Torres de enfriamiento

  En la nota de hoy vamos a hablar de las Torres de Enfriamiento, las cuales son herramientas importantes para el área de climatización cuando se tienen chillers condensados por agua.

Los procesos de enfriamiento del agua se cuentan entre los más antiguos que se conocen, y algunos de estos procesos son lentos, como el enfriamiento del agua en la superficie de un estanque. Pero para poder entenderlos mejor primero es necesario tener en cuenta el proceso de transferencia de calor.

El proceso de transferencia de calor comprende: 

La transferencia de calor latente que sucede debido a la evaporación de una porción pequeña de agua. 
La transferencia de calor sensible que ocurre gracias a a la diferencia de temperatura entre el agua y el aire.

Por tanto, 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. 
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. 



CARACTERÍSTICAS

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, y también hay torres de enfriamiento para que el agua pueda 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 32 y 40˚C.
El agua se bombea a la parte superior de la torre de enfriamiento y de ahí es pulverizada hacia abajo a través de aspersores de plástico. Esto genera la formación de finas gotas. Cuando el agua fluye hacia abajo, emite calor que se mezcla con el aire de arriba, provocando un enfriamiento de 5 a 10˚ 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 transmite 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.

COMPONENTES BÁSICOS
 Las 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
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.

CLASIFICACIÓN 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 el 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 ATMOSFÉRICOS 
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
























Autor de la nota: Ing. Diego Calcagno. Jefe de departamento de Ingeniería Sempere

Comentarios

  1. Buenas me gustaría saber cuántos Rellenos necesita un condensador evaporativo aproximadamente

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  2. Como es la instalación? Tiene algún manual en PDF o video

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