Torre 1.0.5 es un programa de diseño de torres de enfriamiento de agua por aire, operando en contracorriente ó en flujo cruzado.

Implementa algoritmos de última generación para la resolución de balances de materia y energía, conjunto con el uso de ecuaciones ASHRAE para la correlación de propiedades termofísicas del aire húmedo.

El resultado es un software de gran simplicidad de uso pero gran precisión en los resultados obtenidos.

Torre 1.0.5 ha sido testado por varias fuentes, independientes al autor, especializadas en enfriamiento evaporativo de agua con resultados muy satisfactorios.

A continuación se muestra un pequeño tutorial de uso del programa para conocer el manejo del mismo.

PARÁMETROS DE ENTRADA

El programa necesita conocer los valores de una serie de variables que definen el caso a estudiar.

ALTITUD [metros sobre el nivel del mar]:

Altitud topográfica del emplazamiento de la torre.

TEMPERATURA AMBIENTAL [grados centígrados de bulbo seco]:

Esta temperatura se escogerá como la media de las máximas de mes más caluroso del año. Posteriormente, en una etapa de diseño riguroso, se debería incluir un factor de seguridad de 1.25 en los parámetros de diseño, para corregir picos de temperatura máxima y por lo tanto de exigibilidad a la torre.

HUMEDAD AMBIENTAL [tanto por ciento]:

Humedad relativa ambiental media del mes más caloroso.

En el botón Base, aparecen tabulados los valores de las tres magnitudes anteriores para las principales ciudades españolas.

FLUJO MÁSICO [kilogramos/segundo]:

Flujo másico de agua a refrigerar.

TEMPERATURA AGUA CALIENTE [grados centígrados]:

Temperatura de entrada del agua a la torre. No se debe operar con temperaturas superiores a 70 C.

TEMPERATURA AGUA FRÍA [grados centígrados]:

Temperatura deseada del agua a la salida de la torre. En caso de torres operando en flujo cruzado, puede ser necesario reducir su valor para que la temperatura promedio calculada por el programa sea la deseada.

RELACIÓN L/G [adimensional]:

Relación entre los flujos másicos de agua y aire. El rango óptimo de operación se encuentra comprendido entre 0.75 y 1.50. Por defecto se trabaja con un valor igual a la unidad.

CICLOS DE CONCENTRACIÓN [adimensional]:

Relación entre la concentración de la especie [ i ] deseada en el agua del circuito de refrigeración respecto a la concentración de la misma especie en el agua de aportación. Por defecto se trabaja con 5 ciclos.

ECUACIONES DEL RELLENO:

Se incluyen en el programa 12 tipos distintos de rellenos comerciales para la correlación de la altura de relleno y la pérdida de carga (8 laminares y mixtos para torres a contracorriente y 4 de goteo para torres de flujo cruzado).A continuación se presentan las ecuaciones utilizadas en el programa para que el usuario pueda introducir en la ventana de propiedades sus propias correlaciones.

CURVA CARACTERÍSTICA [adimensional]:

Parámetros C₁ [metro-1]; n₁, n₂ y n₃ [adimensionales], de la ecuación característica del relleno considerado:

K·a·V/L = Parámetro de capacidad [adimensional].

H = Altura de relleno [m].

L = Flujo másico de líquido por unidad de área [kg/m2·s].

L₀ = Flujo másico de referencia = 3.391 [kg/m2·s] para torres a contracorriente / 8.135 [kg/m2·s] para torres de flujo cruzado.

G = Flujo másico de aire seco por unidad de área [kg/m2·s].

G₀ = Flujo másico de referencia = 3.391 [kg/m2·s] para torres a contracorriente / 2.715 [kg/m2·s] para torres de flujo cruzado.

- Corrección por efecto de temperatura:

T_w = Temperatura de entrada del agua [C].

PÉRDIDA DE CARGA [pascales]:

Parámetros C₂ [metro-1]; n₄, n₅, K₄ y K₅ [adimensionales], de la correlación de pérdida de carga del relleno considerado:

AP = Pérdida de carga total [Pa].

u = Velocidad lineal del aire a través del relleno [m/s].

p = Densidad media del aire a través del relleno [kg/m3].

IK = Coeficiente global de pérdida de carga [adimensional].

- Pérdida a través del relleno:

- Pérdida en la captación de aire:

D = Diámetro ó anchura transversal de la torre [m].

b = Altura de la bocana de admisión de aire [m].

- Pérdida en la zona de lluvia:

- Pérdida en separadores de humedad:

- Pérdida en elementos estructurales:

VELOCIDAD DEL AIRE [metro/segundo]:

Velocidad lineal del aire a través del relleno. Por defecto en torres a contracorriente se trabaja a 2 m/s y en torres de flujo cruzado a 1 m/s.

UNIDADES DE RELLENO [unidad]:

Número de unidades de relleno para la aplicación dada. Por defecto igual a 1. En caso de grandes cargas de enfriamiento, es necesario incluir más unidades para evitar una área transversal de torre excesivamente grande.

RENDIMIENTO DEL VENTILADOR [tanto por ciento]:

Rendimiento energético total del ventilador considerado. Por defecto es igual al 60 %.

VARIABLES DE SALIDA

Una vez introducidos los anteriores parámetros el programa realiza una comprobación de los datos y si éstos son coherentes, inicia el motor de resolución. De no ser así, alguno de los valores introducidos no será coherente, por lo que deberá revisar los mismos. Las variables calculadas son:

- Calor total evacuado [kW].

- Caudal de aire entrante [m3/s].

- Temperatura de bulbo húmedo atmosférica [C-húmedo].

- Caudal de aire saliente [m3/s].

- Temperatura del aire saliente [C-sat].

- Flujo de agua de purga [kg/s].

- Flujo de agua de aportación [kg/s], (a la temperatura ambiental de bulbo húmedo).

- Parámetro de acercamiento [C].

- Parámetro de capacidad (K·a·V/L) [-].

- Dimensiones de relleno [m]:

- Torres a contracorriente: diámetro - altura.

- Torres a flujo cruzado: base - altura - anchura.

- Altura de la bocana de admisión de aire [m].

- Potencia de ventilación mecánica [kW].

- Altura mínima de tiro natural [m], (se refiere a la mínima altura total de torre, necesaria para provocar un tiro igual a la pérdida de carga total del aire húmedo a su paso por la torre).

Es importante, observar el parámetro de acercamiento (definido como la diferencia entre la temperatura de salida del agua y la de bulbo húmedo de entrada del aire), ya que un valor de éste inferior a 5, indicaría una temperatura fría deseada excesivamente baja para las condiciones ambientales, por lo que se debería aumentar hasta cumplir con el criterio indicado.

Aunque en la ilustración del programa se muestre el esquema de una torre de tiro mecánico inducido, los resultados son igualmente válidos para torres de tiro mecánico forzado.

Para torres atmosféricas de tiro natural, la potencia de ventilación la produciría naturalmente la altura de torre, si bien en éste caso (para evitar un tamaño de torre excesivo) sería conveniente utilizar rellenos de mínima pérdida de carga.

Subir