Torresdeenfriamiento

• Juan Miguel Santa• Lizeth Paola Molina • Karen Julieth Romero• Lizette Peralta Charry• Miguel Antonio Gemade• Eslendy Dorieth Garzón

TORRES DE ENFRIAMIENTO

Aire y Psicometría

Tipos

Componentes Básicos

Torres de Circulación NaturalTorres de Tiro MecánicoTorres de flujo Cruzado

Mantenimiento Aplicación

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.

Los sistemas de enfriamiento se justifica cuando es necesario disipar grandes cantidades de calor a

bajo costo y cuando las temperaturas que se requieren de enfriamiento no son muy lejanas de la

temperatura ambiental.

USO

CONCEPTO

El análisis de enfriamiento de agua mediante el uso de torres requiere la aplicación

de los conceptos de la psicrometría. Éstos están

relacionados con las propiedades

termodinámicas de las mezclas de vapor de agua

con el aire.

Aire y Psicometría

En este sentido el aire seco consiste en la mezcla de gases con ausencia de agua, el aire saturado corresponde a la mezcla con la cantidad máxima de agua que es posible estar en la fase de vapor.

MezclasHumedad Absoluta

Temperatura de Bulbo Húmedo

Presión Parcial

Temperatura de Rocío

Temperatura de bulbo

seco

Humedad Relativa

Entalpía

TIPOS DE TORRES DE ENFRIAMIENTO

1. Según intercambio entre el agua y el aire

Torres atmosféricas

Torres de tiro natural

Torres de circulación natural

Torres de tiro mecánico

Tiro inducidoTiro forzado

3. Según la forma en que el aire atraviesa el

relleno

Flujo en contracorriente

Flujo cruzado

2. Según el relleno

POR GOTEOPOR

LAMINADO

SISTEMAS ABIERTOS

SISTEMAS CERRADOS

SISTEMAS ABIERTOSPosee un sistema de distribución del agua caliente que llega a unos aspersores o toberías que permiten la dispersión del agua desde la cima de la torre de enfriamiento hasta su base pasando por un medio conocido como relleno.

TORRES DE CIRCULACIÓN NATURAL

• ATMÓSFERICA

• TIRO NATURAL

•Atmosférica

•Tiro Natural

El movimiento del aire depende del viento y del efecto aspirante de las boquillas aspersores.

El flujo de aire necesario se obtiene como resultado de la diferencia de densidades, entre el aire más frío del exterior y húmedo del interior de la torre.

TORRES DE TIRO MECÁNICO

El agua caliente que llega a la torre puede distribuirse por boquillas aspersores o compartimientos que dejan pasar hacia abajo el flujo de agua a través de unos orificios.

Se extrae:1.TIRO INDUCIDO

2. TIRO FORZADO

Proporcionan un control total sobre el caudal de aire suministrado.

Son torres compactas con sección transversal y altura de bombeo pequeñas en comparación con las de tiro natural.

Proporcionan un control preciso de la temperatura del agua a la salida.

CARACTERÍSTICAS DE LAS TORRES DE ENFRIAMIENTO

TIPO MECÁNICO

FLUJO CONTRACORRIENTE

EL AIRE ATRAVIESA DE

ABAJO A ARRIBA EL RELLENO DE

LA TORRE

En las torres de tiro natural el agua cae por el relleno en flujo crontracorriente con el aire .

TORRES DE FLUJO CRUZADO

Las torres de flujo cruzado requieren más aire y tienen un costo de operación más bajo que las torres a contracorriente.

1. Estos equipos han sustituido el relleno por un serpentín por el que circula agua u otro fluido refrigerante.

2. Sobre este serpentín se pulveriza directamente el agua de refrigeración, al mismo tiempo, una corriente ascendente de aire evapora parte del agua pulverizada, la cual sufre un enfriamiento, enfriando a su vez el líquido refrigerante.

