Torre Final

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

DISEÑO DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO DE TIRO

INDUCIDO DE FLUJO A CONTRACORRIENTE

OPERACIONES UNITARIAS 3

Dr. Armando Quintero Ramos

Grupo 8to E Simón Flores Armendáriz

Víctor Ramón Beltrán Verdugo

Aarón Lujan Ortega

Mauricio Terrazas

27 de Mayo de 2014

RESUMEN

Se llevo a cabo el diseño de una torre de enfriamiento de tiro inducido de flujo a contracorriente a partir de un caudal de agua dado por el catedrático, y con datos de humedad relativa y temperatura de bulbo seco aproximados a la media de estos datos en la ciudad de Chihuahua en el mes de junio. En base a esto se hicieron investigaciones de cada elemento que compone una torre de enfriamiento así como el tipo de material más adecuado tomando en cuenta el costo y rendimiento de cada elemento. Una vez seleccionado el material de empaque propio de una empresa de reconocimiento se comenzaron a realizar los cálculos correspondientes para las dimensiones de la torre y de los demás componentes.

INTRODUCCION

Las torres de enfriamiento son equipos que se usan para enfriar agua en grandes volúmenes porque, son el medio más económico para hacerlo, ya que Cuando un liquido se calienta se pone en contacto con una gas no saturado, parte del liquido se evapora, lo que disminuye su temperatura. La aplicación más importante de este principio se da en el uso de las torres de enfriamiento para disminuir la temperatura del agua recirculado, que utilizan los condensadores o intercambiadores de calor en plantas químicas. Plantas de energía y unidades de aire acondicionado. Las torres de enfriamiento son columnas de gran diámetro con tipos especiales de empaque de diseños para proporcionar un buen contacto de gas-liquido con una baja caída de presión. El agua caliente se distribuye sobre el empaque por medio de boquillas de aspersión o por una rejilla de muescas a través de las tuberías. El aire circula a través del empaque mediante ventiladores de corriente de aire forzado o inducido, mientras que en algunos diseños la circulación es por convección natural.

En la figura 1 se presenta una torre a contra flujo (contracorriente), el aire entra por debajo de la capa de relleno y circula en contracorriente ascendente hacia el flujo de agua descendente. Esta es una distribución mas eficiente para la transferencia de calor y permite una mayor aproximación de la temperatura deseada. Estas torres a contra flujo son utilizadas con un ventilador de corriente de aire forzado colocado en la base de la torre, es necesario tener un gran espacio vacio debajo para tener una mayor distribución del aire.

Los empaques más utilizados para torres a contra flujo es el relleno celular o el empaque de película, el cual consiste en laminas acanaladas de plástico por el cual el agua fluye sobre la superficie del empaque, proporcionando mas área de transferencia por unidad de volumen, las laminas de plástico están separadas en un espacio de 18 a 22 mm permitiendo así velocidades de aire y agua elevadas disminuyendo la caída de presión.

La reducción de la temperatura del agua en la torre de enfriamiento se produce principalmente por evaporación, y aun cuando la temperatura de aire sea baja se registra cierta transferencia de calor sensible hacia el aire.

Las pérdidas de agua evaporadas durante el enfriamiento es pequeña, aproximadamente de un 2%, además existen perdidas de gotas esparcidas, referidas como arrastre o efecto del viento por lo cual en las torres se colocan eliminadores de gotas o niebla que atrapan las gotas de agua que fluyen con la corriente de aire hacia la salida de la torre,, la composición o cantidad de agua suministrada en la torre debe ser igual a la de evaporación y de perdidas por arrastre mas la cantidad de purga o expulsión para eliminar la formación de sales disueltas.

Las torres de enfriamiento se seleccionan tomando en cuenta distintos factores tales como el requerimiento de calor máximo y promedio, disponibilidad y calidad del agua, por último las condiciones climáticas locales. Las torres se diseñan para satisfacer las necesidades aun con condiciones extremas en ciertos días del año (1).

