Projetos de tratamento de água em um laboratório nacional DOE melhoram o desempenho de sistemas de concessionárias e computadores de alto desempenho e o impacto ambiental

1. Introdução

Os laboratórios nacionais gerenciados pelo Departamento de Energia (DOE) muitas vezes têm amplo resfriamento líquido direto ao chip, computação de alto desempenho (HPC) e sistemas de caldeiraque precisam operar com eficiência máxima para atender a metas críticas de pesquisa. Essas instalações exigem uma variedade de soluções de tratamento de água personalizadas para manter a eficiência operacional e preservar seus ativos.

Um laboratório nacional estava enfrentando problemas de desempenho em aplicações de aquecimento e resfriamento de processos e precisava de assistência comprojetos ambientaispara melhorara descarga de águas residuais e a conservação de água. Como consultor preferencial de tratamento de água para o DOE, a ChemTreat empregou tecnologias de ponta e forneceu suporte técnico e analítico para atender às necessidades do laboratório.

Os sistemas abordados incluem:

• Sistemas de torre de resfriamento de recirculação abertos
• Circuitos de resfriamento HPC direto para o chip
• Sistemas de resfriamento de circuito fechado
• Sistemas de vapor e condensado

Os projetos ambientais incluem:

• Redução de fosfato na descarga de águas residuais
• Conservação de água em sistemas de resfriamento

2. Melhorando o desempenho do sistema de resfriamento

2.1 Abordando ineficiências em torres de resfriamento de recirculação abertas

2.1.1 Descrição do projeto

O laboratório opera vários grandes sistemas de água de recirculação aberta responsáveis por resfriar equipamentos de pesquisa críticos ecentros de dadosHPCs. Esses sistemas foram incrustados com depósitos minerais que afetaram significativamente a transferência de calor e a eficiência de resfriamento e contribuíram para o aumento da corrosão de metais eatividade microbiológica.

2.1.2 Solução

Para abordar esses problemas, a equipe de Pesquisa e Desenvolvimento da ChemTreat desenvolveu uma solução de tratamento usando tecnologias de dispersante polimérico e inibição de corrosão Quadrasperse®, especificamente projetadas para atender às necessidades exclusivas desta instalação.

2.1.3 Resultados

Após aplicar nosso programa de tratamento personalizado, depósitos minerais foram removidos das superfícies de enchimento da torre de resfriamento e do trocador de calor, melhorando significativamente a eficiência da transferência de calor e reduzindo o risco de corrosão sob depósito e atividade microbiológica.

Por mais de 10 anos, os sistemas permaneceram livres de depósitos minerais e exibiram excelente controle de corrosão e atividade microbiológica.

2.2 Melhorando o desempenho do resfriamento HPC

2.2.1 Descrição do projeto

A instalação tem muitas aplicações de computador com resfriamento líquido direto ao chip, incluindo uma unidade grande, construída recentemente, que não foi capaz de passar no teste de velocidade devido ao baixo desempenho de resfriamento.

Os circuitos de resfriamento de HPC ficaram muito sujos com crescimento biológico, incrustação mineral e outros aditivos, impedindo que o HPC alcançasse os cálculos máximos esperados por segundo que foi projetado para alcançar.

Os métodos tradicionais de tratamento de resfriamento adicionam inibidores de filme, como silicatos, para controlar a corrosão e biocidas para mitigar problemas microbiológicos. No entanto, os sistemas de resfriamento a líquido direto para o chip têm necessidades ligeiramente diferentes.

2.2.2 Solução

A ChemTreat desenvolveu o CL2001, um produto projetado especificamente para aplicações de CPU, para tratar os circuitos de resfriamento HPC do laboratório. Essa metodologia de tratamento adota uma abordagem mais holística, evitando inibidores que podem causar incrustação ao implementar um protocolo proprietário para controlar a corrosão e a atividade microbiológica.

2.2.3 Resultados

O resfriamento da CPU no local foi otimizado com o tratamento CL2001 e o HPC passou no teste de velocidade. O teste de estresse está em andamento e espera-se que o laboratório aceite a propriedade do HPC do fabricante nos próximos meses.

