Torres de Enfriamiento

M. En C. José Antonio González MorenoTGO. Químico Industrial

Máquinas TérmicasNoviembre del 2014

Introducción:

En esta presentación se estudiarán los conceptos básicos de lo que es una torre de enfriamiento, también se explicará la clasificación de las Torres de enfriamiento, además se expondrán los tipos de empaque y rellenos que componen la torre.Finalmente se presentan las conclusiones, las referencias bibliográficas consultadas y las preguntas de repaso del tópico expuesto.

Antecedentes:Las torres de enfriamiento surgieron a partir del s. XVIII juro con la Revolución Industrial. En sus comienzos se les llamaban piletas de rocío (año 1910) y después se modificaron a torres atmosféricas (año 1915).

Desarrollo del Tema:Definición de Torre de Enfriamiento (TE): Es un intercambiador de calor que enfría agua por medio de la evaporación.Se utiliza principalmente en los condensadores industriales.Las TE son utilizadas cuando los rangos de enfriamiento son bajos generalmente entre 5 y 25 °C.La temperatura mínima que se puede alcanzar en una TR, es la temperatura del bulbo húmedo del aire circundante.

Desarrollo del Tema:Humidificación: Es el grado y la mezcla en equilibrio que la constituyen el aire y el vapor de aire.Suponiendo que el comportamiento de la mezcla cumple con las leyes de los gases ideales (Boyle-Marriotte, Gay-Lussac y Charles), la presión ejercida por la mezcla será igual a la suma de la presión parcial del gas y la del vapor (Ley de Raoult y Carta Psicrométrica). Es decir:

Ptotal = Ppg + Ppv

En estas condiciones, la fracción molar del vapor es: Total

v

total

v

P

Pp

n

n y

Desarrollo del Tema:Es necesario establecer que la fracción molar es igual a la composición del volumen.Otros términos importantes son:

Desarrollo del Tema:Otros conceptos básicos importantes son:

Desarrollo del Tema:Otros conceptos básicos importantes son:

Desarrollo del Tema:Otros conceptos básicos importantes son:

Componentes de Una Torre

Componentes de Una Torre

Componentes de Una Torre

Componentes de una Torre:

Estructura de la Torre:Es la estructura que le da forma a la torre y puede ser metálica, de madera o de hormigón.

Rociadores:Los Rociadores: Se encuentran en la parte superior de la Torre y permiten que el agua caliente ingrese en forma de gotas para aumentar su superficie de contacto.

Empaquetamiento o Relleno:Empaquetamiento: Es una estructura que se

encuentra en el interior de la Torre y puede ser metálica, plástica o de madera.Su función es obligar a que el agua que cae en forma de gotas, permanezca por más tiempo dentro del cuerpo de la torre.

Eliminadores de Acero y Rocío:

Es una estructura ubicada en la parte superior de a torre y tiene la finalidad de evitar que las gotas pequeñas sean arrastradas por la corriente de aire fuera del sistema.

Reservorio:Reservorio: Se encuentra en el fondo de la torre y es un tanque en el cual se recoge el agua enfriada para regresar nuevamente al sistema.

Tubería de agua adicional:Tubería de restitución de agua: Conforme se produce la evaporación, es necesario ir restituyéndola. Para este propósito existe una tubería que mantiene el nivel del depósito constante.

Escalera de Acceso:Escalera de Acceso: se construye de acuerdo a las especificaciones de la OSHA* y permite una fácil inspección y mantenimiento. Esta fabricada, por lo general, del mismo material de la estructura de la torre (Fibra de vidrio reforzada con resina poliéster o en madera tratada químicamente).

*Occupational Safety and Health Administration

Clasificación de las Torres de Enfriamiento:

Se pueden clasificar de acuerdo a:1) al tipo de relleno utilizado (Relleno laminar o relleno

de goteo). 2) De acuerdo a la forma en que ocurre el intercambio

de calor entre el agua y el aire (Tipo Natural o Mecánica).

Torre de Enfriamiento de Circulación Natural:

Torre de Enfriamiento de Circulación Natural:

Torre de Enfriamiento de Flujo Cruzado o Atmosféricas:

El agua cae en flujo cruzado con el aire. Presentan bajos costos de mantenimiento. No es posible lograr acercamientos pequeños y pueden ser construidas con relleno o sin relleno.

T de E con Circulación Mecánica de Tiro Inducido:

El aire se succiona a través de la Torre mediante un ventilador situado en la parte superior de la misma. Son las más comunes.

T de E con Circulación Mecánica de Tiro Forzado:

El aire se presiona por un ventilador situado en el fondo de la Torre y se descarga por la parte superior.

Este tipo de Torre están sujetas a la recirculación del aire caliente y húmedo que es descargado, dentro de la toma del ventilador debido a la baja velocidad de descarga y que reduce la eficiencia de la torre.

El tiro inducido en la parte superior de la torre evita lo anterior y permite una distribución interna más uniforme del aire.

T de E con Circulación Mecánica de Tiro Forzado:

Otros tipos de Torres de Enfriamiento:

Otros tipos de Torres de Enfriamiento:

Tipos de Relleno:

Tipos de Relleno:

Tipos de Relleno:

Tipos de Relleno:

Causas de Taponamiento en los Rellenos:

Deformación del Relleno:

Algunas Aplicaciones:

Algunas Aplicaciones:

Algunas Aplicaciones:

Algunas Aplicaciones:

Conclusiones:Las Torres de Enfriamiento son necesarias en muchos procesos industriales y se adecuan de acuerdo a las necesidades de la empresa para agilizar la producción.Su estudio en esta presentación es limitado, siendo responsabilidad del estudiante, el profundizar en el tema.

Referencias Bibliográficas:

1) Foust A. S. Principios de Operaciones Unitarias. 2da Edición. Editorial CECSA (1990).2) Ocon García J. y Tojo Berreiro G. Problemas de ingeniería Química. Ed. Aguilar (1980) Descargado de http:4shared/tojo.html3) Perry and Green. Manual de Ingeniero Químico, Tomo 1. Ed. McGraw Hill (2006).4) Buscador de Imágenes en Google. (2014). Recuperado el 18 de Noviembre del 2014 de https://www.google.com.mx/search/Partes-de-una-torre.jpg%3Bhttp%253A%252F%252F0grados.com%252Ftorres-de-enfriamiento%252F%3B581%3B318

Preguntas de Repaso:1) Año en que surgieron las piletas de rocío. R = 1910.2) Definir lo que es una torre de Enfriamiento:R = Es un intercambiador de calor que enfría agua

por medio de la evaporación.3) La temperatura mínima que se puede alcanzar

en una TR depende de:R = La Tbh del aire circundante.4) Defina lo que es Humedad molar:R = Es la relación entre los moles de vapor y los

moles de aire contenidos en una masa gaseosa.

Preguntas de Repaso:5) Explique 3 causas por la que existen los

taponamientos en los rellenos: R =