Aplicaciones industriales

Sistemas de Enfriamiento Industriales

Sistemas de Enfriamiento Sustentable: El Futuro del Enfriamiento Industrial

Crystal Lagoons ha desarrollado y patentado un sistema de enfriamiento sustentable para procesos industriales, tales como centrales termoeléctricas, data-centers, fundiciones y fábricas de papel, entre otras. El sistema consiste en una laguna de enfriamiento que se construye en conexión a un proceso industrial en circuito cerrado, de manera de proveer agua de alta calidad para su etapa de enfriamiento.

Esta tecnología tiene diversas ventajas sobre otras tecnologías convencionales, como el “enfriamiento de un paso”, que corresponde a sistemas de enfriamiento abiertos que dañan el medioambiente, debido a la captación de grandes volúmenes de agua que son sacados directamente de fuentes naturales y posteriormente descargados a mayor temperatura de vuelta a la fuente. Esto genera contaminación térmica y además tiene ventajas cuando se compara con torres de enfriamiento que tienen un alto consumo de agua y energía, junto con grandes costos operacionales.

Adicionalmente, las tecnologías convencionales desperdician enormes cantidades de calor residual, mientras que la tecnología Crystal Lagoons permite recuperar grandes porciones de energía que hoy se pierde y utilizar esa energía para procesos como calefacción de invernaderos, calefacción residencial y procesos de secado, entre otros. Incluso, se puede utilizar para generar lagunas temperadas para fines recreacionales durante todo el año, algo nunca antes visto en el mundo, entregando un valor adicional a cada proyecto. Además, se puede usar el calor residual para desalinizar el agua sin energía adicional, utilizando la tecnología de destilación por membrana de Crystal Lagoons, lo que ayudaría a solucionar uno de los mayores problemas del mundo: la escasez de agua.

SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE UN PASO:

La mayoría de las centrales termoeléctricas en el mundo usan sistemas de enfriamiento de un paso, los cuales requieren captar grandes volúmenes de agua directamente del mar o fuentes naturales (ríos, lagos, etc.). Este sistema abierto produce un daño ambiental severo durante la captación de agua, ya que muchos organismos quedan atrapados en los sistemas, causando su muerte. También, durante el proceso de descarga de agua, debido a que el sistema opera en ciclo abierto, el agua caliente se descarga de vuelta en el mar, ríos, lagos, etc., generando polución térmica y afectando el ecosistema marino.

WET COOLING TOWERS:

La alternativa actual al sistema de un paso es el uso de torres de enfriamiento húmedas. Este sistema opera transfiriendo el calor residual a la atmósfera, mediante un intercambio de calor entre el agua caliente y el aire que se encuentra dentro de las chimeneas de evaporación contenidas en las torres. La instalación y operación de esta tecnología tiene altos costos, ya que tiene un gran consumo de energía, debido al uso de enormes bombas y ventiladores. Adicionalmente, las torres disipan el calor mediante evaporación, donde las altas tasas de este proceso resultan en un gran consumo de agua. Finalmente, las torres de enfriamiento son propensas al fenómeno de “drift” (correspondiente a gotas de agua con alta concentración de aditivos que son acarreadas por el aire y que caen en terrenos aledaños). Además, requieren una purga constante de agua para mantener la calidad de ésta en las torres, lo que adicionalmente aumenta el consumo de agua, ya que se necesitan grandes volúmenes para su relleno.

La Solución: Tecnología De Enfriamiento Sustentable De Crystal Lagoons

Crystal Lagoons ha desarrollado y patentado un innovador sistema de enfriamiento sustentable y en ciclo cerrado para procesos industriales. Este sistema puede ser utilizado por centrales termoeléctricas, fábricas de papel, refinerías, plantas de concentración solar, fundiciones y data-centers, entre otras, disipando el calor residual mediante el uso de lagunas cristalinas en un ciclo cerrado de enfriamiento.

