Dimensionamiento de Tanques de Agua para Centros de Datos: Un Método que Parte de la Función
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Dimensionamiento de tanques de agua para centros de datos: un método que parte de la carga
Cada tanque de agua de un centro de datos se dimensiona con los mismos cuatro pasos, sea cual sea su función. Primero, se nombra la función y la demanda que debe satisfacer. Segundo, se establece el caudal determinante y la duración o ventana durante la cual se aplica ese caudal, que para una reserva contra incendios es un caudal multiplicado por una duración, para la reposición de agua de torres de refrigeración es un balance hídrico diario multiplicado por un período de interrupción, y para el almacenamiento de agua enfriada es un caudal multiplicado por el aumento de temperatura que el sistema puede experimentar. Tercero, se resta el volumen que la bomba no puede alcanzar: el volumen muerto por debajo de la succión, el resguardo por encima del nivel máximo de diseño y el volumen que la disposición de trabajo deja varado. Cuarto, se verifica que la geometría seleccionada entregue el volumen restante mientras sigue permitiendo el acceso, el rellenado y la inspección. El método es defendible porque cada número en él puede rastrearse hasta un dato de entrada declarado, y la disciplina que lo hace revisable es nombrar por escrito el caso determinante, ya que un tanque puede satisfacer su aritmética y aun así fallar en la tasa de rellenado, el acceso de mantenimiento o la interfaz con la sala de bombas para el cálculo del tamaño del tanque de agua de un centro de datos.
Por qué un método de dimensionamiento funciona para tres cargas diferentes
Los tres cometidos parecen no tener relación hasta que se examina el cálculo en lugar del equipo. Una reserva contra incendios entrega un caudal durante un período de tiempo, por lo que su tamaño se deriva de una demanda y un tiempo. Un depósito de reposición cubre el agua perdida mientras el suministro no está disponible, por lo que su tamaño se deriva de una tasa de pérdida y una interrupción. Un depósito de agua enfriada absorbe un caudal mientras una máquina está fuera de servicio, por lo que su tamaño se deriva de un caudal y una excursión permitida. En cada caso hay una tasa, un período y una cantidad para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos.
Fijar primero el caudal de diseño evita que el cálculo se haga al revés. Un diseñador que parte de un diámetro elegido para ajustarse al sitio produce un volumen, luego busca un caudal que lo requiera, y el resultado es defendible en un plano e indefendible en una revisión. Partir del caudal de diseño produce los mismos cuatro pasos cada vez, por lo que el método se reutiliza en lugar de reinventarse tanque por tanque para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Paso uno: nombrar el caudal de diseño y la demanda determinante
El caudal de diseño es una declaración breve de lo que hace el tanque y qué sucede si es insuficiente, y es la primera línea del cálculo en lugar de un preámbulo. Para una reserva contra incendios es un caudal en la bomba contra incendios durante la duración que exige el diseño. Para un almacén de reposición es cubrir la pérdida de agua de la planta durante el período en que el suministro no está disponible. Para un almacén de agua enfriada es transportar el caudal del circuito a través de una interrupción del enfriador para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
La demanda determinante es el caso que produce el mayor volumen requerido, no el más familiar. Cuando un proyecto tiene tanto una demanda de rociadores como una demanda de columna de agua, ambas se evalúan según sus propias duraciones en lugar de compararse. Cuando una planta de enfriamiento tiene un balance hídrico de pico de verano y un promedio anual, el pico determina el volumen y el promedio determina el costo operativo. Nombrar el caso evita que uno menor se convierta en el diseño para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Paso dos: establecer la tasa determinante y la duración
La tasa y el período generan la demanda bruta, y cada función las genera de manera diferente. Una reserva contra incendios utiliza el caudal de diseño de los rociadores o de la tubería vertical multiplicado por la duración que requiere la ocupación, con la asignación para mangueras contemplada durante su propio período más corto y luego sumada. Un almacenamiento de reposición utiliza un balance hídrico diario de evaporación, arrastre y purga, multiplicado por la interrupción supuesta. Un almacenamiento de agua enfriada utiliza el caudal transportado multiplicado por la excursión permitida para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos.
