MARCO CONCEPTUAL

MARCO CONCEPTUALLas torres de enfriamiento son estructuras utilizadas para refrigerar grandes cantidades de agua y otros medios que se encuentran a temperaturas muy altas. Su uso se centra principalmente a la refrigeracin industrial con grandes torres de enfriamiento para rebajar la temperatura del agua de refrigeracin en las plantas de energa, refineras de petrleo, plantas petroqumicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones.En las torres de flujo cruzado, el aire circula en direccin perpendicular respecto al agua que desciende. Estas torres tienen una altura menor que las torres de flujo a contracorriente, ya que la altura total de la torre es prcticamente igual a la del relleno. El mantenimiento de estas torres es menos complicado que en el caso de las torres a contracorriente, debido a la facilidad con la que se pueden inspeccionar los distintos componentes internos de la torre. La principal desventaja de estas torres es que no son recomendables para aquellos casos en los que se requiera un gran salto trmico y un valor de acercamiento pequeo, puesto que ello significar ms superficie transversal y ms potencia de ventilacin, que en el caso de una torre de flujo a contracorriente.

FUNDAMENTACIN DEL PROYECTO

DEFINICIN DEL PROBLEMA:El presente trabajo se realiza para la complementacin de nuestros conocimientos tericos y sobre todo prcticos en el rea de diseo e implementacin de una estructura que nos permitir observar y experimentar la transferencia de calor y masa con base en la termodinmica.

OBJETIVOS DEL PROYECTO:

Objetivo Principal: DISEAR Y CONSTRUIR UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO DE TIRO INDUCIDO PARA SU ANLISIS EXPERIMENTAL.

Objetivos secundarios:Aplicar conceptos Termodinmicos como base y conocimientos de transferencia de calor y masa para su complementacin.Mejorar la eficiencia de la torre de tiro inducido en comparacin con las torres de enfriamiento convencionales. HIPTESIS DE TRABAJO:En la actualidad una parte muy esencial de la produccin de energa es economizar costos en el proceso, dando como ejemplo una central trmica, o refineras donde se utiliza torres de enfriamiento ya que antes de volver a utilizar el agua para el enfriamiento en la refinera, se ha de eliminar el calor absorbido durante el paso de intercambiadores de calor. Esto se consigue haciendo circular agua en cascada, a travs de una serie de rejas, en una torre de enfriamiento. Es por esto y la necesidad del ahorro y reutilizacin del agua en estos tiempos, que nos llevan a desarrollar el siguiente proyecto.

JUSTIFICACINEl presente Proyecto de Investigacin es realizado para aplicar y complementar los conocimientos adquiridos a lo largo del curso. As mismo para el mejoramiento y la innovacin de torres de enfriamiento que hoy en da ayudan a mejorar el ahorro de agua tan indispensable para nuestra vida.El desarrollo del proyecto permitir disear e implementar una Torre de Enfriamiento con materiales de bajo costo y ofrecer ventajas en su implementacin y estudio.Cabe resaltar que el presente proyecto podr ser herramienta de estudio y anlisis por parte de alumnos, docente y personas interesadas a la ingeniera, no obstante, podr ser expuesta a crticas constructivas que colaboren con el mejoramiento del proyecto.

Clculos termodinmicosConsideraciones ambientales en Arequipa:( 6/05/2012)Velocidad del viento: A lo largo del da flucta entre 1,5 m/s y 2,5 m/s (Para medir la TBH se requiere una velocidad de aire comprendida entre 1m/s a 5m/s.)Presin atmosfrica: 102.4 KPa.Humedad relativa: 38%Temperatura (10:00am) : 17CDatos obtenidos por la tabla psicomtrica Datos de entrada:Temperatura de bulbo seco(10:00am) : 17CTemperatura de bulbo hmedo: 9.75CTemperatura de roco: 2.59CHumedad relativa: 38%Humedad absoluta: 0.004554 Kg vapor/kg aireEntalpia: 28.63 Kj/KgVolumen especifico: 0.828 m3/kgTEMPERATURA DEL AGUA: 48C