El sistema de enfriamiento sustentable de Crystal Lagoons opera mediante la captación de agua de alta calidad, desde una laguna cristalina para alimentar el ciclo de enfriamiento del proceso industrial. El agua de enfriamiento absorbe calor a medida que pasa por el proceso industrial y luego es descargada de vuelta a la laguna, completando así el ciclo cerrado. El agua se enfría a medida que circula a través de la laguna cristalina, donde el calor se disipa mediante evaporación, conducción, convección y radiación.

Comparado con sistemas de enfriamiento de un paso, nuestra tecnología de bajo costo y en ciclo cerrado no sólo elimina el impacto ambiental, sino que también elimina el problema de biofouling, que se encuentra en la mayoría de los sistemas de enfriamiento abiertos. Nuestra tecnología patentada de tratamiento de agua mantiene una óptima calidad, reduciendo significativamente los costos de mantención de equipos. Además, la tecnología de enfriamiento permite recuperar grandes cantidades de calor residual de procesos industriales que hoy se pierden, para utilizarlo en diferentes procesos.

Comparado con las torres de enfriamiento, las lagunas de enfriamiento sustentable tienen menor consumo de agua y energía, generando además una reserva de agua de alta calidad para la central, desarrollando un atractivo estético y recreacional nunca antes visto.

Además, como el agua caliente se descarga en ciclo cerrado de vuelta a la laguna, ésta se tempera y luego se puede utilizar en procesos tales como desalinización por membranas, calefacción residencial y de invernaderos, procesos de secado de materiales o directamente para su uso en lagunas temperadas todo el año, para fines recreacionales. También, se puede usar el calor residual de nuestras lagunas de enfriamiento sustentables para desalinizar agua sin energía adicional, produciendo agua dulce con energía que generalmente se pierde.

Es importante mencionar que esta tecnología ha sido patentada en Estados Unidos bajo el programa "Green Fast Track" (tecnologías verdes), de la Oficina de Patentes de ese país, donde tan sólo una de 1.500 patentes es concedida, lo que confirma la naturaleza sustentable de nuestras lagunas de enfriamiento.

BENEFICIOS DE LA TECNOLOGÍA DE ENFRIAMIENTO SUSTENTABLE CRYSTAL LAGOONS

UTILIZACIÓN DEL CALOR RESIDUAL: En las plantas termoeléctricas convencionales a carbón, sólo un tercio de la energía es transformada en electricidad, mientras que los otros dos tercios se pierden en el medio ambiente a través del calor residual. Por ende, grandes cantidades de energía térmica en forma de grandes volúmenes de agua caliente se desperdician, principalmente a través de sistemas de enfriamiento. Se estima que la totalidad de energía térmica desperdiciada por procesos industriales es hasta 10 veces mayor que la energía producida por energías renovables, tales como plantas fotovoltaicas y eólicas. Adicionalmente, si pudiéramos utilizar todo el calor residual de centrales térmicas, las emisiones de dióxido de carbono (CO2) se reducirían en 50%. La tecnología de enfriamiento sustentable de Crystal Lagoons permite capturar el calor residual de estos procesos y utilizarlo en diferentes aplicaciones, como desalinización térmica, calefacción residencial y de invernaderos, pre-calentar fluidos y procesos de secado, entre otros.

VALOR RECREACIONAL: La tecnología de enfriamiento de Crystal Lagoons puede ser complementada con proyectos inmobiliarios, generando lagunas cristalinas temperadas durante todo el año para fines recreacionales, llevando vida de playa caribeña a cualquier lugar del mundo. Las lagunas de Crystal Lagoons tienen una alta calidad de agua y son ideales para practicar deportes náuticos, tales como kayak y navegación, además del nado y el baño, siendo una atracción visual única. Las lagunas aumentan el valor de las comunidades aledañas, beneficiando el turismo y la economía local. Además, en climas fríos, se pueden utilizar domos cerrados para crear un paraíso de playa idílica utilizando el calor de centrales termoeléctricas para proveer una laguna temperada y también para calentar el aire y crear un micro-clima dentro del domo.