OBJETIVO

Diseñar una torre de enfriamiento con un caudal de agua de 70L/min y calcular los datos de diseño más importantes como altura del material de empaque, caída de presión y velocidad de inundación, además seleccionar el ventilador adecuado para la torre

MARCO TEORICO

PARÁMETROS PARA LA SELECCIÓN DE LA TORRE A DISEÑAR

La selección de una torre de enfriamiento depende de una variedad de factores tales:

• Flujo de agua a ser enfriada • Rango de enfriamiento • Aproximación (temperatura de salida del agua – temperatura de bulbo

húmedo) • Localización de la torre (2).

Flujo de Agua

El flujo de agua a ser enfriada es de 18.5 gal/min.

Rango de Enfriamiento

El rango de enfriamiento es la diferencia entre la temperatura del agua de entrada y salida, en una torre generalmente está entre 10oF – 30oF siendo más comunes los valores entre 20oF – 30oF.

Aproximación

La aproximación es la diferencia que hay entre la temperatura del agua de salida y la temperatura de bulbo húmedo la cual es la mínima temperatura que podría alcanzar el agua de salida. Este valor generalmente está entre los 5oF – 15oF.

Localización

La localización de la torre es muy importante ya que dependiendo de donde se localice dependerán las propiedad de entrada del aire (Temperatura de bulbo seco y húmedo así como la Humedad relativa) además de que necesita estar ubicada en algún lugar donde sea posible suministrar los flujos de aire requeridos (2).

SELECCIÓN DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO A DISEÑAR

Tomando en cuenta que el diseño de la torre es hecho pensando localizar dicha torre en la ciudad Chihuahua tomamos los datos de la tabla 1 que son los datos climatológicos de Chihuahua proporcionados por la Comisión Nacional de Agua. Basándonos en esta tabla podemos observar que se tienen condiciones favorables para localizar una torre de enfriamiento de ya que generalmente no hay mucha humedad y las temperaturas no son tan altas. Además de que la velocidad del aire promedio es aceptable la cual es de 5m/s (11millas/hora). Con estas condiciones podría hacerse el diseño tal vez de una torre de enfriamiento de tiro natural sin embargo estas torres generalmente se hacen para volúmenes de agua a enfriar muy grandes y como esta torre se piensa diseñar para solo 18.5 gal/min, se decidió realizar el diseño para una torre de enfriamiento de tiro inducido a contracorriente, esto porque generalmente las torres de enfriamiento a contracorriente son las mas eficientes, por otro lado la mayor parte de la bibliografía para torres de enfriamiento es para torres de tiro inducido a contracorriente.

Tabla 1. Condiciones Climatológicas de Chihuahua

Los valores encerrados en cuadros rojos son los datos en los cuales nos basaremos para los datos de la entrada del aire.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Definición de criterios de diseño

Como se menciono anteriormente el flujo de agua a enfriar para esta torre es de 18.5 gal/min el cual es un valor para bajo por lo tanto esta torre es diseñada a escala de laboratorio. En este caso para el rango se tomo un valor de 24oF que es un valor entre la media, mientras que para la aproximación se tomo un valor de 10oF el cual además de estar en la media se tomo también teniendo en cuenta que mientras menos sea la aproximación mas altura de empaque necesita la torre lo cual puede dejar la torre con valores fuera de lo común en las dimensiones de la misma, la torre se diseño con las condiciones climatológicas de la ciudad de Chihuahua en el mes de julio ya que una torre de enfriamiento debe ser diseñada para funcionar todo el año, y las condiciones más severas son en verano por eso se decidió utilizar los valores del mes de junio de la temperatura de bulbo seco y humedad relativa promedio.

En cuanto al material de empaque se decidió usar un material de empaque tipo película el cual es el más usado para torres de enfriamiento a contracorriente(1).

Características del material de empaque

XF75 Herringbone Film Fill Media

• Gestión del agua y del aire superior para un alto rendimiento térmico.

• Superficie diseñada en forma de espiga para una distribución uniforme del agua.

• Bordes unidos en las entradas y salidas del aire.

• Forma de un paquete lo suficientemente fuerte para ser apilados uno encima del otro con alturas de llenado de más de 12 ft (3658 mm).

• Instalación sin problemas. • En aplicaciones de que requieren llenar

mayor altura permite el uso de algunos otros aditamentos.