3. Con estos sistemas tenemos aislado nuestro proceso principal del exterior.

4. El fluido refrigerante, que puede ser por ejemplo agua, agua con glicol u otro fluido similar, no tiene contacto con el aire.

SISTEMAS CERRADOS

Sistemas de Distribución de Agua

Relleno

Eliminadores de Gotas

Chimeneas

Ventiladores

Bombas

Sistemas de Distribución de Agua

Hace referencia a la manera como se vierte el agua sobre la torre.

EXISTEN DOS TIPOS DE SISTEMAS:

SISTEMA DE PULVERIZACIÓN POR TUBERIA

SISTEMA DE PULVERIZACIÓN POR GRAVEDAD

SISTEMA DE PULVERIZACIÓN POR TUBERIA

SE COMPONE DE SISTEMAS DE

PULVERIZACION ORIENTADAS HACIA ABAJO QUE PUEDEN SER EN FORMA DE

ESPINA DE PESCADO O ROTATIVAS. SE EMPLEA EN LA MAYOR PARTE DE

TORRES A CONTRACORRIENTE.

SISTEMA DE PULVERIZACIÓN POR GRAVEDAD

SE COMPONE DE UN RECIPIENTE Y UNOS

AGUJEROS QUE DISTRIBUYEN EL AGUA;

NO USAN EN TORRES QUE OPEREN A CONTRA

FLUJO DEBIDO A LAS DIFICULTADES QUE PRESENTAN EN LA

DISTRIBUCION UNIFORME DEL AGUA

RellenoEs el material empaquetado que tiene la torre en su interior, su finalidad es brindar mayor tiempo y área de contacto del aire con el agua.

SE DIFERENCIAN DE DOS TIPOS

Rellenos de Goteo

Rellenos de Película o Laminares

Rellenos de Goteo

Suele consistir en una serie de pisos superpuestos de listones o rejillas sobre los que el agua al caer en cascada desde las boquillas se fracciona en gotas cada vez más pequeñas, rompiendo además aquellas de mayor diámetro que se haya formado por unión de otras más pequeñas.

Rellenos de Película o Laminares

En estos sistemas se pretende crear una lámina de agua extensa y delgada de tal manera que cuanto mayor sea más evaporación se lograra. Los materiales de estos rellenos deben tener una buena adherencia permitiendo que su superficie se “moje” de manera uniforme y con un buen espesor constante.

Eliminadores de GotasSon paneles ubicados en la parte superior que redireccionan el flujo y separan las gotas del aire, haciéndolas caer de nuevo sobre el relleno

Efectos Positivos

Reducir la reposición del

agua

Evitar la formación de

ambientes saturados

Tipos de Eliminadores de Gotas

Chimeneas

Se emplean en torres de tiro inducido para mejorar el comportamiento del ventilador y

evitar efectos de recirculación de aire

VentiladoresSe utilizan dos Tipos de Ventiladores

Axiales para torres de tiro forzado e inducido

Centrífugos para torres de tiro forzado

son apropiados para mover grandes volúmenes de aire y tienen mayores aplicaciones en equipos industriales

grandes.

Los ventiladores centrífugos son adecuados para impulsar caudales

relativamente pequeños.

• Los ventiladores están situados en la parte baja en la entrada de aire impulsándolo hacia el relleno.

• Estos ventiladores centrífugos o axiales, están dispuestos generalmente en uno de los laterales de la carcasa.

LAS TORRES DE TIRO FORZADO:

TORRES DE TIRO INDUCIDO

• Los ventiladores axiales están situados en la parte superior de la torre produciendo una depresión sacando al exterior el aire húmedo.

• Se pueden instalar grandes ventiladores pudiendo mantenerse velocidades y ruidos bajos, con consumos eléctricos menores que los de tiro forzado

• Ocupan menos superficie que las de tiro forzado

BombasLas bombas reciben el agua del proceso y alimentan la torre. Consumen una fracción importante de la potencia requerida

en todo el sistema.

El funcionamiento en si de la bomba será el de un convertidor de energía,

o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética,

generando presión y velocidad en el fluido.

