UNIV: Juan Manuel Mamani

Huaca

INTRODUCCION

Los procesos de enfriamiento del agua se cuentan entre los más 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.

OBJETIVOS

Tener un conocimiento de como funciona una torre de enfriamiento.

Averiguar como se clasifican las torres de enfriamiento

Cuales son los componentes básicos.

Citar algunos parámetros de mantenimiento

MARCO TEORICO

En las torres de enfriamiento se consigue disminuir latemperatura del agua caliente que proviene de uncircuito de refrigeración mediante la transferencia decalor y materia al aire que circula por el interior de latorre. A fin de mejorar el contacto aire-agua, se utiliza unentramado denominado “relleno”. El agua entra en latorre por la parte superior y se distribuye uniformementesobre el relleno utilizando pulverizadores. De estaforma, se consigue un contacto óptimo entre el agua y elaire atmosférico.

El relleno sirve para aumentar el tiempo y la superficie de intercambio entre el agua y el aire. Una vez establecido el contacto entre el agua y el aire, tiene lugar una cesión de calor del agua hacia el aire. Ésta se produce debido a dos mecanismos:

la transmisión de calor

por convección y

la transferencia

de vapor desde el agua al

aire, con

el consiguiente

enfriamiento del agua debido

a la evaporación.

CARACTERISTICAS

Las torres de enfriamiento son equipos que se emplean para enfriar agua en grandes volúmenes, siendo el medio más económico para hacerlo, si se compara con otros equipos de enfriamiento como los intercambiadores de calor donde el enfriamiento ocurre a través de la pared.

Existen distintos tipos de torres de enfriamiento. Las hay para la producción de agua de proceso que sólo se puede utilizar una vez, antes de su descarga. También hay torres de enfriamiento de agua que puede reutilizarse en el proceso.

Cuando el agua es reutilizada, se bombea a través de la instalación en la torre de enfriamiento. Después de que el agua se enfría, se reintroduce como agua de proceso. El agua que tiene que enfriarse generalmente tiene temperaturas entre 40 y 60˚C.

El agua se bombea a la parte superior de la torre de enfriamiento y de ahí fluye hacia abajo a través de tubos de plástico o madera. Esto genera la formación de gotas. Cuando el agua fluye hacia abajo, emite calor que se mezcla con el aire de arriba, provocando un enfriamiento de 10 a 20˚ C.

Es recomendable realizar un tratamiento del agua a enfriar, agregando álcalis, fungicidas, bactericidas y floculantes; ya que éstos nos ayudara con las INCRUSTACIONES Y LA CORROSIÓN.

Parte del agua se evapora, causando la emisión de más calor. Por eso se puede observar vapor de agua encima de las torres de refrigeración. De esta manera, el agua le trasmite al aire el calor que contiene, mientras cae y el aire a su vez sale por la parte

superior, conteniendo el calor.

Por eso, muchas veces las torres

de enfriamiento muestran

blancas fumarolas en su parte

superior.

Para crear flujo hacia arriba, algunas torres de enfriamiento contienen aspas en la parte superior, las cuales son similares a las de un ventilador. Estas aspas generan un flujo de aire ascendente hacia la parte interior de la torre de enfriamiento.

CLASIFICACION DE LAS TORRES DE

ENFRIAMIENTO

Las torres de enfriamiento se clasifican de acuerdo con los medios por los que se suministra el aire. Todas emplean hileras horizontales de empaque para suministrar gran superficie de contacto entre al aire y el agua.

Torres de tiro mecánico

Se caracterizan por la aspersión del agua caliente, que es suministrada a la torre mediante boquillas o por el uso de compartimientos de orificios que permiten circular el agua a lo largo del empaque o relleno característico. Estos son comúnmente fabricados en madera e impregnados de fungicidas bajo presión.

a) Tiro Inducido: Usadas ampliamente debido a que son altamente eficientes, el aire es succionado a través de la torre por medio de un ventilador dispuesto en la parte superior; lográndose una distribución uniforme del aire a través del empaque.

b) Tiro Forzado: La velocidad de descarga es baja, lo cual reduce la efectividad de la torre, el ventilador está dispuesto en la parte inferior, lo cual conlleva a recirculación del aire caliente y húmedo, el aire es descargado en la parte superior.

TORRES DE TIRO NATURAL

Las torres de tiro natural, generalmente tienen la forma de chimenea hiperbólica (Ver figura). En ellas el agua caliente proveniente del proceso se pone en contacto con el aire, provocando su calentamiento

Estos equipos presentan bajos costos de

mantenimiento y de operación debido a

que no tienen consumo eléctrico, se emplean

para manejar grandes capacidades

de enfriamiento y requiere bajas

temperaturas de aire a la entrada. Son

comúnmente utilizadas en centrales

eléctricas o industrias de gran tamaño.