Imagen 1: Estructura del material de empaque

Tabla 2: Dimensiones del material de empaque y características principales

Gráfica 1. Relación de flujo másico de líquido/flujo másico de gas versus número adimensional característico del material de empaqueproporcionada por el fabricante.

Gráfica 2. Curva de comportamiento para empaque de 24´´.

Gráfica 3. Curva de comportamiento para empaque de 36’’.

Gráfica 4. Curva de comportamiento para empaque de 48’’.

DISEÑO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO DE TIRO INDUCIDO A CONTRACORRIENTE

CONDICIONES INICIALES

Como se menciono en el planteamiento de problema se piensa diseñar una torre de enfriamiento con unde 10oF y un rango de 24de las condiciones climatológicas de la ciudad de chihuahua basándonos en los datos del mes de junio, tomando los datos de tempera85oF y humedad relativa de 42% que son condiciones normales promedio durante el día en esta ciudad.

Leyendo en una carta psicométrica (Figura Acontra la humedad relativa se obtiene la temperatura de bucual fue de 71oF así como la humedad absoluta (Ha) que dio 0.0153

Después fijamos las temperaturas del agua de salida y entrada, de la manera previamente decidida en planteamiento del problema donde

T salida del agua (Txb) = Tbh + 10

T entrada del agua (Txa) = Txb + 24

Después procedemos a calcular la entalpia de entrada del aire (siguiente ecuación

hb = (0.24+ 0.45 Ha) (85

hb = 29.63 Btu/ lb de A.S

DISEÑO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO DE TIRO INDUCIDO A

INICIALES DE DISEÑO

Como se menciono en el planteamiento de problema se piensa diseñar una torre de enfriamiento con un flujo de agua de 18.5 gal/min, una aproximación

F y un rango de 24oF, con propiedades del aire de entrada de con datos de las condiciones climatológicas de la ciudad de chihuahua basándonos en los datos del mes de junio, tomando los datos de temperatura de bulbo seco de

F y humedad relativa de 42% que son condiciones normales promedio durante el día en esta ciudad.

Leyendo en una carta psicométrica (Figura A-1) la temperatura de bulbo seco contra la humedad relativa se obtiene la temperatura de bulbo húmedo (Tbh) la

F así como la humedad absoluta (Ha) que dio 0.0153

Después fijamos las temperaturas del agua de salida y entrada, de la manera previamente decidida en planteamiento del problema donde

T salida del agua (Txb) = Tbh + 10oF = 71 + 10 = 81oF

T entrada del agua (Txa) = Txb + 24oF = 105oF

Después procedemos a calcular la entalpia de entrada del aire (

b = (0.24+ 0.45 Ha) (85-32) + 1075.8 (Ha)

b = 29.63 Btu/ lb de A.S

DISEÑO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO DE TIRO INDUCIDO A

Como se menciono en el planteamiento de problema se piensa diseñar una flujo de agua de 18.5 gal/min, una aproximación

F, con propiedades del aire de entrada de con datos de las condiciones climatológicas de la ciudad de chihuahua basándonos en los

tura de bulbo seco de F y humedad relativa de 42% que son condiciones normales promedio

1) la temperatura de bulbo seco lbo húmedo (Tbh) la

F así como la humedad absoluta (Ha) que dio 0.0153

Después fijamos las temperaturas del agua de salida y entrada, de la manera

Después procedemos a calcular la entalpia de entrada del aire (hb) con la

ÁREA TRANSVERSAL EFECTIVA

Se obtuvo a partir de la grafica que el flujo mínimo es de 6 gal/minft2 por lo tanto se tiene que:

��

=18.5� �/��

6� �/�� = 3.083� �/��

�� . �� = �� %ℎ�� !�� " #��

=3.083� �/��

0.9375= &3.288��

= 1.8135(� � !�)

Por condiciones de diseño, mantenimiento y construcción se decidió usar una área de 9 ft2 de área para la torre de enfriamiento ya que cumple con el mínimo de área transversal, además de que con 9 ft2 se tiene un flujo másico de 2gal/minft2 y para torres de tiro inducido se recomienda un valor de flujo másico entre 2 y 3 gal/minft2

