Torre de Enfriamiento de agua: Proyecto e instalación exitosos
Son muchas las actividades industriales obligadas a eliminar el calor producido y no reutilizable. Las torres de refrigeración son la mejor y más económica solución. Para un proyecto e instalación exitosos del sistema de refrigeración, se necesitan tres grupos de información:
- Datos del proceso: Cantidad de calor, flujo de agua, temperatura del agua caliente y después del enfriamiento;
- Datos de condiciones climáticas: Cada región tiene un índice llamado bulbo húmedo que influirá en todo el proyecto;
- Datos de funcionamiento: Área de la torre, caudal de aire del ventilador, potencia de accionamiento, ruido, tratamiento de agua, hidráulica y accesorios.
Consulte a continuación los detalles de cada grupo de información para configurar un proyecto de refrigeración por agua e instalarlo.
Datos del proceso
Cantidad de calor a disipar (Q) en kcal/h
Está relacionado con el caudal de agua (Gw) y sus temperaturas de agua caliente (tw1) en °C y temperatura de agua enfriada (tw2) en °C, por medio de la fórmula Q = Gw x c x (tw1 – tw2) em kcal/h, donde c = 1, calor específico del agua.
Debido a su dependencia de las condiciones de refrigeración, la cantidad de calor no es un valor que por sí solo determine el tamaño de una torre de refrigeración.
Caudal de agua a enfriar (Gw) en m³/h
Es necesaria una optimización del caudal de agua, ya que influye mucho en el proceso y en los datos operativos de todo el proceso. Básicamente existen las siguientes relaciones:
Caudal de agua muy grande. Resulta:
- Alto consumo de energía de bombeo;
- Salto térmico bajo, lo que significa falta de utilización de la reserva de capacidad de la torre de enfriamiento, es decir, la capacidad de evaporación.
Muy poco caudal de agua. Resulta:
- Valor pequeño para la aproximación al bulbo húmedo (approach), lo que significa una torre de enfriamiento muy grande;
- Resulta a un salto térmico muy grande, dando lugar a grandes intercambiadores de calor, como consecuencia de las temperaturas del proceso.
Temperatura del agua caliente (tw1) em °C.
La temperatura del agua caliente depende directamente del proceso, por ejemplo, de la temperatura del producto a enfriar y de su gradiente de temperatura. La temperatura del agua enfriada debe ser inferior a la temperatura más baja del producto a enfriar.
En condiciones normales de funcionamiento, la temperatura del agua caliente varía para Brasil de 32 °C a 50 °C.
Algunos procesos tienen temperaturas de agua caliente muy altas, alrededor de 90 °C a 95 °C. Bajo estas condiciones, se debe prestar atención a los materiales que se utilizarán en la construcción de la torre de enfriamiento, en cuanto a su estabilidad mecánica a altas temperaturas. La mayoría de los plásticos resisten hasta 55 °C. Mediante el uso de un sistema de tuberías con recirculación de agua, es posible bajar la temperatura del agua caliente. Vea la figura a continuación:
Temperatura del agua enfriada (tw2) em °C.
La temperatura del agua enfriada es el valor más importante a considerar al determinar el tamaño de la torre de enfriamiento.
Cuanto más cerca esté la temperatura del agua enfriada de la temperatura de bulbo húmedo, más grande será la torre de enfriamiento. De esta forma, el profesional debe observar la necesidad real de temperaturas muy bajas.
Salto térmico, z = tw1 – tw2 (°C).
El enfriamiento del água, dentro de una torre de enfriamiento, se llama salto térmico. Entonces: Z = tw1-tw2.
El salto térmico ideal debe estar entre z = 5 a 30 °C, para lograr una instalación segura y económica. Para saltos térmicos inferiores a 5 °C la torre de refrigeración no se aprovecha lo suficiente, mientras que para z superiores a 30 °C, puede ocurrir que no se alcance la temperatura del agua fría. La base de esta afirmación es el breve tiempo de contacto agua/aire dentro de la torre, especialmente en instalaciones modernas con torres compactas. Una solución eficiente es la instalación de un sistema de “by-pass”, como se muestra AL diseño arriba, o instalar 2 torres del mismo tamaño con gradiente total, que es la suma de lós gradientes de cada torre.
Aproximación al bulbo húmedo, del inglés approach (a) en (°C).
Es la diferencia de temperatura entre el agua enfriada (tw2) y la temperatura de bulbo húmedo (tf), denominada aproximación al bulbo húmedo, (approach). Tiene una influencia directa en el tamaño de la torre de enfriamiento.
Datos sobre las condiciones climáticas del lugar
Temperatura de bulbo seco (tL) y humedad relativa (phi).
La temperatura de bulbo seco del aire en la región, así como su humedad relativa (phi), determinan las condiciones del aire atmosférico. Los diagramas psicométricos muestran la relación entre los valores mencionados.
Temperatura de bulbo húmedo, (tf) en °C.