TORRES ATMOSFERICOS

En las torres atmosféricas el agua cae en flujo cruzado con el aire (Ver figura). Éstas presentan bajos costos de mantenimiento, con ellas no es posible lograr acercamientos pequeños y pueden ser construidas con rellenos o sin rellenos

COMPONENTES BASICOSLas torres de enfriamiento se componen de 7 elementos básicos que se describen a continuación.

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. El primero se compone de un recipiente y unos agujeros que distribuyen el agua. El segundo se compone de sistemas de pulverización con toberas orientadas hacia abajo que pueden ser en forma de espina de pescado o rotativas

Relleno.Es 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

Eliminadores de gotas.

Los eliminadores básicamente retienen las gotas de agua arrastradas por el aire que salen de la torre. Son paneles ubicados en la parte superior que redireccionan el flujo y separan las gotas del aire, haciéndolas caer de nuevo sobre el relleno.

Chimeneas.

Se emplean en torres de tiro inducido para mejorar el comportamiento del ventilador y evitar efectos de recirculación de aire

Ventiladores.

En las torres de enfriamiento se utilizan dos tipos de ventiladores: Axiales para torres de tiro forzado e inducido y centrífugos para torres de tiro forzado

Bombas.

Las bombas reciben el agua del proceso y alimentan la torre.

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.

INFLUENCIAS EXTERNAS SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DE LAS TORRES.

RECIRCULACION

La recirculación en las torres de enfriamiento se define como una adulteración de la atmósfera de entrada a la torre.

RESTRICCIÓN DEL FLUJO DE AIRE:

Una disminución en la cantidad de aire y la temperatura del agua se incrementará.

VIENTO

Dependiendo de su velocidad y dirección, tiende a incrementar el potencial de la torre de enfriamiento a la recirculación.

INTERFERENCIA

Sumideros de calor ubicados cerca de una torre de enfriamiento pueden Interferir con el desempeño térmico de la misma.

MANTENIMIENTO DE TORRES DE ENFRIAMIENTO

Durante la puesta en marcha de una torre de enfriamiento deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

•Efectuar una inspección visual sobre ventiladores, motores y reductores de velocidad, debe hacer correcta lubricación y la correa del ventilador debe estar tensada.

•Debe controlarse el sentido de giro y las vibraciones del ventilador, ajustar el ángulo de los álabes si es necesario.

•Inspeccionar los rellenos, comprobar el buen estado, la correcta colocación y la posible formación de algas que obstruya el paso del aire.

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

Durante la operación pueden aparecer algunos problemas comunes que se describen a continuación:

•Una distribución irregular del agua.

Puede deberse a obstrucciones en los pulverizadores, rellenos deteriorados o caudal de agua excesivo.

•Temperatura elevada a la salida de la torre.

Puede deberse a un excesivo flujo de agua, rellenos mal colocados o en mal estado o aire insuficiente. Se recomienda comparar las condiciones de operación con las condiciones de diseño y comprobar el estado de los rellenos.

•Agua de reposición excesiva.

Puede deberse eliminadores de gotas mas ubicados o rotos, excesivo flujo de agua o demasiada inclinación de las palas del ventilador.

En cuanto al mantenimiento periódico que debe efectuarse sobre una torre cabe anotar lo siguiente:

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

•Puede realizarse una limpieza anual de las balsas.

•Evaluar el rendimiento de las bombas y de los ventiladores periódicamente.

•Deben realizarse evaluaciones de la calidad del agua de recirculación para evitar niveles de acidez y alcalinidad inadecuados que generen problemas de incrustaciones en los rellenos, corrosión en las tuberías y erosión sobre los materiales. En la figura a se presenta una tabla con los niveles de sólidos recomendados en el agua de recirculación.

CONCLUSIONES

En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeración mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre. A fin de mejorar el contacto aire-agua, se utiliza un entramado denominado “relleno”. El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores. De esta forma, se consigue un contacto óptimo entre el agua y el aire atmosférico.

Existen distintos tipos de torres de enfriamiento. Las hay para la producción de agua de proceso que sólo se puede utilizar una vez, antes de su descarga. También hay torres de enfriamiento de agua que puede reutilizarse en el proceso.

Las torres de enfriamiento se clasifican de acuerdo con los medios por los que se suministra el aire. Todas emplean hileras horizontales de empaque para suministrar gran superficie de contacto entre al aire y el agua.

RECOMENDACIONES

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

•Puede realizarse una limpieza anual de las balsas.

•Evaluar el rendimiento de las bombas y de los ventiladores periódicamente

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

BIBLIOGRAFIA

• “Práctica de Torre de Enfriamiento” del Instituto Tecnológico de Toluca, Ingeniería Química, Laboratorio Integral (Iii-B).

• “Metodología de Torres de Enfriamiento de Agua” de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE).

• www.quiminews.com