Las cifras siguientes son entradas ilustrativas utilizadas para mostrar la aritmética de cada método. No son requisitos del proyecto ni valores estándar, y un cálculo real utiliza el caudal de diseño propio del sitio, los datos de rendimiento de la torre y la excursión permitida para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Carga | Tasa determinante | Periodo o ventana | Demanda bruta |
Reserva de protección contra incendios | Caudal de diseño más margen para mangueras | Duración para la ocupación | Tasa por duración, sumadas |
Reposición de la torre de enfriamiento | Evaporación, arrastre y purga | Interrupción supuesta | Pérdida diaria multiplicada por la interrupción |
Almacenamiento de agua enfriada | Caudal del circuito mantenido durante el evento | Ventana sin conexión o aumento permitido | Caudal multiplicado por la excursión permitida |
Paso tres: reste lo que la bomba no puede alcanzar
La demanda bruta no es el volumen que el tanque debe proporcionar, y se aplican tres deducciones a cada servicio porque pertenecen al tanque y no al servicio. El volumen muerto es el volumen por debajo del nivel de succión o de extracción más bajo, y aumenta con fondos planos y diseños poco profundos. El resguardo es el volumen entre el nivel máximo de agua de diseño y la parte superior del casco. El volumen varado es el agua que la disposición deja inutilizable para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
La aritmética es sencilla y la tentación es no hacerla, porque la deducción suele ser menor que el margen que esperaba un diseñador. De todos modos hay que hacerla, porque el número que la bomba contra incendios o la bomba de llenado puede entregar realmente es el número que el cálculo debe defender. Cuando la deducción cambia la respuesta, revise la geometría en lugar de discutir la deducción a la baja para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Almacenamiento muerto: volumen por debajo del nivel de succión o de la toma más baja para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Resguardo: volumen de la envolvente por encima del nivel máximo de agua de diseño para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Volumen varado: agua detrás de obstrucciones internas para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Tolerancia por sedimentos: profundidad sedimentada antes de la siguiente limpieza para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Exprese cada deducción como un porcentaje del volumen de la envolvente para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Paso cuatro: comprobar la geometría, el acceso y el rellenado
El paso cuatro es donde un cálculo que parecía terminado resulta no estarlo. La verificación geométrica confirma que el diámetro y la altura seleccionados producen el volumen efectivo tras las deducciones, realizada contra el plano en lugar de una hoja de cálculo. La verificación de acceso confirma que una persona puede llegar al interior, a las boquillas y a los instrumentos con el tanque lleno, lo que descarta un diámetro elegido solo para ahorrar peso de placa. La verificación de rellenado confirma que el tanque puede restaurarse dentro del período asumido para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos.
Estas comprobaciones separan un cálculo de dimensionamiento de una solicitud de cotización. Un volumen que no puede rellenarse a la tasa asumida no es una reserva, sea cual sea su capacidad, y un tanque que no puede inspeccionarse no es mantenible en el sentido que asume el plan de operación. Ambas fallas son económicas de corregir durante el dimensionamiento y costosas después del montaje para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Dimensionamiento resuelto: una reserva contra incendios
El ejemplo resuelto utiliza únicamente datos ilustrativos. Un caudal de diseño de 900 galones por minuto mantenido durante 120 minutos da una demanda bruta de 108.000 galones, unos 409 metros cúbicos. Un cuerpo de 9,0 m de diámetro por 8,0 m de altura proporciona unos 509 metros cúbicos nominales, y las deducciones dejan una capacidad efectiva por encima del requisito. El ejercicio muestra el orden de los pasos, no una respuesta de proyecto para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Elemento | Valor ilustrativo | Base |
Caudal y duración de diseño | 900 gpm durante 120 min | Entrada ilustrativa |
Demanda bruta | 108.000 gal, aproximadamente 409 m3 | Tasa por duración |
Volumen nominal del cuerpo | Aproximadamente 509 m3 | 9,0 m por 8,0 m de alto |
Menos almacenamiento muerto | Aproximadamente 19 m3 | 0,30 m sobre 63,6 m2 de fondo |
Menos bordo libre | Aproximadamente 29 m3 | 0,45 m sobre 63,6 m2 de fondo |
Capacidad efectiva | Aproximadamente 461 m3 | Carcasa menos deducciones |
