Indice
1.
Principios
2. Teoría de la torre de
enfriamiento
3. Torres De Tiro
Mecánico
4. Operación De una torre de
enfriamiento
5. Torres De Tiro
Natural
Los procesos de
enfriamiento del agua se
cuentan entre los mas antiguos que se conocen. Algunos de estos
procesos son lentos, como el enfriamiento del agua en la
superficie de un estanque.
El proceso de
transferencia de calor
comprende :
- La transferencia de calor latente debido a la
evaporación de una porción pequeña de
agua. - La transferencia de calor sensible debido a la
diferencia de temperatura
entre el agua y el
aire.
La posible eliminación teórica de calor
por libra de aire circulado en una torre de enfriamiento depende
de la temperatura y el contenido de humedad del aire. La
temperatura de bulbo húmedo es un indicador del contenido
de humedad del aire. Por tanto, esta es la temperatura
teórica mas baja a la que puede enfriarse el
agua.
2. Teoría
de la torre de enfriamiento
La teoría del proceso de transferencia de calor
en una torre de enfriamiento, es la que desarrolló Merkel.
Este análisis se basa en la diferencia del
potencial de entalpía como fuerza
impulsora.
Se supone que cada partícula de agua esta rodeada por una
película de aire y que la diferencia de entalpía
entre la misma y el aire circundante proporciona la fuerza
impulsora para el proceso de enfriamiento .
En la figura siguiente se ilustran las relaciones del agua y el
aire y el potencial impulsor que existe en una torre de
contraflujo, en donde el aire fluye en sentido paralelo, pero
siguiendo una dirección opuesta al flujo del agua.
La línea de operación del agua esta
representada por la línea AB y se especifica por medio de
las temperaturas del agua de la torre en la entrada y salida. La
línea de operación del aire principia en C,
verticalmente por debajo de B, y en un punto que tiene una
entalpía correspondiente a la temperatura de entrada de
bulbo húmedo. La línea BC, representa la fuerza
impulsora inicial (h’- h). El aire que sale de la torre se
representa por medio del punto D y la gama de enfriamiento es la
longitud proyectada de la línea CD sobre la
escala de
temperaturas.
En la actualidad se emplean dos tipos de torres de tipo
mecánico; el de tiro forzado y el de tiro inducido. En la
torre de tiro Forzado, un ventilador se monta en la base y se
hace entrar el aire y se descarga a baja velocidad por
la parte superior, la ventaja de ubicar el ventilador y el
motor propulsor
fuera de la torre, por lo que no se somete a corrosión , pero debido a la escasa
velocidad del aire de salida, la torre se somete a una
recirculación .
La torre de tiro inducido es el tipo que se emplea con mayor
frecuencia en Estados Unidos,
la cual se divide en torres de contraflujo y de flujo
transversales. Desde el punto de vista termodinámico, la
configuración a contraflujo es mas eficaz , ya que el agua
mas fría entra en contacto con el aire mas frío,
obteniendo así el potencial máximo de
entalpía.
El fabricante de las torres de flujo transversal puede reducir
con eficacia la
característica de torre a acercamientos muy
bajos incrementando la cantidad de aire para proporcionar una
razón L/G mas baja. El aumento en el flujo de aire no se
logra necesariamente incrementando la velocidad del mismo, sino
sobre todo alargando la torre para aumentar el área de
corte transversal para el flujo de aire.
El tiempo de
contacto entre el agua y el aire se dictamina en mayor grado por
el tiempo necesario para que el agua se descargue por las
boquillas y caiga a través de la torre hasta el
depósito.
Si el tiempo de contacto es insuficiente, ningún
incremento en la relación aire agua generará el
enfriamiento deseado.
El funcionamiento de enfriamiento de cualquier torre que tiene
una profundidad dada varia con la concentración del agua.
El problema de calcular el tamaño de una torre de
enfriamiento, consiste en determinar la concentración
apropiada de agua que se necesita para alcanzar los resultados
deseados. Después de determinar la concentración de
agua necesaria, el área de la torre se calcula dividiendo
los gal/min que circulan, entre la concentración del agua
expresada en gal/(min)(ft2).
4. Operación De una torre
de enfriamiento
Acondicionamiento del agua .- Los requisitos de
acondicionamiento para una torre de enfriamiento consisten en la
suma de las pérdidas de evaporación,
pérdidas por arrastre y pérdidas a causa del
viento.
Potencia del
ventilador.- Cuando se lleva a cabo un análisis del
costo de una
torre de enfriamiento y los costos de
operación de la misma, uno de los factores mas
significativos debe ser el establecimiento de la potencia del
ventilador.
La potencia del ventilador de la torre de enfriamiento puede
sufrir una reducción sustancial a causa de un
decrecimiento en la temperatura de bulbo húmedo del
ambiente,
cuando se emplean motores de doble
velocidad en los ventiladores.
Potencia de bombeo.- Otro factor importante en el análisis
de la torre de enfriamiento, en especial para torres de
tamaño mediano y grande, es la parte de la potencia de la
bomba atribuida directamente a la torre de enfriamiento. Cuando
se trata de torres de enfriamiento con boquillas de
aspersión, la carga estática
de bombeo será igual a la ascensión estática
mas la pérdida de presión de
las boquillas.
Abatimiento de neblina y bruma.- Un fenómeno que ocurre
con frecuencia en la operación de una torre de
enfriamiento es la formación de neblina, que produce una
bruma muy visible y con posibilidades muy altas de
formación de hielo. La formación de neblina es
ocasionada como resultado de la mezcla de aire caliente que
abandona la torre, con aire ambiente de enfriamiento. En algunas
ocasiones utilizan chimeneas en los ventiladores para reducir la
neblina en la parte inferior de la torre.
En los últimos tiempos el aspecto ambiental a recibido
mayor atención, aunque aún existen
personas que creen, en forma equivocada, que las descargas de las
torres de enfriamiento son dañinas.
Las torres de tiro natural comenzaron a utilizarse en
Europa en 1916.
Estas son esencialmente apropiadas para cantidades muy grandes de
enfriamiento y las estructuras de
concreto
reforzado que se acostumbra utilizar llegan a tener
diámetros del orden de 80.7 m y alturas de
103.6.
Tanques De Rocio
Los tanques de rocío constituyen un medio para reducir la
temperatura del agua mediante el enfriamiento por
evaporación y, al hacerlo, reducen enormemente la
superficie de enfriamiento necesaria en comparación con un
estanque de enfriamiento. El tanque de rocío emplea varias
boquillas para rociar el agua y establecer contacto entre esta y
el aire del ambiente. Una boquilla de rocío bien
diseñada debe suministrar gotas finas de agua, pero sin
producir un rocío que el viento arrastre con facilidad, ya
que esto equivale a una pérdida excesiva de
flujo.
Autor:
Ernesto Delgado Ch.