FLUJO VOLUMÉTRICO Y MÁSICO DE AGUA

*�� ∗ �� !� ℎ�� = 9 ft� ∗ 0.9375 = 8.4375 ft�

/ =18.5 � �/��

9�� = 2.0555� �

min ��

Gxa= 2.0555 345

678 97:; X97:<

=.>? 345 X

@�.> 5A 43B497:< X

@C 678D

= 1028.877 5A EFGE

D 97:;

TRAZADO DE LA LÍNEA DE OPERACIÓN PARA FLUX MÁSICO M ÍNIMO DE

AIRE Gy,min

Para la determinación del flujo mínimo de aire se utiliza la siguiente ecuación:

HI(ℎ4 − ℎA) = HKL5(MK4 − MKA)

Pero es necesario seguir un procedimiento Gráfico para poder obtener hamax

para después poder despejar Gymin el procedimiento es el siguiente

• Se grafica la curva de equilibrio de entalpia del aire saturado contra la

temperatura del agua con la tabla A-2 (2).

• Se ubica el punto con coordenadas (x, y) (Txb, hb) el cual representa

las condiciones en la parte inferior de la torre.

• Después a partir de la temperatura del agua de entrada (Txa = 105°F)

se traza una línea vertical.

• Utilizando como pivote el punto definido por las coordenadas

correspondientes a las condiciones de la parte inferior de la torre (Txb,

hb), trazamos una línea tangente a la curva de saturación y se

prolonga hasta cruzar con la línea vertical correspondiente a la

temperatura de entrada del agua en la parte superior de la torre (Txa =

105°F). A partir del punto de corte se lee sobre el eje “y” el valor de la

entalpía correspondiente al aire de salida en la parte superior de la

torre, ha =73 Btu/lba.s.

Figura 3 línea de operación para el flujo mínimo de aire mostrada de color rojo

• Se sustituyen los datos en la ecuación despejada:

HI,678 =HK ∗ LO ∗ (MK4 − MKA)

(ℎ4 − ℎA)

HI,678 =1028.877

�� 43B4ℎ "�� ∗ 1 P��

��℉ ∗ (105℉ − 81℉)

(73 P�� − 29.63 P��

�� )= 569.247

��ℎ��

Este flujo mínimo de aire el rango de 1.2 – 2 (1) para así ha se puede trazar la línea de operación de la torre de enfriamiento.

En este caso se eligió multiplicar mitad del rango sugerido

HIRHI678 ∗

Con el valor de Gy se calcula ha despejándola de la misma ecuación

� �1028.877 �� 43B4

� "��

910

Ahora se puede trazar la línea de operación con las coordenadas(Txa, ha)

Figura 4 Línea de operación para la torre de enfriamiento mostrada de color azul

Este flujo mínimo de aire Gymin generalmente es multiplicado por un valor entre ara así obtener el flujo de aire Gy y ahora despejando

ha se puede trazar la línea de operación de la torre de enfriamiento.

En este caso se eligió multiplicar Gymin por un valor de 1.6 ya que está a la mitad del rango sugerido

∗ 1.6 � 569.247 �� ∗ 1.6 � 910.795 ��

��


� � HKL5(MK4 J MKA)HI

S ��

43B4� ∗ 1 P��

��Q ∗ (105Q J 81Q)910.795 ��

��S 29.63 P��

��

Ahora se puede trazar la línea de operación con las coordenadas


generalmente es multiplicado por un valor entre obtener el flujo de aire Gy y ahora despejando

ha se puede trazar la línea de operación de la torre de enfriamiento.

de 1.6 ya que está a la

�


� 56.726 P��

Ahora se puede trazar la línea de operación con las coordenadas (Txb, hb) y


CÁLCULO DE KaV/L Y ALTURA DEL MATERIAL DE EMPAQUE

Como ya se ha determinado que Gy = Gymin no se generara la curva de demanda solo se calculara KaV/L esperando que este valor contra Gx/Gy caiga en una de las curvas del comportamiento del material de empaque para asi obtener la altura del material de empaque, si no se procederá a realizar una interpolación para obtener dicha altura el cálculo de KaV/L se realizara utilizando la ecuación de Merkel.

hh

dT

L

KaV T

T∫ −= 1

2*

Donde:

• K = Coeficiente de transferencia de masa, lbagua/h•pie2. • a = Área de contacto, pies2/pie3 de volumen de torre. • V = Volumen de enfriamiento activo, pie3/pie2 de área transversal. • L = Flujo másico de agua, lb/h•pie2 • h* = Entalpía de aire saturado a la temperatura del agua, Btu/lb. • h = Entalpía del aire, Btu/lb. • Txa y Txb = Temperatura del agua de entrada y salida respectivamente,

°F.

