Torres de enfriamiento

Torres de refrigeración

Concepto:

Las torres de enfriamiento son equipos que se usan para enfriar agua en grandes volúmenes porque, son el medio más económico para hacerlo, si se compara con otros equipos de enfriamiento como los cambiadores de calor donde el enfriamiento ocurre a través de una pared.
Las torres de enfriamiento son equipos de transferencia de calor y masa entre el aireatmosférico y el agua caliente procedente de los procesos industriales.

Fundamento o principio de funcionamiento:

Dado que el contacto entre el aire y el agua es directo, se utilizan materiales dentro de las torres que mejoran el tiempo de residencia del fluido dentro de la torre y se logra una mayor área de contacto entre ambos fluidos y transferencia de energía.
En el interior de lastorres se monta un empaque o relleno con el propósito de aumentar la superficie de contacto entre el agua caliente y el aire que la enfría.
En las torres se colocan deflectores o eliminadores de gotas o niebla que atrapan las gotas de agua que fluyen con la corriente de aire hacia la salida de la torre, con el objeto de disminuir la posible pérdida de agua.

El agua se introduce por el domo de latorre por medio de vertederos o por boquillas para distribuir el agua en la mayor superficie posible.
El enfriamiento ocurre cuando el agua, al caer a través de la torre, se pone en contacto directo con una corriente de aire que fluye a contracorriente o a flujo cruzado, con una temperatura de bulbo húmedo inferior a la temperatura del agua caliente, en estas condiciones, el agua se enfría portransferencia de masa (evaporación ) y por transferencia de calor sensible y latente del agua al aire, lo anterior origina que la temperatura del aire y su humedad aumenten y que la temperatura del agua descienda; la temperatura límite de enfriamiento del agua es la temperatura de bulbo húmedo del aire a la entrada de la torre.
Se recomienda el tratamiento del agua a enfriar, agregando álcalis,algicidas, bactericidas y floculantes; y, realizar un análisis periódico tanto de dureza como de iones cloro ya que éstos iones son causantes de las incrustaciones y de la corrosión en los elementos de la torre.

Principales variables de funcionamiento del proceso
Cuantitativamente, el equilibrio de material alrededor de un sistema de torre de refrigeración húmeda está controlado por las variablesde funcionamiento estructurales tasa de flujo, evaporación y pérdidas por viento, tasa de trasegado, y ciclos de concentración:


M
= Agua de la estructura en m³/h
C
= Agua circulante en m³/h
D
= Trasegado de agua en m³/h
E
= Agua evaporada en m³/h
W
= Pérdida por viento de agua en m³/h
X
= Concentración en ppmw (de sales completamente solubles, normalmente cloruros)
XM
=Concentración de cloruros en el agua de la estructura (M), en ppmw
XC
= Concentración de cloruros en el agua circulante (C), en ppmw
Ciclos
= Ciclos de concentración = XC / XM (sin dimensión)
ppmw
= partes por millón en peso
En el boceto anterior, el agua bombeada desde el depósito de la torre es el agua refrigerante encaminada a través de enfriadores del proceso y los condensadores en unainstalación industrial. El agua fría absorbe calor de las corrientes calientes del proceso que necesitan ser enfriadas o condensadas, y el calor absorbido calienta el agua circulante (C). El agua calentada vuelve a la cima de la torre de refrigeración y cae en chorros finos – presentando gran superficie para su enfriamiento con el aire – sobre el material de relleno dentro de la torre. A medida que gotea, elcontacto con el aire que sube por la torre, por tiro natural o forzado por grandes ventiladores. Este contacto provoca que una pequeña cantidad de agua sea pérdida por arrastre del viento (W) y otra parte del agua (E) por evaporación. El calor necesario para evaporar el agua se deriva de la propia agua, que enfría el agua a su regreso al depósito original y en donde queda a disposición para...