración del inhibidor
- Conductividad eléctrica
- Contaminación
Las tuberías de acero inoxidable no eliminan todos los riesgos de corrosión. Las válvulas, los accesorios, los intercambiadores de calor, los componentes de las bombas, las piezas de aluminio, las piezas de cobre y las conexiones de metales mixtos pueden reaccionar de manera diferente ante el mismo refrigerante.
Un diseño de sistema adecuado debe definir:
- Materiales compatibles
- Composición química del líquido refrigerante aprobada
- Tipo de inhibidor de corrosión
- Método de muestreo
- Procedimiento de recarga
- Procedimiento de drenaje y lavado
No agregues un anticongelante químico de uso general ni uno para automotrices sin antes confirmar su compatibilidad con los mineros, la CDU, los sellos, las bombas, el intercambiador de calor y los sensores de monitoreo.
Protección contra el hielo
Los proyectos en climas fríos requieren una atención especial a la temperatura ambiente mínima y al circuito de enfriamiento exterior.
La protección contra el congelamiento puede incluir:
- Concentración de glicol autorizada
- Cableado de calefacción
- Aislamiento
- Alarmas de baja temperatura
- Protección contra flujo mínimo
- Estrategia de drenaje
- Funcionamiento automático de la bomba
- Procedimientos de puesta en servicio estacional
Agregar demasiado glicol puede aumentar la viscosidad y reducir el rendimiento de la transferencia de calor. Agregar muy poco podría no brindar suficiente protección contra la congelación. La concentración final debe calcularse de acuerdo con la temperatura más baja prevista y los datos del proveedor del refrigerante.
Detección de fugas y monitoreo remoto
Prevenir las fugas es importante, pero detectarlas a tiempo es igual de importante.
Un contenedor de minería con enfriamiento por líquido debe evaluarse en cuanto a:
- Sensores de detección de fugas
- Alarmas de nivel alto y bajo de líquido
- Alarmas de pérdida de presión
- Alarmas de flujo anormal
- Alarmas de desviación de temperatura
- Alarmas de falla de la bomba
- Filtrar alarmas de presión diferencial
- Lógica de apagado de emergencia
- Notificaciones locales y remotas
Un PLC y una interfaz con pantalla táctil pueden ofrecer información en tiempo real a los operadores. El monitoreo remoto puede ayudar al equipo del proyecto a revisar:
- Temperatura de entrada
- Temperatura de retorno
- Caudal
- Presión
- pH
- Conductividad
- Estado de la bomba
- Estado de los aficionados
- Historial de alarmas
- Tendencias operativas
El monitoreo es más útil cuando da lugar a una acción. Por ejemplo:
- Una conductividad elevada debería dar lugar a una inspección de la calidad del agua.
- Un flujo bajo debería dar lugar a una inspección de la bomba, el filtro o la válvula.
- Un aumento en la caída de presión puede indicar que el filtro está obstruido.
- Un aumento en la temperatura de suministro puede indicar una disipación de calor insuficiente o una reducción del flujo.
- Una caída repentina de presión puede indicar una fuga o la entrada de aire.
La estrategia de alarmas debe acordarse durante la etapa de diseño y puesta en marcha. Un sistema de monitoreo sin umbrales de alarma y procedimientos de respuesta claros puede proporcionar datos sin mejorar el tiempo de operatividad.
Lista de verificación para el mantenimiento del sistema de enfriamiento por líquido
Antes de iniciar el sistema
- Verifica el tipo de líquido refrigerante aprobado.
- Limpia el circuito siguiendo el procedimiento de puesta en servicio.
- Elimina los restos de la instalación y las burbujas de aire.
- Realizar pruebas completas de presión y fugas.
- Verifica las posiciones de las válvulas y la dirección del flujo.
- Anota el pH y la conductividad iniciales.
- Anota la temperatura de suministro y la de retorno.
- Anota el caudal y la presión del sistema.
- Verifica la rotación de la bomba y el funcionamiento de la bomba de reserva.
- Prueba todas las alarmas y funciones de emergencia.
- Confirma el acceso al monitoreo remoto.
Diario o por turno
- Verifica la temperatura de entrada y de retorno.
- Revisa el flujo y la presión.
- Revisa las tendencias del pH y la conductividad.
- Revisa el nivel de líquido y si hay fugas visibles.
- Verifica el estado de la bomba y el ventilador.
- Revisa las alarmas activas.
- Revisa si hay ruidos o vibraciones inusuales.
- Verifica el estado de funcionamiento del minero.
Semanal
- Revisa los filtros y los coladores.
- Revisa la presión diferencial del filtro.
- Inspeccione las tuberías, válvulas, colectores y accesorios visibles.
- Revisa si hay signos de corrosión o decoloración.
- Revisa el historial de alarmas.
- Compara los valores operativos con la línea de referencia de puesta en marcha.
- Asegúrate de que haya elementos filtrantes de repuesto disponibles.
Mensualmente o según el plan del proyecto
- Realice una prueba documentada de una muestra del líquido refrigerante.
- Revisa los sellos de la bomba y las conexiones a las que se pueda acceder.
- Revisa los sensores y el estado de la calibración.
- Revisa el rendimiento del intercambiador de calor.
- Revisa los ventiladores y las bobinas del enfriador seco.
- Revisa las conexiones eléctricas y las alarmas del gabinete de control.
- Revisa los datos de monitoreo remoto para detectar tendencias inusuales.
Operación estacional o previa al invierno
- Confirma cuál es la temperatura ambiente más baja prevista.
- Verifica la concentración de glicol o anticongelante si es necesario.
- Revisa el aislamiento y el cableado de calefacción.
- Prueba las alarmas de baja temperatura.