La característica de la torre, KaV/L se determina mediante la integración de la ecuación de Merkel utilizando el método del trapecio utilizando 6 intervalos de 4oF cada uno ya que nuestra ∆T es de 24oF.

� T(M� J MU) ∗( 1∆ℎ�

+ 1∆ℎU

)

2

Tabla 3. KaV/L para torre de enfriamiento con un Gy = 1.6 veces Gymin por lo tango Gx/Gy=1.129

T h* h ∆h 1/(∆h) a KaV/L Gx/Gy 81 36.3 29.6 6.7 0.149 0.551 2.37 1.129 85 42 34.1 7.9 0.126 0.475 89 47.2 38.2 9 0.111 0.428 93 52.7 43 9.7 0.103 0.370 97 59 46.8 12.2 0.081 0.299

101 66 51.2 14.8 0.067 0.248 105 74.4 56.7 17.7 0.0564

Ahora se procede a ubicar el punto KaV/L vs Gx/Gy en las curvas de comportamiento del material de empaque proporcionadas por el fabricante

Figura 5 Punto KaV/L que cae en la Curva de material de empaque de 4ft

Por lo tanto el material de empaque en la torre de enfriamiento debe de tener una altura de 4pies.

Z= 4ft

VELOCIDAD DE INUNDACIÓN.

La velocidad de inundación proporciona la funcionalidad de la torre, esto se puede saber con el tipo de empaque utilizado, y sus caudales tanto como de agua como de aire. Para el cálculo de la velocidad de inundación se utiliza la ecuación desarrollada por Kister y Gill (1960).

7.0PFL F115.0P =∆

En donde:

∆PFL = Caída de presión en el punto de inundación, pulg. de agua/pie de empaque

FP= Factor del empaque.

Para la determinación del factor del empaque, FP se utiliza la gráfica de la Figura Fp vs Area superficial siguiente. El área superficial específica del empaque proporcionada por el fabricante, es de 51 ft2/ft3. El factor de empaque, FP leyendo sobre la línea correspondiente a estructurados corrugados para flujos de líquido menores de 20 galones/minuto*ft2 es 14

Gráfica 5: Curvas de diferentes tipos de materiales de empaque y su factor de empaque

Sustituyendo en la ecuación anterior.

( ) ( )empaquedepie

aguadepuPFL

.lg729436.014115.0 7.0 ==∆

Con este dato y a partir de la ecuación de comportamiento del empaque se determina que la velocidad de inundación corresponde a 1549.7288 pies/min

Por lo tanto la velocidad del aire de acuerdo al flujo másico establecido

( )( )

( ) ( )min/7151.210

min/60

/9067.12642

/07204.0

•/795.910G3

.

2.y pies

h

hpies

pielb

piehlbU

sa

sa

yo ====

ρ

Comparando los dos valores se puede saber a qué porcentaje de la velocidad de inundación estamos trabajando.

%5969.13100*

min7288.1549

min7151.210

100* inundacion de %.

===pies

pies

U

UVelocidad

fo

o

SELECCIÓN DEL VENTILADOR

CAÍDA DE PRESIÓN

La caída de presión se calculo de acuerdo a la ecuación proporcionada por el fabricante para el empaque.

Gy= 910.795 5A

DW 97:; X=.>? 345

XY< XXY<

@�.> 5A 43B4X

D@C 678

=1576.149 345

678 97:;

Qaire=2846.6 ft3/min

� = Z/*

� = 2846.6 ft3

min12 �� = 253.011 ��/��

( ) ( )[ ] ( ) ( ) ( )[ ]{ } ( ) ( )[ ] inhtvelxqavelxP 15167.02852.01513.0109355.4106192.4 3711.297443.16 =++=∆ −−

Para la selección del ventilador decidimos usar la caída de presión y la velocidad del aire que alimentaria el ventilador de acuerdo a la curva del material de empaque.

