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Los sistemas de refrigeración industrial de centrales
térmicas, refinerías de petróleo y plantas petroquímicas; y de
acondicionamiento de aire en hospitales y centros comerciales;
necesitan evacuar calor residual de sus procesos, utilizando para
ello a menudo un flujo de agua a baja temperatura a través de
intercambiadores de calor.
Ese flujo de agua, una vez calentado, puede
desecharse al ambiente, con lo cual será necesario contar con una
masa elevada de agua disponible para el proceso y en condiciones
óptimas de utilización (desmineralizada, sin sólidos en suspensión,
etc.) ó bien podrá recircularse nuevamente al proceso una vez
refrigerada, con lo cual los costes de operación disminuirán en
gran medida.
La forma más eficiente de refrigerar ese flujo de
agua recirculada es mediante una torre de refrigeración evaporativa
de ciclo abierto.
El enfriamiento sufrido por el agua en una torre de
refrigeración se basa en la transmisión combinada de masa y calor
al aire que circula por el interior de la torre.
El agua entra siempre por la parte superior y es
distribuida de tal forma que establezca el mejor contacto posible
con el aire atmosférico que asciende procedente de la parte
inferior de la torre. Para lograr este efecto el agua se reparte
uniformemente, con ayuda generalmente de unos pulverizadores; sobre
un relleno que aumenta el tiempo y la superficie de contacto entre
ambos fluidos.
En condiciones normales de funcionamiento, este
contacto conduce a una evaporación de parte del agua
(aproximadamente un 1 % del caudal total de agua por cada 7 C de
refrigeración). Como el agua debe absorber calor para pasar de
líquido a vapor a presión constante, este calor se toma del líquido
restante. De esta manera, el calor de evaporación del agua a la
presión atmosférica se transfiere del agua de refrigeración al aire
atmosférico (calor latente). El resto del calor transmitido se debe
a la diferencia de temperatura entre los dos fluidos (calor
sensible).
El calor latente supone frecuentemente más
del 90 % del calor total transmitido.
Atendiendo al modo de contacto entre las dos fases,
aire y agua, las torres de refrigeración se clasifican en:
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Torres a contracorriente: cuando los
flujos de aire y agua son paralelos, ascendente de aire y
descendente de agua.
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Torres de flujo cruzado: cuando las
corrientes son transversales, descendente de agua y lateral de
aire.
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Atendiendo al modo en que circula el aire en el
interior de la torre, se clasifican en:
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Torres de tiro natural: cuando el
aire es inducido a través de la torre debido a la diferencia de
densidad existente entre el aire húmedo y caliente del interior de
la torre, y el aire atmosférico exterior más frío y por
consiguiente más denso.
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Torres de tiro mecánico: cuando el
aire es inducido ó forzado a circular por la torre por medio de
ventiladores.
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La finalidad de esta página Web es indicar las pautas
de diseño de una torre de refrigeración, utilizando para ello un
software de sencillo manejo, Torre 1.0.5, que
realiza la ardua tarea de resolver los balances de materia y
energía simultáneos necesarios para definir un proceso de
enfriamiento evaporativo como el que tiene lugar en una torre de
refrigeración.
Torre 1.0.5 implementa ecuaciones
ASHRAE para la correlación de propiedades termofísicas del aire
húmedo y puede calcular torres operando en contracorriente y en
flujo cruzado.
Diego Oñate Arresti, ingeniero de procesos y
autor de Torre 1.0.5, posee una amplia experiencia
profesional en el modelado matemático de procesos y la ejecución de
proyectos técnicos, desde la ingeniería básica, pasando por la
ingeniería de detalle y hasta la puesta en marcha de la
instalación.
Su trabajo de investigación se centra en la
optimización de técnicas de explotación de energías renovables,
habiendo obtenido muy buenos resultados prácticos en instalaciones
piloto de gasificación de biomasa y habiendo diseñado e instalado
varias instalaciones fotovoltaicas aisladas de red, para el
suministro de aldeas aisladas en la Sierra de la Demanda
riojana.
En la sección de Ingeniería puede ver algunos
de sus trabajos, descargar documentación y artículos técnicos de
los mismos y cumplimentar un formulario de contacto.
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