Cálculo de dimensionamiento: una reserva de reposición para torre de enfriamiento
El segundo ejemplo utiliza una torre que circula 1.200 metros cúbicos por hora con evaporación del 0,8 por ciento, arrastre del 0,1 por ciento y purga establecida por cuatro ciclos de concentración. Esa tasa de pérdida se aplica a la interrupción supuesta, y luego se toman las deducciones. La comprobación que más importa está al final: una línea de llenado de 30 metros cúbicos por hora restaura el volumen en menos de un día, más tiempo que la interrupción supuesta, por lo que el arreglo de rellenado lo decide para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Elemento | Valor ilustrativo | Base |
Caudal de circulación | 1.200 m3/h | Entrada ilustrativa |
Evaporación más deriva | 10,8 m3/h | 0,8 más 0,1 por ciento del caudal |
Purga | 3,6 m3/h | Pérdida por ciclos menos uno |
Tasa de pérdida total | 14,4 m3/h | La suma de las tres pérdidas |
Reserva ante la interrupción | Aproximadamente 691 m3 | Tasa de pérdida en 48 h |
Capacidad efectiva, verificación de rellenado | Aproximadamente 660 m3, llenado de 30 m3/h | Deducciones, luego recuperación |
Dimensionamiento resuelto: un almacén de agua enfriada
El tercer ejemplo transporta 500 metros cúbicos por hora a través del almacén mientras una máquina está fuera de línea, con una excursión de temperatura de 3 kelvin permitida durante 30 minutos. La energía a absorber es el caudal multiplicado por el calor específico del agua y la excursión permitida, y el volumen requerido se deriva de la diferencia de temperatura utilizable que la estratificación puede mantener. El cálculo concluye confirmando que las disposiciones de estratificación lo respaldan para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Elemento | Valor ilustrativo | Base |
Flujo y excursión permitida | 500 m3/h, 3 K en 30 min | Entrada ilustrativa |
Energía a absorber | Aproximadamente 3,14 GJ | Caudal, calor específico y excursión |
Diferencia de temperatura utilizable | 5 K | Estratificación que mantiene el depósito |
Volumen requerido | Aproximadamente 150 m3 | Energía sobre calor específico y diferencia |
Comprobaciones de geometría y estratificación | 9,0 m por 3,5 m, disposición del difusor | Volumen, diferencia protegida |
Las comprobaciones que fallan tras la aritmética y cómo presentar el cálculo
Las fallas recurrentes son lo suficientemente consistentes como para nombrarlas. Una tasa de recarga que no puede restaurar el volumen dentro de la interrupción asumida es la más común, porque el volumen del tanque y la línea de llenado generalmente son dimensionados por partes diferentes. Una holgura de acceso para mantenimiento adecuada en el plano pero bloqueada por el trazado de tuberías es la segunda. Un supuesto de cimentación nunca confirmado contra el informe geotécnico es la tercera. Un listado de boquillas que no coincide con la interfaz de la planta es la cuarta para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos.
Presentar el cálculo a un revisor es una cuestión de estructura más que de extensión. Primero van las entradas con su fuente, luego la aritmética en una forma que pueda verificarse línea por línea, después las deducciones y el caso determinante nombrado en una sola frase, y por último las cuatro comprobaciones con sus resultados. Una suposición presentada como un valor medido es lo que más rápido hace perder confianza en el cálculo del tamaño del tanque de agua de un centro de datos
· Primero las entradas, con la fuente y una etiqueta si es una suposición para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Aritmética mostrada en su totalidad, unidades mantenidas en cada línea para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Deducciones enumeradas con la fracción del volumen del depósito que cada una representa para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Caso determinante nombrado en una frase junto al volumen que produce para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
· Comprobaciones de rellenado, acceso, cimentación e interfaz con un resultado de aprobado o suspenso para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Estudio de caso del proyecto
Entrega de referencia para este cometido, citada de la biblioteca de proyectos verificados. Nivel de coincidencia C. Una entrega de múltiples tanques de tamaños mixtos, citada para mostrar cómo un volumen dividido o compartimentado se expresa como un total frente a un desglose por tanque. No se utiliza como entrada para los cálculos desarrollados en este artículo: cada cifra de esos ejemplos es una entrada ilustrativa para demostrar el método, tal como se detalla para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos.