Tabla 4: Datos de velocidad de aire, caída de presión y caudal

Velocidad (ft/min)

Presión (in wg)

Caudal (ft3/min)

100 0,0249 1125 200 0,0953 2250 300 0,2131 3375 400 0,3807 4500 500 0,6005 5625

Figura 6: curva característica de material de empaque en relación a caída de presión y caudal de aire

De acuerdo a la Figura 6 el material de la torre trabajaría con un caudal de 2846.6 ft3/min con una caída de presión de 0.1516 in wg.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Cai

da

de

Pre

sio

n

Caudal (ft3/min)

Grafica 6: curvas características de diferentes diseños de ventiladores

Observando el rango de trabajo de la curva del ventilador observamos que la mejor opción de ventilador es el uso de un ventilador axial.

Grafica 7: curva característica ventilador axial

Además de que estaríamos trabajando en la zona del rango útil del ventilador.

Por lo tanto se decidió seleccionar un ventilador turbo axial Modelo TDI-CA porque el ventilador nos proporciona el flujo de aire que necesitamos el cual es de 910.795 lb/hft2

Con las dimensiones de la figura 7:

Figura 7 dimensiones del ventilador turbo axial

ÁREA REQUERIDA PARA LA ENTRADA DE AIRE Y ALTURA DE LA ENTRADA

El área transversal de la entrada de aire debe ser de 1.5 veces el área transversal de la torre para que la caída de presión no tenga un valor significativo, por lo que necesitamos 9 ft2 * 1.5 = 13.5 ft2 y la altura de las entradas de aire será de:

� � 13.5 ��

3�� ∗ 4 � !��= 1.125 ��

ALTURA DEL VENTILADOR

Como se muestra en la figura 7 la altura o profundidad del ventilador es de 450 mm

450�� =0.00328084 ��

1 ��= 1.44��

Por lo tanto se considerara una altura de 1.5 ft

DETERMINACION DE LAS DIMENSIONES DE LA PISCINA

2.47388 ft3/min

3 ft de alto * 3 ft de ancho de área transversal = 9ft2

Para tener una piscina más amplia que el área transversal

3.2ft * 3.2ft = 10.4 ft2

Por lo tanto 2.47388 ft3/ 10.4ft2 = 0.241 ft

Entonces se utilizara una altura de 0.3 ft

Por lo tanto el volumen de la piscina es de 0.3ft * 10.4ft2 = 3.12 ft3

ESPACIO ENTRE EL DISTRIBUIDOR DE AGUA Y EL MATERIAL DE EMPAQUE, Y ALTURA DEL REDUCTOR DE AIRE

Se propone un espacio de 1 ft entre el distribuidor de agua caliente y el material de empaque de la torre, así como también 1 ft de altura para el reductor.

ALTURA TOTAL DE LA TORRE

Altura del material de empaque 4 ft Altura de entrada de aire 1.2 ft Altura del ventilador 1.5 ft Altura de la piscina 0.3 ft Espacio entre distribuidor de agua y material de empaque

1 ft

Altura del reductor de aire 1 ft Altura total de la torre 9 ft

Figura 8. Torre de enfriamiento de tiro inducido a contracorriente diseñada y vista y dimensionada con los datos obtenidos