CASO DE ESTUDIO: PRIMERA PLANTA EN OPERACIÓN UTILIZANDO LA TECNOLOGÍA DE ENFRIAMIENTO CRYSTAL LAGOONS

La laguna de enfriamiento sustentable San Isidro fue la primera de su tipo en el mundo, siendo parte de una central termoeléctrica de ciclo combinado perteneciente a Endesa (una subsidiaria de Enel de Italia). Crystal Lagoons realizó el diseño, la supervisión de la construcción, el comisionamiento y la operación de la Laguna de Enfriamiento San Isidro. Esta enfriaba una porción del agua de la planta, la cual operaba utilizando torres de enfriamiento alimentadas con agua de pozo.

Esta experiencia, y el proyecto en general, validó las simulaciones computacionales, pruebas de laboratorio y de análisis de la tecnología de enfriamiento. Además, facilitó las pruebas empíricas de la capacidad de disipación de calor de la laguna. Los resultados confirmaron la capacidad de la tecnología de enfriamiento sustentable.

Asimismo, los análisis de calidad del agua confirmaron sus altos estándares, que eliminan las incrustaciones y el biofouling que se adhiere a las tuberías y a los diferentes equipos. La laguna de enfriamiento también provee una característica importante a la central, generando una reserva de agua de buena calidad, además de una mejora estética a una porción de tierra que no se utiliza, combinando usos industriales y recreacionales.

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO INDUSTRIAL

COMPARADO CON SISTEMAS DE UN PASO:

  • Permite utilizar grandes cantidades de energía térmica que los procesos industriales actualmente desperdician y que normalmente es descargada en el mar, de manera de aprovecharla en diversas aplicaciones, como destilación por membrana para producción de agua potable (desalinización sin uso adicional de energía), para temperar la laguna con fines recreacionales, para calefacción residencial e industrial y procesos de secado, entre otros.
  • Elimina el daño ambiental asociado con la captación de agua directamente desde el mar (u otros cuerpos de agua), la cual afecta negativamente la flora y fauna marina.
  • Evita la polución térmica y la alteración al ecosistema marino, causado por la descarga de agua caliente al mar (u otros cuerpos de agua).
  • Elimina el biofouling, reduciendo costos de mantención y aumentando la eficiencia de transferencia de calor.
  • Provee beneficios a la comunidad, utilizando la laguna para fines recreacionales.
  • Permite ubicar las centrales lejos de fuentes de agua naturales (como el mar) y cerca de los centros de demanda (las ciudades).
  • Permite el uso de cualquier tipo de agua (dulce, de mar, salobre, etc.)

COMPARADO CON TORRES DE ENFRIAMIENTO:

  • Permite utilizar grandes cantidades de energía térmica que los procesos industriales actualmente desperdician, y la que es normalmente descargada en el mar, de manera de utilizarla en diversas aplicaciones, como destilación por membrana para producción de agua potable (desalinización sin uso adicional de energía), temperar la laguna para fines recreacionales, calefacción residencial e industrial y procesos de secado, entre otros.
  • Bajos costos de capital.
  • Bajo consumo de energía, ya que no requiere ventiladores.
  • Bajo consumo de agua.
  • No genera drift (gotas de agua con alta concentración de químicos que escapan de las torres y caen en terrenos aledaños).
  • Elimina el biofouling, lo que reduce los costos de mantención y aumenta la eficiencia de transferencia de calor.
  • No genera una pluma visible.
  • Genera ventajas estéticas.
  • Provee beneficios a la comunidad al utilizar la laguna para fines recreacionales.

Sistemas de Enfriamiento Industriales

Aplicaciones de Aire Acondicionado y Calefacción: Reduciendo el Consumo Energético en Hasta Un 50%

Crystal Lagoons ha desarrollado una tecnología que permite mantener grandes cuerpos de agua con excelente calidad de agua, a muy bajos costos, y que pueden ser construidos cerca de instalaciones residenciales o industriales para proveer un medio de transferencia de calor estable para bombas de calor, entregando aire acondicionado o calefacción a muy bajos costos, reduciendo hasta un 50% del consumo de energía comparado con sistemas convencionales.