Principales Tipos de Bombas

DE EMBOLO ALTERNATIV

O

DE EMBOLO

ROTATIVO

ROTODINÁMICAS

Operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas independientemente de la altura de bombeo).

Debe su nombre a un elemnto rotativo, llamado rodete, que comunica velocidad al liquido y genera presion. La carcasa exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo.

MANTENIMIENTOCada 6 meses se recomienda una inspección de los rellenos, evaluar su posición y realizar limpieza manual para retirar algas, hongos y demás incrustaciones.

Evaluar el rendimiento de las bombas y de los ventiladores periódicamente, se recomienda contar con las curvas características de dichos elementos y realizar mediciones que permitan conocer la eficiencia de la operación.

Deben realizarse evaluaciones de la calidad del agua de recirculación para evitar niveles de acidez inadecuados que generen problemas de incrustaciones en los rellenos y corrosión en las tuberías.

APLICACIÓN

LÁCTEAS

MEDIC

AMENTO

S

QUÍM

ICAS

CERVECERAS

INDUSTRIAS

INSUM

OS

VEGETALES

DETERG

ENTES

PINTURAS

ALIMEN

TOS

CONCLUSIÓN

FALSO O VERDADERO

COMPLETE

SELECCIÓN MÚLTIPLE

COLLAGE

FALSO O VERDADERO

1 7

8

2

9

3

14

4 5 6

11

12

13

17

15

16

19

18

10

20

COMPLETE

1 2

8

73 4 5 6

9 10

13

1211

14 15 16

17 18 19

20

SELECCIÓN MÚLTIPLE

2

8

1

13

9

14

1210 11

73 4 5 6

15 16

17 18 19

20

COLLAGE

8

4321

5 6 7

9 10

11

13

14

15

17

12

18

16

19

20

28

24

23

22

2125

26

27

29

30 31

33 34 35

37

32

38

36

39 40

48

444342

4145

46

47

49 50

51

53

54

55

57

52

58

56

59

60

F V

1. El uso de estos sistemas de enfriamiento se justifica cuando es necesario disipar grandes cantidades de calor a bajo costo y cuando las temperaturas que se requieren de enfriamiento no son muy lejanas de la temperatura ambiental.

F V

2.El porcentaje de vapor de agua en el aire es inferior al 5%

F V

3. El aire atmosférico no es una mezcla de gases compuesta principalmente por Nitrógeno y oxígeno.

F V

4. La Temperatura de bulbo seco.Es la temperatura medida con un tensiómetro cuyo bulbo o sensor se encuentra en contacto directo con el sistema, se expresa en ºC o ºF.

F V

5.La temperatura de bulbo seco Es la temperatura medida con un termómetro cuyo bulbo o sensor se encuentra cubierto de un material humedecido con agua.

F V

6. Humedad Absoluta.Es la relación entre la cantidad másica de vapor de agua y la cantidad másica de aire seco contenida en una muestra.

F V

7. La humedad absoluta la definimos como: a= mv/mas

F V

8. La formula como se expresa la humedad relativa es:Es Φ= Pv/Pg

F V

9. La entalpía para el caso del aire atmosférico es la suma de la energía asociada al aire seco y la energía asociada al vapor de agua, se expresa por unidad de kg de aire seco.

F V

10. Las torres de enfriamiento pueden clasificarse de muchas maneras. Una de ellas hace referencia al tipo de relleno utilizado (relleno laminar o relleno de goteo). Otro tipo se da de acuerdo con la forma en que ocurre el intercambio entre el agua y el aire (flujo en contra corriente representado en la figura a y flujo cruzado.

11. En las torres atmosféricas el agua cae en flujo cruzado con el aire.

F V

12. Las torres atmosféricas pueden ser construidas con rellenos o sin rellenos.

F V

13. En ellas el agua caliente proveniente del proceso se pone en contacto con el aire, provocando su calentamiento y su ascenso como consecuencia del aumento de su densidad.

