10° CONGRESO EXPOFRÍO PERÚ 2015

PONENCIA: CORRECTA SELECCIÓN DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

EXPOSITOR: Ing. JORGE SALAZAR GONZALES

INTRODUCCIÓN

Nuestro propósito es explicar las condiciones de diseño para seleccionar correctamente una Torre de Enfriamiento, equipo auxiliar importante para el enfriamiento de los procesos de la industria.

Es frecuente encontrar equipos mal seleccionados, los cuales repercuten en los costos de producción de los procesos.

Vamos a describir las condiciones de diseño que influyen en el dimensionamiento de la Torre de enfriamiento, así como los errores típicos que hemos encontrado en el desarrollo de los proyectos en la Industria en general.

1. CONDICIONES DE DISEÑO

• Condiciones del Proceso o Equipos a enfriar.

• Condiciones Climáticas. • Condiciones Operativas.

1.1 CONDICIONES DEL PROCESO

Datos Principales: 1. Calor a disipar del Proceso (Q) • Dato dominante de cualquier proceso a

enfriar.

𝑄 = 𝐶𝑝. 𝑚𝑤. ∆𝑡

1.1 CONDICIONES DEL PROCESO

Datos Principales: 2. Temperatura de entrada del agua (tw1). • Variable directamente ligada al proceso. 3. Temperatura de salida del agua (tw2). • Variable importante que define el

tamaño de una torre de enfriamiento, en relación con la temperatura de bulbo húmedo.

1.1 CONDICIONES DEL PROCESO

4. Caudal de agua de enfriamiento (mw). • Si el caudal de agua es muy alto,

tendremos un Δt muy bajo, elevando el consumo de energía en las bombas y desaprovechando la capacidad de la torre.

• Si el caudal de agua es muy bajo, el Δt es muy alto, y el acercamiento (tw2-tf1) va ser estrecho aumentando el tamaño de la torre.

1.1 CONDICIONES DEL PROCESO

4. Caudal de agua de enfriamiento (mw). • Calidad de agua a usar:

• Aguas limpias: Agua Blanda. • Aguas contaminadas.

1.1 CONDICIONES DEL PROCESO

5. Delta de Temperatura (Δt°) • Este debe estar en el rango de 5°-20°K. • Si el Δt es menor a 5°K, la torre de

enfriamiento no es aprovechada en su total capacidad.

• Si el Δt es mayor a 20°K, puede ocurrir que las temperaturas de salida superen a las proyectadas.

1.1 CONDICIONES DEL PROCESO

5. Delta de Temperatura (Δt°) • Cuando el ∆t° esta entre 25°-50°K,

tenemos que emplear lo que llamamos un Circuito Doble. Ejemplo: Enfriamiento de autoclaves.

,

1.2 CONDICIONES CLIMÁTICAS

• Temperatura de Bulbo Húmedo (tf1). Es el límite absoluto para la temperatura de salida del agua de la torre de enfriamiento. • Acercamiento (a = tw2 – tf1). El límite técnico-económico está en 3°-4°C.

1.1 CONDICIONES DEL PROCESO

ERRORES TÍPICOS: • No se profundiza los detalles de los procesos

a enfriar. • No se toma en cuenta la información técnica

de los equipos a enfriar. • Desconocimiento de las temperaturas de

entrada y salida del agua de enfriamiento. • No se toma en cuenta la Temperatura de

Bulbo Húmedo.

1.2 CONDICIONES CLIMÁTICAS

ERRORES TÍPICOS: • Las supuestas peores condiciones climáticas

(zonas frías), son las mejores condiciones para el enfriamiento de un proceso.

• Omisión de procesos o equipos a enfriar. • Margen de seguridad: 0%. • No se toma en cuenta proyección de

aumento de usuarios, a mediano plazo.

1.3 CONDICIONES OPERATIVAS

1. Área de enfriamiento (Fr). • Variable que toma el área transversal

(cross-section) de la torre de enfriamiento, expresado en m2.

• La densidad de lluvia o la carga especifica (m³/h.m²) sobre la torre, es un valor resultante que nos indica el aprovechamiento de la capacidad del equipo.

• La densidad de lluvia puede estar entre 8-30 m³/h.m².

1.2 CONDICIONES CLIMÁTICAS

Ejemplo:

Especificaciones Técnicas Condición A Condición B

Capacidad calorífica (Q) 3989 kW 3989 kW

Caudal de agua (mw) 343 m3/h 343 m3/h

Temperatura de entrada (tw1) 35°C 35°C

Temperatura de salida (tw2) 25°C 25°C

Temperatura bulbo húmedo (tf1) 21°C 16°C

Delta de temperatura (Δt) 10°K 10°K

Área de enfriamiento (Fr) 28,5 m2 15,25 m2

35

33

31

29

27

25 24

23

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

tw2

(°C

)

Fr (m2)

Curva Area de enfriamiento - Temperatura de salida Calor a disipar (Q) = 3989 kW Caudal de agua (mw) = 343 m3/h Temperatura de Bulbo Húmedo (tf1)= 21°C Delta de Temperatura (Δt)= 10°K

1.3 CONDICIONES OPERATIVAS

2. Caudal de aire (VL) • Se determinará de acuerdo al calor a

disipar de un proceso, teniendo en cuenta la caída de presión (∆p) de los componentes seleccionados.

• Recomendamos como velocidad máxima 3,5 m/s.

1.3 CONDICIONES OPERATIVAS

3. Consumo de energía del Ventilador (Nv).

• Fórmula usual:

𝑁𝑣 =(𝑉𝐿

− ∆𝑝)

𝑛𝑣

• Tomamos: Nm = 1,1-1,3xNv

CONCLUSIONES

1. Determinar la carga térmica de un proceso, esclareciendo todos los parámetros de diseño.

2. Determinar la temperatura de bulbo húmedo, si esta no es conocida.

3. Determinar los componentes internos de la torre de enfriamiento, de acuerdo a las características del proceso a enfriar.

4. Considerar un margen de seguridad apropiado al proceso.

CONCLUSIONES

5. Determinar las características de operatividad de la planta (proceso (s) o equipos a enfriar).

MUCHAS GRACIAS