ID del proyecto | País | Producto | Capacidad | Número de tanques | Dimensiones | Finalización | Alcance del suministro |
MDV-POT-11672 | Maldivas | Tanque atornillado de acero revestido de vidrio (GFS) | 11.672 m3 | 23 | Diámetros mixtos: φ9,94 × 10,2 m, φ9,17 × 9,0 m, φ10,7 × 10,8 m y otros, 23 tanques | No registrado en la fuente disponible | No registrado |
Una entrega de varios tanques de tamaño mixto, citada para mostrar cómo un volumen dividido o compartimentado se expresa como un total frente a un desglose por tanque. No se utiliza como entrada para los cálculos desarrollados en este artículo: cada cifra de esos ejemplos es una entrada ilustrativa para demostrar el método, tal como se detalla para el cálculo del tamaño del tanque de agua de un centro de datos.
Preguntas frecuentes
P1. ¿Por qué un método de dimensionamiento funciona para tres funciones diferentes?
Porque cada función se reduce a un caudal, un período y una cantidad que el tanque debe suministrar: una reserva contra incendios suministra un caudal durante una duración, un almacén de reposición cubre una tasa de pérdida durante una interrupción, un almacén de agua enfriada transporta un caudal durante una interrupción, tal como se detalla para el cálculo del tamaño del tanque de agua de un centro de datos.
P2. ¿Por qué nombrar la función es el primer paso?
Porque el deber determina para qué es el cálculo y cuál es la consecuencia de quedarse corto, y ambos impulsan la demanda determinante. También evita el enfoque inverso de elegir un diámetro que se ajuste al sitio y encontrar un deber que lo justifique para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
P3. ¿Cómo se establecen la tasa y la duración determinantes?
A partir de la base de diseño y no del estándar del tanque. Una reserva contra incendios toma el caudal de diseño de los rociadores o de la tubería vertical y la duración que requiere la ocupación. Un almacén de reposición toma el balance hídrico diario y la interrupción supuesta. Un almacén de agua enfriada para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
P4. ¿Cómo se resta el agua que la bomba no puede alcanzar?
Se aplican tres deducciones a cada cometido porque pertenecen al tanque y no al cometido: almacenamiento muerto por debajo del nivel de succión o de la toma más baja, resguardo por encima del nivel máximo de agua de diseño, y volumen varado detrás de obstrucciones internas. Se añade una tolerancia por sedimentos cuando el tanque se limpia de forma cíclica para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
P5. ¿Por qué la geometría, el acceso y el rellenado van al final?
La geometría confirma que el diámetro y la altura producen el volumen efectivo tras las deducciones. El acceso confirma que una persona puede llegar al interior y a las boquillas en un tanque lleno. El rellenado confirma que el tanque puede restaurarse dentro de la interrupción asumida, la comprobación que más a menudo falla en el cálculo del tamaño del tanque de agua de un centro de datos
P6. ¿Cómo funciona un ejemplo de dimensionamiento de reserva contra incendios?
El ejemplo ilustrativo multiplica un caudal de diseño de 900 gpm por 120 minutos para dar 108.000 galones, unos 409 metros cúbicos de demanda bruta. Una envolvente de 9,0 m de diámetro por 8,0 m de altura da unos 509 metros cúbicos nominales, de los cuales 19 metros cúbicos de almacenamiento muerto y 29 para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
P7. ¿Cómo funciona un ejemplo de dimensionamiento de reposición de refrigeración?
El ejemplo ilustrativo considera una circulación de 1.200 metros cúbicos por hora con evaporación del 0,8 por ciento, arrastre del 0,1 por ciento y purga establecida por cuatro ciclos de concentración, lo que da una pérdida total de 14,4 metros cúbicos por hora, tal como se detalla para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos.