Los sistemas convencionales de calefacción y aire acondicionado operan transfiriendo calor al aire exterior, por medio de sistemas de bombas de calor. Sin embargo, el agua tiene alrededor de 4 veces más capacidad de transferencia de calor que el aire, por lo que utilizar agua para el enfriamiento o calefacción de espacios es más eficiente que utilizar aire.

La solución de Crystal Lagoons provee lagunas cristalinas con excelente calidad de agua a bajos costos, las cuales son construidas al lado de comunidades residenciales o edificios comerciales (hoteles, aeropuertos, etc.), de manera de entregar agua de alta calidad para transferir calor y proveer aire acondicionado o calefacción a dichos espacios, ahorrando hasta un 50% de energía, comparado con sistemas convencionales. Dichas lagunas también se pueden utilizar para fines recreacionales, mejorando la estética local.

Sistemas de Enfriamiento Industriales

La Nueva Revolución: Desalinización de Agua Sin Energía

Como un sub-producto del sistema de enfriamiento sustentable, donde una laguna de enfriamiento está conectada a una central termoeléctrica que opera en circuito cerrado, se genera agua caliente de alta calidad. Dicho flujo de agua puede ser utilizado directamente desde la laguna para producir agua dulce mediante un proceso de destilación por membrana, sin requerir energía adicional. Esta tecnología promete ser una gran innovación para el mundo.

Crystal Lagoons ha desarrollado una tecnología revolucionaria para el uso de grandes cantidades de energía térmica que hoy se desperdicia en procesos industriales, la que puede generar un impacto mundial mediante la producción de agua dulce sin energía.

En el mundo existen más de 50.000 centrales termoeléctricas y otro tipo de plantas industriales que actualmente desperdician enormes cantidades de energía. Esto, principalmente a través de sus sistemas de enfriamiento, en forma de grandes volúmenes de agua a temperaturas relativamente bajas, generalmente referido como “Calor residual de baja calidad”. Se estima que la energía residual que se pierde desde procesos industriales es 10 veces mayor que la producción de energías renovables (como centrales fotovoltaicas y eólicas). Además, el World Economic Forum ha anunciado que la crisis del agua es el riesgo global #1, basado en su impacto en la sociedad.

Crystal Lagoons ha desarrollado una tecnología que permite el uso de grandes cantidades de calor residual de procesos industriales para producir agua dulce, a través de la destilación por membranas, a muy bajos costos, proveyendo una posible solución al problema más importante del mundo.

La destilación por membrana es una tecnología de desalinización que opera mediante una gradiente de temperatura que permite extraer agua dulce desde el agua caliente salada. La tecnología consiste en el vapor de agua que pasa a través de una membrana, forzado por la diferencia de temperatura de flujos a ambos lados de ésta. La tecnología requiere agua de mar a altas temperaturas y de gran calidad para evitar la obstrucción de la membrana, manteniendo la eficiencia del proceso. La mayor limitación para expandir esta tecnología se relaciona con la dificultad de obtener grandes volúmenes de agua caliente salada de alta calidad a bajos costos, lo que se soluciona mediante la tecnología de Crystal Lagoons.

Nuevos Desarrollos

Pump Storage: Entregando Continuidad a Energías Renovables

La tecnología Crystal Lagoons también puede ser utilizada para mantener una excelente calidad de agua en sistemas de pump storage, lo que permite proveer estabilidad y continuidad en la generación de electricidad de centrales renovables, tales como plantas eólicas o solares. Cuando hay energía renovable disponible, el agua se bombea a una laguna en un nivel alto, guardando energía potencial. Así, cuando se necesita la electricidad, el agua se descarga a una laguna en bajo nivel para producir electricidad mediante una turbina hidroeléctrica.

La tecnología desarrollada por Crystal Lagoons también puede ser utilizada para mantener una excelente calidad del agua en sistemas de pump storage.

