1. Introducción
Los laboratorios nacionales administrados por el Departamento de Energía (Department of Energy, DOE) a menudo tienen sistemas de refrigeración, supercomputadoras y calderas extensos que necesitan operar con la máxima eficiencia para cumplir con los objetivos de investigación críticos. Estas instalaciones requieren una variedad de soluciones personalizadas de tratamiento de agua para mantener la eficiencia operativa y preservar sus activos.
Un laboratorio nacional en el sur de los Estados Unidos estaba luchando con problemas de rendimiento en aplicaciones de calefacción y refrigeración de procesos y necesitaba asistencia con proyectos ambientales para mejorar la descarga de aguas residuales y la conservación del agua. Como consultor preferido de tratamiento de agua para el DOE, ChemTreat empleó tecnologías de última generación y proporcionó apoyo técnico y analítico para abordar las necesidades del laboratorio.
Los sistemas abordados incluyen:
- Sistemas abiertos de torre de enfriamiento recirculante
- Bucles de enfriamiento para supercomputadoras
- Sistemas de enfriamiento de circuito cerrado
- Sistemas de vapor y condensado
Los proyectos ambientales incluyen:
- Reducción de fosfato en la descarga de aguas residuales
- Conservación del agua en sistemas de enfriamiento
2. Mejorar el rendimiento del sistema de enfriamiento
2.1 Abordar las ineficiencias en las torres de enfriamiento de recirculación abierta
2.1.1 Descripción del proyecto
El laboratorio opera varios sistemas grandes de agua recirculante abierta responsables de enfriar los equipos críticos de investigación y las supercomputadoras de centros de datos. Estos sistemas estaban sucios con depósitos minerales que afectaron significativamente la transferencia de calor y la eficiencia de enfriamiento, y contribuyeron a una mayor corrosión del metal y actividad microbiológica.
2.1.2 Solución
Para abordar estos problemas, el equipo de Investigación y Desarrollo de ChemTreat desarrolló una solución de tratamiento utilizando tecnologías de dispersante polimérico y de inhibición de corrosión Quadrasperse®, específicamente diseñadas para satisfacer las necesidades únicas de esta instalación.
2.1.3 Resultados
Después de aplicar nuestro programa de tratamiento diseñado a medida, se eliminaron los depósitos minerales de las superficies de llenado de la torre de enfriamiento y del intercambiador de calor, lo que mejoró significativamente la eficiencia de transferencia de calor y redujo el riesgo de corrosión por depósitos insuficientes y la actividad microbiológica.
Durante más de 10 años, los sistemas han permanecido libres de depósitos minerales y han exhibido un excelente control de la corrosión y la actividad microbiológica.
2.2 Mejora del rendimiento de enfriamiento de la supercomputadora
2.2.1 Descripción del proyecto
La instalación tiene muchas aplicaciones de enfriamiento por computadora con CPU enfriadas por agua, incluida una gran supercomputadora recientemente construida que no pudo pasar las pruebas de velocidad debido al mal rendimiento del enfriamiento.
Los bucles de enfriamiento de la supercomputadora se habían ensuciado fuertemente con el crecimiento biológico, la incrustación mineral y otros aditivos, lo que impidió que la supercomputadora alcanzara los cálculos máximos esperados por segundo para los que fue diseñada.
Los métodos tradicionales de tratamiento de enfriamiento agregan inhibidores de película, como silicatos, para controlar la corrosión, y biocidas para mitigar problemas microbiológicos. Sin embargo, los sistemas de enfriamiento de supercomputadoras tienen necesidades ligeramente diferentes.
2.2.2 Solución
ChemTreat desarrolló CL2001, un producto diseñado específicamente para aplicaciones de CPU, para tratar los bucles de enfriamiento de la supercomputadora del laboratorio. Esta metodología de tratamiento adopta un enfoque más holístico, evitando los inhibidores que pueden causar contaminación mientras se implementa un protocolo patentado para controlar la corrosión y la actividad microbiológica.
2.2.3 Resultados
El enfriamiento de la CPU en el sitio se ha optimizado con el tratamiento CL2001 y la supercomputadora ha pasado la prueba de velocidad. Las pruebas de esfuerzo están en curso y se espera que el laboratorio acepte la propiedad de la supercomputadora del fabricante en los próximos meses.
2.3 Abordar la contaminación y la corrosión en los sistemas de enfriamiento de circuito cerrado de aluminio
2.3.1 Descripción del proyecto
El sistema de circuito cerrado estaba experimentando eventos de contaminación que condujeron a la corrosión de depósitos insuficientes en equipos de aluminio, lo que redujo la eficiencia de transferencia de calor.
