TORRES DE ENFRIAMIENTO
Las torres de enfriamiento son equipos de
transferencia de calor y masa entre el aire atmosférico y el agua caliente
procedente de los procesos industriales.En éstos, el contacto entre el aire y
el agua es directo, para lo cual se utilizan rellenos que mejoran el tiempo de
residencia del fluido dentro de la torre y se logra una mayor área de contacto
entre ambos fluidos.
El agua entra por la parte superior por medio de
vertederos o boquillas y se distribuye uniformemente en el interior de la torre
mediante el uso de pulverizadores. El contacto directo del aire atmosférico con
el agua provoca la evaporación de una fracción de agua, la cual requiere calor
de cambio de fase que es tomado del agua circundante, logrando su enfriamiento.
Clasificación
Se clasifican básicamente en tres tipos.
· Torres atmosféricas
En ellas, el agua cae en flujo cruzado con el aire. Éstas presentan bajos
costos de mantenimiento.
· Torres de tiro natural
Generalmente tienen forma de chimenea hiperbólica.
· Torres de tiro mecánico
Estas emplean ventiladores para
controlar el flujo de aire que entra a la torre, son compactas y brindan buen
control sobre las condiciones de salida del agua.
Las torres de tiro mecánico pueden ser:
· Torres de tiro forzado. Los ventiladores toman
el aire del ambiente y lo impulsan a través de los rellenos.
· Torres de tiro inducido. Los ventiladores toman el aire del interior de la torre y lo expulsan al ambiente en la parte superior.
Componentes Básicos
Las torres de
enfriamiento se componen de 7 elementos básicos que se describen a
continuación.
ü Sistema de
distribución de agua: Hace referencia a
la manera como se vierte el agua sobre la torre. Existen dos tipos de sistemas,
uno que opera por gravedad y otro por presión.
o Operación
por gravedad: Recipiente y unos agujeros
que distribuyen el agua.Tiene bajos costos de operación debido a la poca
potencia de bombeo que requiere y es de fácil mantenimiento.
o Por presión : Sistemas de pulverización con toberas orientadas hacia abajo que pueden ser en forma de espina de pescado o rotativas. Brindan mayor rendimiento al sistema pero su mantenimiento es más frecuente, y los consumos energéticos son mayores.
ü Relleno: Es el material empaquetado que tiene la torre en su interior.Pueden
diferenciarse dos tipos de relleno: de goteo y de película o laminares.
ü Eliminadores
de Gotas: Son paneles ubicados en la parte superior que re
direccionan el flujo y separan las gotas del aire, haciéndolas caer de nuevo
sobre el relleno.
ü Chimeneas: Se emplean en torres de tiro inducido para mejorar el comportamiento del ventilador y evitar efectos de recirculación de aire
ü Ventiladores:
Se clasifican en Axiales para torres de tiro forzado
e inducido y Centrífugos para torres de
tiro forzado.
ü Bombas: Las bombas reciben el agua del proceso y alimentan la torre. Consumen
una fracción importante de la potencia requerida en todo el sistema. Cuando se
trata de instalaciones grandes debe haber una bomba en reposo que pueda entrar
en operación para efectos de mantenimiento o reparación de las otras.
ü Control: En la mayoría de los sistemas de torres de enfriamiento basta con un control de nivel en la piscina de agua que controla la entrada de la reposición.
¿Qué
debemos tener en cuenta al adquirir torres
de enfriamiento?
Criterios de Instalación
Ejemplo
A una
torre de enfriamiento ingresa agua con un caudal de 306 180 Kg/h cuya temperatura es igual a 35.0° Celsius y la temperatura de salida es igual
29.4 ° Celsius, se requiere
calcular el calor disipado en la prueba, para hallar el porcentaje de calor en condiciones de operación teniendo en cuenta que el calor disipado por
diseño es de 1897430 kcal/h. (Calor
Específico del Agua 1 Kcal/Kg°C)
Solución
Usando la
fórmula QP = WP x Cp x (TACP-TAFP) se halla el calor disipado en la prueba:
QP=306 180 Kg/h *1 Kcal/Kg°C*(35.0° C- 29.4 ° C)
QP=1714608
kcal/h.
Ahora se
halla el porcentaje de calor que disipa la torre en condiciones de operación
con respecto a la de diseño:
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