2.3 Abordagem de incrustação e corrosão em sistemas de resfriamento de circuito fechado de alumínio

2.3.1 Descrição do projeto

O sistema de circuito fechado estava passando por eventos de incrustação que levaram à corrosão sob depósito em equipamentos de alumínio, reduzindo a eficiência da transferência de calor.

2.3.2 Solução

A instalação começou a usar o inibidor de corrosão multimetal patenteadoFlexPro^® da ChemTreatespecificamente projetado para aplicações em alumínio. O novo inibidor tem um pH neutro, permitindo que os sistemas de resfriamento operem dentro de uma faixa de pH aceitável.

2.3.3 Resultados

Graças à aplicação do inibidor de corrosão patenteado FlexPro, o circuito de água resfriada agora está livre de sólidos suspensos causados por subprodutos de corrosão. A clareza da água é excelente, e a eficiência de transferência de calor e resfriamento melhorou muito. A corrosão do alumínio foi reduzida de >10 mpy para <0,1 mpy.

2.4 Melhorando o desempenho do sistema a vapor

2.4.1 Descrição do projeto

O vapor é usado em toda a instalação para aquecer várias aplicações. Experimentos de pesquisa utilizando injeção de vapor vivo anteriormente proibiam o uso de aditivos de tratamento químico nos sistemas de vapor e condensado.

Os sistemas não tratados estavam passando por falhas de componentes e tubulações como resultado de corrosão grave. Sistemas caros de troca iônica e filtração foram necessários para evitar que os produtos de corrosão condensados se depositassem nas superfícies de transferência de calor da caldeira.

2.4.2 Solução

Com a eliminação de preocupações relacionadas à presença de aditivos químicos nos sistemas de vapor e condensado, a ChemTreat iniciou um programa de tratamento para minimizar a corrosão de equipamentos e tubulações e reduzir o risco de deposição de produtos de corrosão nos sistemas de caldeiras.

2.4.3 Resultados

Com melhor proteção contra corrosão, a concentração de ferro condensado foi reduzida para <5 ppb, eliminando a necessidade de sistemas de troca e filtração caros operacionais. Os custos de manutenção associados à substituição de equipamentos e tubulações foram significativamente reduzidos.

3. Projetos de sustentabilidade de valor agregado

Além de tratar os problemas enfrentados pelos vários sistemas de água do laboratório, a ChemTreat implementou vários programas para ajudar a instalação a cumprir as metas ambientais.

3.1 Redução do fosfato na descarga de águas residuais

A pedido da equipe de conformidade ambiental do laboratório, a ChemTreat formulou especificamente um produto avançado de controle de corrosão e deposição de água de resfriamento sem fosfato e aprovado para descarga em fluxos naturais.

3.2 Projeto de conservação de água

Utilizando um inibidor de corrosão de alumínio proprietário e de última geração, a ChemTreat ajudou o laboratório com um projeto único de conservação de água de resfriamento em circuito fechado, economizando 34 milhões de galões de água por ano, protegendo equipamentos de pesquisa críticos.

4. Conclusão

A experiência em tratamento de água e as soluções personalizadas da ChemTreat ajudaram um laboratório nacional a melhorar a eficiência de seus sistemas de água e alcançar suas metas ambientais.

Os resultados dessa parceria produziram os seguintes benefícios para a instalação:

• Os sistemas de torres de resfriamento permaneceram livres de depósitos minerais e exibiram excelente corrosão e controle microbiológico por mais de uma década
• Melhorias no tratamento de resfriamento da CPU ajudaram o HPC da instalação a passar no teste de velocidade
• A redução da corrosão do alumínio no circuito fechado melhorou a qualidade da água e a eficiência da transferência de calor
• As concentrações reduzidas de ferro no sistema de condensado resultaram em custos operacionais mais baixos associados aos processos de troca iônica e filtração, bem como à substituição de equipamentos