- Confirma los procedimientos de drenaje y protección contra las heladas.
- Vuelve a revisar las tuberías exteriores y las conexiones del enfriador seco.
El intervalo de mantenimiento real debe ajustarse de acuerdo con las condiciones del lugar de instalación, las horas de funcionamiento, la composición química del líquido refrigerante, la calidad del agua, los requisitos del fabricante y los datos históricos.
¿Qué pasa cuando no se controla la calidad del agua?
Es posible que la mala calidad del agua no provoque una falla inmediata. El riesgo suele desarrollarse de manera gradual.
Entre los signos de alerta típicos se incluyen:
- Aumento de la presión diferencial del filtro
- Menor caudal a la misma velocidad de la bomba
- Aumento de la corriente de la bomba
- Temperatura de retorno más alta
- Temperaturas inestables de los mineros
- Alarmas frecuentes de los sensores
- Partículas visibles en el fluido
- Decoloración alrededor de los accesorios
- Necesidad constante de rellenar el líquido de enfriamiento
- Fluctuaciones de presión cada vez mayores
Si se ignoran estas señales, el sistema podría llegar a sufrir:
- Incrustaciones en los intercambiadores de calor
- Canales de enfriamiento obstruidos
- Falla de la bomba
- Fuga en el sello
- Disminución del rendimiento de los mineros
- Apagado de emergencia
- Tiempos de inactividad por mantenimiento más prolongados
El costo total podría ser mucho mayor que el costo del muestreo, la filtración y el mantenimiento preventivo habituales.
¿Qué información sobre el sitio deben proporcionar los compradores?
Antes de elegir un contenedor de minería con enfriamiento líquido, una CDU, un enfriador seco o una estación de bombeo, los compradores deben preparar la siguiente información:
- País y región del proyecto
- Temperatura ambiente mínima y máxima
- Altitud del sitio
- Fuente de agua disponible
- Informe de análisis de la calidad del agua
- Si se requiere anticongelante
- Marca y modelo completo de la minera
- Cantidad de mineros
- Potencia de un solo minero
- Carga total prevista de TI
- Capacidad requerida de la CDU
- Configuración del enfriador seco
- Longitud de la tubería y distancia de instalación
- Ubicaciones de los equipos en interiores y exteriores
- Diferencia de altura entre los equipos
- Monitoreo obligatorio y acceso remoto
- Normas eléctricas locales
- Condiciones de transporte y elevación
- Alcance requerido para la entrega y puesta en marcha
Esta información ayuda al proveedor a evaluar la carga térmica, el caudal, la altura de bombeo, el dimensionamiento de las tuberías, la disipación de calor, las propiedades químicas del fluido y los riesgos ambientales antes de preparar una cotización.
Cómo aborda Drolin Box el mantenimiento de los sistemas de enfriamiento por líquido
Siempre se debe confirmar la configuración exacta para cada proyecto. Sin embargo, el manual de referencia del sistema de enfriamiento por líquido integrado Drolin Box 40HC incluye varias características relacionadas con el funcionamiento y el mantenimiento, entre ellas:
- Control mediante PLC con operación mediante pantalla táctil
- Monitoreo del pH y la conductividad
- Control de frecuencia variable del ventilador
- Funciones de monitoreo remoto y de alarma
- Caudal de la estación de bombeo de al menos 85 m³/h en la configuración de referencia
- Sistema de filtración reemplazable diseñado para su mantenimiento sin necesidad de detener completamente la operación
- Tubería SS304 DN100 en la configuración de referencia
- Temperatura de alimentación del líquido de 35 °C ±1 °C en las condiciones de diseño indicadas
- Configuración del enfriador seco de placas y aletas
- Doce ventiladores de 950 mm en la configuración de referencia indicada
- Capacidad de transferencia de calor de 1300 kW a una temperatura ambiente de 25 °C en las condiciones especificadas en el manual
Estos valores dependen de la configuración específica. La cifra de 1300 kW se refiere a la capacidad de transferencia o disipación de calor en las condiciones de prueba indicadas. No debe considerarse como la carga eléctrica IT universal del contenedor minero.
El diseño final debe verificarse tomando en cuenta el modelo real del minero, la carga térmica total, la temperatura ambiente, las propiedades químicas del líquido refrigerante, el trazado de las tuberías, los requisitos de redundancia y las condiciones locales de instalación.
Conclusión
Un contenedor de minería con enfriamiento líquido confiable requiere algo más que una CDU de alta capacidad. La calidad del agua, la filtración, el control de la corrosión, la protección contra el congelamiento, el rendimiento de las bombas, la limpieza del intercambiador de calor, la detección de fugas y el monitoreo remoto son factores que influyen en el tiempo de funcionamiento a largo plazo.
La mejor estrategia de mantenimiento comienza antes del envío:
- Verifica la composición química del líquido refrigerante.
- Define el plan de pruebas y muestreo.
- Establecer los valores de referencia para la puesta en servicio.
- Configura las alarmas y el monitoreo remoto.
- Prepara los filtros y las piezas de repuesto esenciales.
- Adapta el sistema de enfriamiento al clima del lugar y a la carga de la mina.
- Documenta el procedimiento de respuesta ante lecturas anormales.
Drolin Box puede analizar los requisitos de su proyecto y ayudarle a definir el contenedor de enfriamiento por líquido, la unidad de refrigeración central (CDU), el enfriador seco, la estación de bombeo, las tuberías, el sistema de monitoreo y el alcance de la puesta en marcha más adecuados.
Para solicitar una revisión del proyecto, prepare la información sobre su país, la temperatura ambiente mínima, el modelo y la cantidad de mineros, la potencia prevista, la calidad del agua, la distancia de las tuberías y las funciones de monitoreo requeridas.