Es específico de cada región y se menciona en las tablas. Las autoridades aeroportuarias miden los valores de bulbo húmedo constantemente. Para utilizar la temperatura de bulbo húmedo del sitio se considera el promedio de las temperaturas máximas medidas para cada sitio en los meses de verano. A efectos de proyectos, se debe considerar que estos valores pueden ser superados en condiciones especiales hasta en 5% de las horas del día.
Los siguientes son los valores de bulbo húmedo de algunas regiones en °C:
São Paulo – 24
Santos – 27
Campinas – 24
Vitória – 28
Belo Horizonte – 25
Uberlândia – 24
Rio de Janeiro – 27
Curitiba – 23,5
Londrina – 23,5
Foz do Iguaçu – 27
Florianópolis – 26
Joinville – 26
Porto Alegre – 27
Santa Maria – 25,5
Rio Grande – 26
Uruguaiana – 26
Brasília – 24
Goiânia – 26
Cuiabá – 27
Campo Grande – 25
Ponta Porã – 26
São Luiz – 28
João Pessoa – 28
Terezina – 28
Fortaleza – 26
Natal – 27
Recife – 26
Maceió – 27
Salvador - 26
Amapá – 27
Manaus – 29
Santarém – 29
Belém – 27
Alemanha – 16,5
Argentina – 22
USA – 19
Inglaterra – 14
Peru – 22
Venezuela – 27
Itália – 18
Chile – 20
Espanha – 19
Bolívia – 27
Datos de operación
Área ocupada por la torre de enfriamiento
Es una función directa de las condiciones de operación, es decir, el flujo de agua y sus temperaturas. Es importante que el cliente informe las limitaciones de espacio. Una torre de refrigeración no debe tener una densidad de lluvia, es decir, m³/m².h, superior a 30 m³/m².h para torres de contracorriente y 50 m³/m².h para torres de corriente cruzada.
Flujo de aire del ventilador de la torre
Para que la torre de enfriamiento funcione, es necesario mover una cantidad específica de aire por médio de la torre. El fabricante de la torre debe operar a velocidades de aire que causen poca resistencia al agua y baja caída de presión. La velocidad ideal está en el rango de 2,5 a 3,5 m/s. Deben tenerse en cuenta las consideraciones de ruido y consumo de energía.
Pérdida de carga
Es función de la forma constructiva, ventana de entrada de aire, etc. Cada tipo de relleno tiene una caída de carga, medida en laboratorio. Este valor es importante al calcular el motor de accionamiento del ventilador.
Potencia del motor de accionamiento
La potencia del ventilador es de suma importancia ya que determina el costo operativo del equipo. Como valores indicativos, las torres de operación básica deberían consumir de 0,5 a 0,7 kw/m² y las torres “aceleradas”, de 0,7 a 0,9 kw/m².
Tipos de torres de enfriamiento
Diferentes puntos de vista determinan el tipo de construcción de una torre de enfriamiento:
- - Tipo de ventilación, natural o forzada;
- - Células redondas o rectangulares;
- - En serie o en bloques;
- - Posición del ventilador, inflando o aspirando;
- - Contracorriente o corriente cruzada;
Para las condiciones climáticas brasileñas, rara vez se utilizan torres de ventilación natural, siendo preferible la ventilación forzada. La gran mayoría de las instalaciones, a excepción de algunas refinerías y en la producción de azúcar y alcohol, las torres instaladas son del tipo compacto, algunas redondas, la mayoría en contracorriente y algunas en corriente cruzada.
Nivel de ruído
Básicamente Caravela - Thermotank, fabrica 3 tipos de torres de enfriamiento:
Estándar: nivel de ruido de 85 db(A), medido a 2m de la torre;
Silencioso: nivel de ruido de 78 db(A), medido a 2m de distancia de la torre;
Súper silencioso: nivel de ruido de 72 db(A), medido a 2m de la torre;
Tratamiento de água
Para una vida útil prolongada y sin mantenimiento de su torre de enfriamiento, asegúrese de tratarla de manera eficiente.
Inflamabilidad de las Torres de Enfriamiento - Riesgo de Incendio.
Precaución. Las torres de enfriamiento de agua se incendian cuando se exponen a una fuente de calor, tipo soplete, llama abierta, etc. Las torres de enfriamiento Caravela - Thermotank se pueden construir con materiales resistentes al fuego. En varias categorías: Tipo V0, Tipo VI, Tipo V II. De acuerdo con UL 9 4 – EE. UU.
Circuitos hidráulicos
Bombas, válvulas y tuberías. Deben estar dimensionados para soportar el caudal del sistema y la temperatura de trabajo.
Monitoreo del sistema
Caravela Thermotank está capacitado para instalar paneles de control completos, controlando bombas hidráulicas - caudales de agua, ventiladores, temperatura del agua caliente y enfriada, vibraciones, calidad del agua y otros.
Accesorios
Escaleras, cabrestantes, silenciadores de ruido y otros.
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