Torres de enfriamiento

TEORIA DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
La teoría del proceso de transferencia de calor en una torre de enfriamiento que ha merecido una acepción más generalizada es la que desarrollo Merkel. Este análisis se basa en la diferencia del potencial de entalpia como fuerza impulsora.
Se supone que cada partícula de agua está rodeada por una película de aire y que la diferencia de entalpia entre lasmismas y el aire circundante proporciona la fuerza impulsora para el proceso de enfriamiento. La ecuación de Merkel se expresa en forma integral de la manera siguiente:
KaV/L=∫_T2^T1▒dT/(h´-h)
Donde K= coeficiente de transferencia de masa en(lb de agua)⁄((h〖ft〗^2)); a= área de contacto en 〖ft〗^3⁄〖ft〗^2 ; V= volumen de enfriamiento en 〖ft〗^3⁄〖ft〗^2 de área plana; L= velocidad del agua en lb⁄〖hft〗^2 ;h´= entalpia del aire saturado a la temperatura en Btu⁄lb; h= entalpia de corriente de aire en Btu⁄lb; T_1 y T_2= temperaturas del agua de entrada y de salida en ˚F. El lado derecho de la ecuación se expresa por completo en términos de las propiedades del aire y el agua y es independiente de las dimensiones de la torre.
La característica de torre KaV⁄L se determina mediante una integral. Elmétodo de Chebyshev para evaluar numéricamente la integral es que se emplea con mayor frecuencia.
KaV/L= ∫_T2^T1▒dT/(h_w-h_a )= (T_1-T_2)/4 (1/〖∆h〗_1 +1/〖∆h〗_2 +1/〖∆h〗_3 +1/〖∆h〗_4 )
h_w= entalpia de aire-vapor de agua a la temperatura masiva Btu⁄(lb de aire seco)
h_a= entalpia de mezcla aire-vapor de agua a la temperatura de bulbo húmedo Btu⁄(lb de aire seco)
∆h_1=valor de (h_w-h_a)aT_2+0.1(T_1-T_2)
∆h_2=valor de (h_w-h_a )aT_2+0.4(T_1-T_2)
∆h_3=valor de (h_w-h_a )aT_1-0.4(T_1-T_2)
∆h_4=valor de (h_w-h_a )aT_1-0.1(T_1-T_2)

Un método más rápido, aunque menos exacto consiste en utilizar un monograma. Por lo común las torres de enfriamiento con tiro mecánico se diseñan para razones de L/G que van de 0.75 a 2.50. Este proporciona una solución aproximada y el grado de magnitud variaracon los cambios producidos en el enfriamiento, así de la torre que se trate.
TORRES DE TIRO MECANICO
En la actualidad se emplean dos tipos de torres de tiro mecánico; el de tiro forzado y el de tiro inducido. En la torre de tiro forzado el ventilador se monta en la base y se hace entrar el aire en la base de la misma, la descarga con baja velocidad por la parte superior. Esta disposición suventaja de ubicar el ventilador y el motor impulsor fuera de la del sitio de los mismos. No está sometido a condiciones de corrosión; sin embargo, dada la escasa velocidad del aire de salida, la torre de tiro forzado está sujeta a una recirculación excesiva de vapores húmedos de salida que retornan a las entradas de aire. Puesto que la temperatura de bulbo húmedo del aire de salida es mucho mayor quela del aire circulante, existe una reducción en el buen desempeño, lo cual se evidencia mediante un incremento en la temperatura de agua fría saliente.
La torre de tiro inducido se subdivide en contraflujo o flujo transversal, dependiendo de las reacciones relativas de flujo del agua y el aire. Configuración en contraflujo es más eficaz ya que el agua fría entra en contacto con el aire más frio,obteniéndose así un potencial máximo de entalpia. Cuanto mayores sean los intervalos de enfriamiento y más difícil la diferencia útil de temperaturas, tanto más evidente serán las desventajas del tipo contraflujo.
Torres de flujo transversal pueden reducir con eficiencia las característica de la torre a acercamientos muy bajos incrementando la cantidad de aire para proporcionar una razón L/G másbaja. 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. Así llenando el flujo transversal se hace progresivamente más largo en la dirección perpendicular al flujo del aire y más corto en la dirección de este, hasta que casi su desventaja inherente de...