F V

14. Las torres de tiro mecánico no emplean nada para controlar el flujo de aire que entra a la torre, son compactas y brindan buen control sobre las condiciones de salida del agua.

F V

15. En las Torres de tiro forzado. Los ventiladores toman el aire del ambiente y lo impulsan a través de los rellenos.

F V

16. Las torres de tiro forzado son más eficientes que la de de tiro inducido debido a que el ventilador mueve aire frío.

F V

17. Torres de tiro inducido. Los ventiladores toman el aire del exterior de la torre y lo expulsan al ambiente en la parte superior.

F V

18. Sistema de distribución de agua. Hace referencia a la manera como se vierte el agua sobre la torre.

F V

19. Existen 4 tipos de sistemas de distribución de agua.

F V

20. El relleno tiene como finalidad brindar mayor tiempo y área de contacto del aire con el agua.

F V

1. El__________ debe provocar poca resistencia al paso de aire y mantener una distribución uniforme del agua durante todo su recorrido

RELLENO

2. Pueden diferenciarse dos tipos de relleno: El ____________y el _____________________

de goteo

y de película o laminares

3. Los______________ básicamente retienen las gotas de agua arrastradas por el aire que salen de la torre

Eliminadores

4. Los eliminadores de gotas__________ ubicados en la parte superior que redireccionan el flujo y separan las gotas del aire, haciéndolas caer de nuevo sobre el relleno.

Son paneles

5. Los eliminadores de gotas tienen dos efectos positivos; el primero es reducir la reposición del agua y el segundo evitar la formación de ambientes _________ que puedan afectar las torres_________

saturados

Adyacentes

6. Las chimeneas, se emplean en torres de __________ para mejorar el comportamiento del _____________ y evitar efectos de recirculación de_____.

inducido

Ventiladoraire

7. En las torres de enfriamiento se utilizan dos tipos de ventiladores:_________ para torres de tiro forzado e inducido y____________ para torres de tiro forzado.

Axiales

centrífugos

8. Las_________ reciben el agua del proceso y alimentan la torre

bombas

9. Calor específico del agua, puede tomarse como Cp=_____________

1 kCal/kgºC.

10. La eficiencia de una ______ puede calcularse como el cociente entre la energía retirada al agua y la máxima retirable, de acuerdo a las condiciones atmosféricas del sitio.

torre

11. Una eficiencia superior al ______% refleja un buen desempeño de la torre

60

12. En el programa uso eficiente de energía; se debe________ que las bombas estén operando en el punto de mayor eficiencia.

Verificar

13. En el programa uso eficiente de energía; se debe bombear únicamente la cantidad de_____ requerida por el sistema de enfriamiento y evitar el sobredimensionamiento.

agua

14. Mantener los ______ de intercambio de calor libres de incrustaciones y depósitos aislantes.

sistemas

15. En el mantenimiento de una torre de refrigeración; se debe efectuar una inspección _________ sobre ventiladores, motores y reductores de velocidad, debe hacer correcta lubricación y la correa del ______________ debe estar tensada.

visual

del ventilador

16. Durante el mantenimiento debe controlarse el sentido de giro y las vibraciones del _________, ajustar el ángulo de los álabes si es necesario.

ventilador

17. La _________ que controla la reposición debe estar en buen estado y en la medida de lo posible sin corrosión que impida su funcionamiento.

válvula

18. Durante la operación de las torre de enfriamiento se pueden observar problemas como:________________________________, __________________________________,_________________________

Una distribución irregular del agua

Temperatura elevada a la salida de la torre

Agua de reposición excesiva

19. Cuando hay una distribución irregular del agua; puede deberse a obstrucciones en los___________, _________ deteriorados o caudal de agua excesivo.

pulverizadores

rellenos

20. Cuando hay Agua de reposición excesiva; Puede deberse _______________________ mal ubicados o rotos, excesivo flujo de agua o demasiada inclinación de las palas del __________

eliminadores de gotas

ventilador

1. Las torres de enfriamiento son equipos de transferencia de:

A. Calor.B. Masa.C.Todas las anteriores. D. La b. es falsa.

2. Las torres de enfriamiento son equipos de transferencia de calor y masa, entre:

A. el aire atmosférico caliente procedente de los procesos industriales. B. el aire atmosférico caliente y el agua procedente de los procesos industriales.C. el aire atmosférico y el agua caliente procedente de los procesos industriales. D. Ninguna de las anteriores.