Los sistemas de pump storage acumulan y generan energía moviendo agua entre dos reservas situadas a diferentes alturas. Dichos sistemas se utilizan para proveer estabilidad de generación eléctrica y continuidad en centrales de energía renovables, las que tienen generación eléctrica variable debido a que el recurso natural no es continuo, como es el caso de centrales eólicas que dependen del viento o centrales fotovoltaicas que dependen del sol. En dichos casos, el agua se bombea desde una laguna de baja altura a otra con mayor altura, por medio de energía renovable, durante periodos de baja demanda. Así, para producir electricidad durante la noche o durante periodos de poco viento, se libera el flujo de agua, pasando por las turbinas hidroeléctricas, generando electricidad en forma continua.

Al utilizar la tecnología de Crystal Lagoons, se mantiene una excelente calidad en las reservas de agua utilizadas en sistemas de pump storage, eliminando el biofouling y minimizando la mantención de equipos.

Nuevos Desarrollos

Reducción de Costos de Osmosis Inversa

La tecnología Crystal Lagoons permite realizar el pre-tratamiento de agua de mar a bajo costo mediante una laguna de tratamiento, entregando agua de alta calidad para alimentar los procesos de osmosis inversa. Este método reduce considerablemente los costos de construcción y operación de la etapa de pre-tratamiento, generando una alternativa eficiente y sustentable a los procesos de pre-tratamiento actuales, al mismo tiempo creando una reserva de agua de excelente calidad que permite usos recreacionales.

La ósmosis inversa es una tecnología ampliamente utilizada que puede producir agua dulce a partir de agua salada (de mar o salobre). El proceso es impulsado por una gradiente de presión entre un flujo de agua salada y uno de agua dulce, separados por una membrana semi-permeable. Cuando la presión de agua salada excede la presión osmótica del sistema, se produce un flujo de agua pura a través de la membrana, generando agua dulce. Sin embargo, para que este proceso funcione correctamente, se debe utilizar agua de mar de alta calidad, asegurando que las membranas no sean obstruidas y dañadas. Por lo tanto, el costo más alto del proceso de osmosis inversa se produce en el pre-tratamiento del agua que es complejo y caro, para obtener agua de alta calidad.

Crystal Lagoons ha desarrollado una tecnología que permite realizar el pre-tratamiento del agua de mar a bajo costo, suministrando agua de alta calidad para alimentar el proceso de osmosis inversa. Esta tecnología reduce considerablemente la inversión y los costos operacionales en la etapa de pre-tratamiento, generando una alternativa eficiente y sustentable a estos procesos y, al mismo tiempo, creando una reserva de agua de alta calidad que permite usos recreacionales.

Nuevos Desarrollos

Purificación de Agua De Mar: Agua Salada Sin Biofouling

Esta tecnología permite construir y mantener sistemas sustentables de purificación de agua de mar a nivel industrial, y a muy bajos costos, para procesos mineros. De esta manera, se genera una reserva de agua de excelente calidad, que también puede ser utilizada con fines recreacionales, beneficiando a las comunidades locales.

La escasez de agua dulce es un gran problema para la industria minera mundial. La minería ha reaccionado al problema mediante la adopción de diversas acciones que optimizan el consumo de agua a través de mejoras operacionales, así como el estudio de nuevas alternativas para el uso de diferentes tipos de agua. Como resultado, las compañías mineras están utilizando cada vez más el agua de mar para sus procesos, transportándola a través de largas tuberías desde el océano a las minas. Sin embargo, el agua de mar tiene un alto contenido orgánico, lo que genera biofouling causando diversos problemas asociados con su transporte, como el deterioro de tuberías, reducciones de carga y el uso de revestimientos de alto costo, entre otros.

Crystal Lagoons ha patentado una tecnología de bajo costo para la purificación de agua de mar, amigable con el medio ambiente, a través de lagunas cristalinas que eliminan por completo el biofouling y la materia orgánica que actualmente se adhiere a las tuberías, generando altos costos de mantención y tiempos muertos. Esta tecnología permite una reducción considerable de los costos de inversión y operación, reemplazando los actuales sistemas de tratamiento de alto valor y generando una alternativa eficiente a los procesos tradicionales.

Esta tecnología patentada, permite una construcción sustentable y el mantenimiento de sistemas de purificación de agua de mar a gran escala y a bajo costo, reemplazando satisfactoriamente a las tecnologías de tratamiento de aguas actuales. La tecnología también genera una reserva de agua de alta calidad, que puede ser utilizada con fines recreacionales, beneficiando a las comunidades locales.