2.3.2 Solución
La instalación comenzó a utilizar el inhibidor de corrosión multimetálico patentado FlexPro® de ChemTreat, diseñado específicamente para aplicaciones de aluminio. El nuevo inhibidor tiene un pH neutro, lo que permite que los sistemas de enfriamiento funcionen dentro de un rango de pH aceptable.
2.3.3 Resultados
Gracias a la aplicación del inhibidor de corrosión patentado FlexPro, el circuito de agua helada ahora está libre de sólidos suspendidos causados por subproductos de corrosión. La claridad del agua es excelente, y la transferencia de calor y la eficiencia de enfriamiento han mejorado enormemente. La corrosión del aluminio se redujo de >10 mpy a <0,1 mpy.
2.4 Mejorar el rendimiento del sistema de vapor
2.4.1 Descripción del proyecto
El vapor se utiliza en toda la instalación para calentar diversas aplicaciones. Los experimentos de investigación que utilizaron inyección de vapor vivo habían prohibido previamente el uso de aditivos de tratamiento químico en los sistemas de vapor y condensado.
Los sistemas no tratados estaban experimentando fallas de componentes y tuberías como resultado de una corrosión grave. Se requirieron costosos sistemas de filtración e intercambio de iones para evitar que los productos de corrosión por condensado se depositaran en las superficies de transferencia de calor de la caldera.
2.4.2 Solución
Con la eliminación de las preocupaciones con respecto a la presencia de aditivos químicos en los sistemas de vapor y condensado, ChemTreat inició un programa de tratamiento para minimizar la corrosión de equipos y tuberías y reducir el riesgo de depósitos de productos de corrosión en los sistemas de calderas.
2.4.3 Resultados
Con una mejor protección contra la corrosión, la concentración de hierro condensado se redujo a <5 ppb, lo que elimina la necesidad de operar costosos sistemas de filtración e intercambio de iones. Los costos de mantenimiento asociados con el reemplazo de equipos y tuberías se han reducido significativamente.
3. Proyectos de sostenibilidad de valor agregado
Además de tratar los problemas experimentados por los diversos sistemas de agua del laboratorio, ChemTreat implementó varios programas para ayudar a las instalaciones a cumplir con los objetivos ambientales.
3.1 Reducción del fosfato en la descarga de aguas residuales
A solicitud del equipo de cumplimiento ambiental del laboratorio, ChemTreat formuló específicamente un producto avanzado de control de deposición y corrosión del agua de enfriamiento libre de fosfato y aprobado para su descarga en corrientes naturales.
3.2 Proyecto de conservación del agua
Mediante el uso de un inhibidor de corrosión de aluminio patentado y de última generación, ChemTreat ayudó al laboratorio con un proyecto de conservación de agua de enfriamiento de circuito cerrado, que ahorró 34 millones de galones de agua por año y protegió el equipo de investigación crítico.
4. Conclusión
La experiencia en tratamiento de agua y las soluciones personalizadas de ChemTreat ayudaron a un laboratorio nacional a mejorar la eficiencia de sus sistemas de agua y lograr sus objetivos ambientales.
Los resultados de esta asociación han producido los siguientes beneficios para el centro:
- Los sistemas de torres de enfriamiento se han mantenido libres de depósitos minerales y han mostrado un excelente control microbiológico y de corrosión durante más de una década
- Las mejoras en el tratamiento de enfriamiento de CPU ayudaron a la supercomputadora de la instalación a pasar la prueba de velocidad
- La reducción de la corrosión del aluminio en el circuito cerrado mejoró la calidad del agua y la eficiencia de transferencia de calor
- La reducción de las concentraciones de hierro en el sistema de condensado dio como resultado menores costos operativos asociados con los procesos de intercambio y filtración de iones, así como el reemplazo de equipos
Acerca de ChemTreat, proveedor preferido del DOE
Con sede en Richmond, Virginia, ChemTreat es una de las empresas de tratamiento de aguas industriales más grandes y de más rápido crecimiento. Creamos asociaciones duraderas y valor sustentable, alineando toda nuestra organización alrededor de la meta común de hacer que nuestros clientes logren mayor éxito.
ChemTreat tiene el honor de ser un proveedor preferido con un acuerdo de pedido básico para el DOE y su equipo integrado de compras de contratistas. Ofrecemos las mejores soluciones de tratamiento de agua en su clase para los sitios del DOE en los EE. UU.
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