3. El uso de estos sistemas de enfriamiento se justifica cuando es necesario disipar grandes cantidades: A. Calor. B. Aire.C. Frío.D. Masa.

4. Es conocido que la proporción de vapor de agua en el aire es baja; el porcentaje de vapor de agua en el aire es inferior.

A. al 5%) B. Al 4%C. Al 15%D. Al 20%

5. Las torres de enfriamiento pueden clasificarse de muchas maneras. Una de ellas hace referencia al tipo de relleno utilizado esta sería.

A. De gotasB. flujo en contra corriente.C. AcercamientoD. Relleno laminar o relleno de goteo.

6. En las torres atmosféricas lo que cae en flujo cruzado con el aire es:

A. AireB. CalorC. Agua. D. Frío

7. Algunos de esto son componentes de una torre de refrigeración:

A. Sistema de distribución de aguaB. Relleno.C. Bomba.D. Todas las anteriores.

8. En las torres de enfriamiento se utilizan dos tipos de ventiladores:

A. Axiales para torres de tiro forzado e inducido y centrífugo para torres de tiro forzado. B. Radiales y de torreC. De mesa, y de pared.D.Ninguna de las anteriores.

9. Según la forma en que el aire atraviesa el relleno las torres se pueden clasificar en:

A. Flujo contracorriente y extracorriente.B. Flujo extracorriente y flujo entrecruzado.C. Flujo contracorriente y flujo cruzado. D. Contra cruzado y entrecruzado.

10. Según el relleno las torres se clasifican en :

A. Goteo.B. Laminado.C. Goteo y laminado. D. Ninguna de las anteriores.

11. Las torres de tiro mecánico mencionadas son:

A.1.B. 2.C. 3.D. 4.

12. Según la forma en que ocurre el intercambio entre el agua y el aire ls torres se clasifican en :

A. Torres de circulación natural. B. Torres de tiro mecánico, por laminado. C. Flujo en contracorriente, Flujo cruzado D. Torres de circulación natural; Torres de tiro mecánico.

13. Las torres de circulación natural se clasifican en:

A. Torres atmosféricas. B. Torres de tiro natural. C. A y B son verdaderas.D. A y B son falsas.

14. Las torres de tiro mecánico se clasifican en :

A. Tiro forzado y tiro inducido. B. Tiro cruzado y tiro introducido.C. Tiro natural y tiro atmosférico.D. Ninguna de las anteriores.

15. En las torres de flujo en contracorriente el aire atraviesa el relleno de la torre:

A. De abajo a arriba.B. De arriba abajo.C. De derecha a izquierda.D. De izquierda a derecha.

16. En las torres de flujo cruzado el aire atraviesa el relleno de la torre:

A. De abajo arriba.B. de forma lateral.C. De arriba abajo.D. De forma vertical.

17. Algunas aplicaciones de las torres de enfriamiento son:

A. En la industrial de alimentos y química.B. En la industria de lácteos y cervecera.C. En la industrial de detergentes y medicamentos.D. Todas las anteriores.

18. Cuál de estas es una de las clasificaciones de las bombas:

A. De embolo rotativo y alternativo. B. De aire frio.C. De aire caliente.D. De explosivos.

19. Las bombas transforman energía:

A. Mecánica a térmica.B. Cinética a mecánica.C. Energía mecánica en energía cinética.D. Térmica en mecánica.

20. Las bombas ayudan a generar en el fluido además de presión:

A. Velocidad.B. Caudal.C. FríoD. Calor.