Nuevos Desarrollos

Recarga Artificial de Acuíferos: El Futuro de Reservas de Agua

La tecnología Crystal Lagoons permite, a muy bajos costos, purificar las aguas lluvias de escorrentía mediante una laguna de tratamiento. El agua se colecta durante la época de lluvias, y luego del tratamiento en la laguna el agua se infiltra rápidamente a los acuíferos mediante pozos, para ser utilizada en épocas de sequías.

El mundo hoy se enfrenta con un problema importante: la escasez de agua. Durante la temporada de lluvia, la mayor parte del agua que fluye a través de la tierra no se utiliza, y termina siendo desperdiciada.

Una forma eficiente para aprovechar las aguas lluvias que actualmente se pierden, es almacenar el agua bajo tierra, a través de la infiltración directa de acuíferos. Este proceso consiste en recolectar las aguas lluvias, inyectarla a través de pozos y almacenarla subterráneamente. Si bien este proceso es eficiente, posee una gran limitación: para inyectar el agua acumulada directamente en los acuíferos con el fin de almacenarla, ésta debe ser de muy alta calidad.

Crystal Lagoons ha desarrollado una tecnología que permite tratar y purificar el agua de escorrentía superficial a muy bajos costos, de manera que el agua pueda infiltrarse rápidamente en los acuíferos subterráneos, cumpliendo con estrictas regulaciones de infiltración. Posteriormente, el agua almacenada en los acuíferos puede ser bombeada a la superficie para su uso en la agricultura, la minería y fines sanitarios. Esto proporciona un suministro confiable de agua de alta calidad en tiempos de escasez.

Ciudad Crystal Lagoons

La ciudad Crystal Lagoons es un proyecto conceptual que incorpora las diferentes aplicaciones recreacionales e industriales de las tecnologías que ofrecemos, tanto en los sectores públicos como privados.

Crystal Lagoons permite que las comunidades locales se beneficien de energía limpia y agua de alta calidad a muy bajos costos, resolviendo grandes problemas a nivel mundial, al mismo tiempo disfrutando de todos los beneficios de la vida de playa idílica que provee la tecnología Crystal Lagoons.

La ciudad Crystal Lagoons incluye diversas lagunas cristalinas con diferentes aplicaciones: resolviendo problemas de contaminación, produciendo agua dulce sin energía, mejorando la calidad de vida de las personas alrededor del mundo, generando una atracción recreacional segura sin el uso de tierra, entregando continuidad a energías renovables, reduciendo los costos de pre-tratamiento para procesos de desalación por osmosis inversa, purificando agua de mar a bajos costos, y generando reservas de agua de excelente calidad para su uso en tiempos de sequía.

En la imagen, podemos ver un parque con una laguna cristalina y la vida de playa como atractivo central que permite la práctica segura de deportes náuticos, y al mismo tiempo proveyendo aire acondicionado y calefacción a un gran número de edificios comerciales y residenciales mediante sistemas de bombas de calor. También, se puede apreciar una laguna flotante, que permite a los desarrolladores aprovechar lagos y cuerpos de agua que no se utilizan por su mala calidad, generando un atractivo único que permite fines recreacionales tales como natación y navegación en un ambiente seguro, sin el uso de terreno adicional.

Además se puede ver una laguna de enfriamiento en una zona industrial, cuya función es enfriar el proceso de generación de una central termoeléctrica. Luego, el agua caliente de alta calidad (producto del sistema de enfriamiento) se envía a un proceso de destilación por membranas, donde se obtiene agua dulce sin uso adicional de energía, la cual puede ser utilizada como agua potable, para riego u otras aplicaciones.

Adicionalmente, la tecnología se puede emplear en sistemas de pump storage, para el pre-tratamiento de agua para procesos de osmosis inversa y finalmente para procesos de recarga artificial de acuíferos, generando reservas de agua subterráneas de alta calidad para su uso en tiempos de sequía.

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