Datos de salidaTemperatura de bulbo seco: 19CTemperatura de bulbo hmedo: 18CTemperatura de roco: 17.51CHumedad relativa: 90.96%Humedad absoluta: 0.01252 Kg vapor/kg aireEntalpia: 50.85 Kj/KgVolumen especifico: 0.8443 m3/kg

TEMPERATURA DEL AGUA: 28.8CEl flujo msico de aire secoa travs dela torrese mantiene constante, pero la tasa de flujo de masa de agua lquida disminuye en una cantidad igual a la cantidad de agua quese evaporaen la torre durante el proceso de enfriamiento. El agua que se pierde a travs de evaporacin debe recuperarse ms tardeen el ciclo para mantener una operacin estable.

Materiales Utilizados

1 bomba perifrica de 0.5 HP 1x11 ventiladorTubo de PVC 1 unin universal 1 reductor de campana 4 codos 1 tapn hembra 11 acople de bomba 1 macho y hembra Malla de filtro 1.5m x 0.5mToberas Angulo 1 x 1

Balance de masa de aire seco:

Balance de masas de agua:

Balance de energa:

Perdidas por arrastre: Es la cantidad de agua que sale de la torre en forma de llovizna, arrastrada por el flujo de aire. Se expresa en tanto por ciento de caudal recircularte. LaNormativaactual determina que tiene que serinferior al 005% del caudal de agua circulante, actualmente hay productos con 0,002%.

Determinacin del tamao de la torre de enfriamiento:

Clculos de transferencia de calor en la torre.Conveccin externa forzadaTaire=17Cvaire=2m/spatm=102.4KpaL=0.8mD=0.38mTsup=(48+28.8)C/2Tsup=38.4C

Determinar su temperatura promedio:Tprom=(TS+Taire)/2Tprom=(38.4+17)C/2Tprom=55.4CDe la tabla A-15Pr=0.7213vatm=1.8509*10-5m2/s k=0.02777

Conversion de la presion Conveccin interna forzadaConveccion natural.

Taire=17Cvaire=2m/spatm=102.4KpaL=0.8mD=0.38mTsup=(48+28.8)C/2Tsup=38.4CDeterminarsutemperaturapromedioTprom=(TS+Taire)/2Tprom=(38.4+17)C/2Tprom=55.4CDe la tabla A-15Pr=0.7213vatm=1.8509*10-5m2/s k=0.02777

Anlisis de la transferencia de masa para la torre de enfriamiento de tiro inducido.

CONCLUSIONES

Diseamos y construimos una torre de enfriamiento de tiro inducido para su anlisis experimental.Aplicamos conceptos Termodinmicos como base y conocimientos de transferencia de calor y masa para su complementacin.Mejoramos la eficiencia de la torre de tiro inducido en comparacin con las torres de enfriamiento convencionales. Demostramos experimentalmente la relacin de temperaturas a la entrada y a la salida de la torre obteniendo resultados positivos en el proceso de enfriamiento.Optimizamos la torre incorporndole el relleno de malla metlica con el cual su eficiencia fue de 68% en comparacin a las eficiencias de las torres convencionales que es del 60%La conclusin anterior se reafirma para lugares donde la humedad relativa del aire es elevada, como en gran parte de nuestro pas. Por cada 100 kg de agua al perder 10C de temperatura se desprende 1.000 Kcal, el porcentaje de evaporacin ser de 1 % por cada 10 C de salto trmico.Segn la relacin entre el flujo de agua y el flujo de aire (L/G) que participa en el proceso y la temperatura de entrada del agua, as ser el grado de enfriamiento que puede lograrse. (factor de enfriamiento)Para incrementar el grado de enfriamiento ser necesario el uso de TEA en serie.Pulverizar agua y conjuntar este fenmeno con corrientes de aire (conveccin forzada mediante ventiladores helicoidales o centrfugos) proporciona energa-fro adiabticamente sin gasto.

RECOMENDACIONES

Utilizar materiales ferrosos con protectores superficiales para economizar costos de materiales.Optimizar los factores que afectan el proceso de humidificacin. Podemos utilizar los residuos y desechos que deja la torre (vapor de agua, calor que transfiere la estructura, etc.)

BIBLIOGRAFIA

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