P8. ¿Cómo funciona un ejemplo de dimensionamiento de un almacenamiento de agua enfriada?
El ejemplo ilustrativo maneja 500 metros cúbicos por hora mientras una máquina está fuera de línea con una excursión de 3 kelvin permitida durante 30 minutos, lo que da aproximadamente 3,14 GJ para absorber. Dividir entre el calor específico del agua y una diferencia utilizable de 5 kelvin da aproximadamente 150 metros cúbicos de almacenamiento para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
P9. ¿Qué se verifica después de realizar los cálculos?
Cuatro cosas en la práctica. La tasa de recarga debe restaurar el volumen dentro de la interrupción asumida. El acceso de mantenimiento debe llegar al interior, a las boquillas y a los instrumentos en un tanque lleno. Las cargas sobre la cimentación deben confirmarse con el informe geotécnico. El programa de boquillas debe coincidir con la interfaz de la planta para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
P10. ¿Cómo debe presentarse el cálculo a un revisor?
Primero las entradas, cada una con su fuente y etiquetada como supuesto cuando lo sea. Luego la aritmética completa con las unidades arrastradas en cada línea, las deducciones con la fracción del volumen del cuerpo que representa cada una, el caso determinante nombrado en una frase y las cuatro comprobaciones para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Un cálculo defendible del dimensionamiento del tanque de un centro de datos tiene los mismos cuatro pasos en cada cometido: indicar el cometido y su demanda determinante, establecer el caudal y el período, restar el volumen que la bomba no puede alcanzar y, después, verificar la geometría, el acceso y el rellenado. La disciplina que separa un cálculo que un revisor puede comprobar de uno que solo indica un número es nombrar por escrito el caso determinante, porque un tanque puede cumplir su aritmética y aun así fallar en el caudal de rellenado, en el acceso de mantenimiento o en la interfaz con la sala de bombas. Las correcciones que siguen rara vez consisten en un tanque más grande. Más a menudo son una deducción menor, un diámetro diferente, una línea de llenado mayor o un programa de boquillas resuelto antes de construir la envolvente, y las cuatro son mucho más económicas de obtener en la etapa de dimensionamiento que en la etapa de montaje para el cálculo del tamaño del tanque de agua de un centro de datos.
Habla con un ingeniero
Envíe el servicio para cada tanque, el medio y cualquier límite de calidad del agua, la base de diseño que está utilizando o la demanda a partir de la cual pretende calcular, el período de duración o interrupción asumido, la excursión de temperatura permitida para el servicio de agua enfriada, la huella disponible del sitio con las rutas de acceso, la disposición y el caudal de la línea de llenado, y la información geotécnica y de la platea. Devolveremos un cálculo de dimensionamiento para cada tanque mostrando las entradas con sus fuentes, la aritmética completa, las deducciones de almacenamiento muerto y bordo libre con su fracción del volumen del casco, el caso gobernante nombrado, la geometría que entrega el resultado, las verificaciones de rellenado y acceso, y el programa de boquillas que las interfaces requieren para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos
Acerca de Center Enamel
Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) es un fabricante profesional dedicado al diseño y fabricación de tanques de almacenamiento atornillados desde 2008. La gama de productos incluye tanques de vidrio fundido a acero (GFS), tanques de epoxi unido por fusión (FBE), tanques de acero inoxidable, tanques de acero galvanizado y cúpulas geodésicas de aluminio, junto con soporte técnico EPC y accesorios para tanques. La producción se realiza bajo ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001, y la gama de productos está certificada según NSF/ANSI 61, WRAS, CE y EN 1090, ISO 28765, AWWA D103-09 y NFPA donde la aplicación lo requiera. La empresa posee cerca de 200 patentes de esmaltado, opera una base de producción de 150.000 m2, produce aproximadamente 300.000 placas de acero recubiertas de esmalte al año, ha completado más de 30.000 proyectos instalados y ha enviado tanques a más de 100 países. La capacidad de diseño de ingeniería cubre volúmenes de tanques de hasta 60.000 m3, según se detalla para el cálculo del tamaño del tanque de agua del centro de datos.
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