V – Altura del ventilador

R – Altura de la reducción

B – Espacio entre el distribuidor de agua y el empaque

E – Altura del material de empaque

C – Altura de la entada de aire

A – Altura de la piscina

R

E

V

B

C

A

DISCUSIÓN

La altura del material de empaque que obtuvimos fue de 4 pies lo cual está en los rangos que se manejan para las torres de enfriamiento que casi siempre está entre 2 y 3, sin embargo para el flujo de agua que tiene esta torre tal vez sea algo grande pero no mucho, en lo personal pensamos que una altura de 3 pies sería mejor pero para haber podido seleccionar una altura de 3 pies se tendría que haber calculado bastantes veces lo que se calculo en la sección de cálculo de KaV/L y altura del material de empaque esto variando los flujos de Gy, Lo cual se hace multiplicando Gymin por valores entre 1 - 2.5 como 1.1, 1.2, 1.3, etc. Teniendo asi varios flujos de Gy y después ahora si repetiríamos los cálculos de KaV/L para cada relación diferente de Gx/Gy obteniendo diferente puntos con lo cual se podría realizar una curva característica de la torre que tocaría un punto de cada curva característica del material de empaque del fabricante a diferentes alturas, y ahora si teniendo los 3 puntos donde la curva característica de la torre corto a las curvas del material de empaque, se podría elegir entre la altura deseada del material de empaque de la torre con su respectiva relación de Gx/Gy

Observando el cálculo de la velocidad a la que estamos trabajando de inundación, indica que estamos trabajando abajo del 15 % lo cual nos indica que el riesgo de inundación de la torre es muy pequeño.

El ventilador que se selecciono fue de un fabricante que agrega buenas características a sus productos y que permite la utilización en esta torre, además que posee varios diseños de varios tamaños.

CONCLUSIÓN

Se logro diseñar una torre de enfriamiento con todos los datos de diseño importantes que debe llevar una torre de enfriamiento entre los que resaltan la altura del empaque que si bien es de 4ft y está entre el rango de altura de empaque de la mayoría de las curvas características de material de empaque que ofrecen los proveedores del material el cual es de 2 a 4 pies.

El material de empaque que se selecciono fue por ser el material que ofrece mejores características, superiores a los demás empaques. Esta es la parte más importante del diseño porque este es el que le da todas las características a la torre.

Por su parte el diseño del ventilador también es parte muy importante del diseño de la torre de enfriamiento ya que este es el que da el flujo de aire y es uno de los elementos que se controlan cuando se pone en operación la torre. Tiene que ser del tamaño adecuado para no generar perdidas por caída de presión o por dar demasiada velocidad o por el contrario que la distribución del flujo de aire no sea adecuada y la torre no funcione.

Otro dato importante calculado fue la velocidad de inundación, ya que este afecta también en la operación de la torre porque al no manejarla a los flujos adecuados además de bajar su eficiencia causaría que se inunde, el cálculo de la velocidad de inundación es un dato importante porque es inherente a la torre y puede ayudar a detectar problemas de flujos, de desgaste del material de empaque, etc.

El diseño de una torre de enfriamiento tiene cierta complejidad porque depende de muchos factores y puede empezarse el diseño ya sea partiendo de la entrada de flujo de aire o partiendo de los materiales que se usaran como el de empaque ya que se puede empezar el diseño asumiendo una altura deseada, y es complejo porque depende también de las decisiones que uno toma a la hora de seleccionar los materiales para su construcción entonces se debe tener experiencia para seleccionar adecuadamente los materiales, además de que estos deben de ser comprados con empresas de confianza, ya que los materiales que se compran para la torre tienen datos que necesitamos para su diseño y si se compra el material con un proveedor que no sea de confianza los datos que nos den pueden ser falsos y esto afectaría nuestro diseño de la torre.

BIBLIOGRAFIA

(1). Mc Cabe, W.-Smith, J.-Harriot, P. (2002) Operaciones unitarias en ingeniería química. Capitulo 19: Operaciones de humidificación. 6ta edición. Editorial Mc Graw Hill. Pp 657-666

(2).Torres V., Alberto. (2006) Diseño de una torre de enfriamiento de agua para uso industrial. Tesis de licenciatura, Ecuador Escuela superior politécnica del litoral, Guayaquil.

(3). Gonzales S., Karen D., Gutiérrez G., Abel E. (2010). Diseño y construcción de una torre de enfriamiento para la facultad de ciencias químicas, Tesis de licenciatura, México Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Chihuahua.

APENDICES

Figura A-1 Carta psicométrica para aire-vapor de agua a una atmósfera absoluta.

Tabla A-2 Entalpia de una mezcla saturada aire-vapor de agua en equilibrio con el volumen del liquido a diferentes temperaturas.

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