ITSAVPROFESOR:

JOSÉ ESTEBAN PASCUAL GONZÁLEZ

ALUMNO:

ROLANDO RAMÓN USCANGA

MATERIA:

SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA

CARRERA:

ING. MECÁNICA

TRABAJO:

RESUMEN DE LOS TEMAS:

1.5.-TORRE DE ENFRIAMIENTO

1.6.-CICLO HIDROLÓGICO Y PUREZA

1.7.-DUREZA Y EFECTO

SEMESTRE:

8

1.5. TORRE DE ENFRIAMIENTO

Las torres de refrigeración o de enfriamiento son sistemas mecánicos destinados a enfriar masas de agua en procesos que requieren una disipación de calor.El principio de enfriamiento de estos equipos se basa en la evaporación, el equipo produce una nube de gotas de agua bien por pulverización, bien por caída libre que se pone en contacto con una corriente de aire. LaEvaporación superficial de una pequeña parte del agua inducida por el contacto con el aire, da lugar al enfriamiento del resto del agua que cae en la balsa a una temperatura inferior a la de pulverización.El uso más habitual de estos equipos está asociado a los sistemas de refrigeración, tanto en aire acondicionado como en producción de frío (hostelería, alimentación, laboratorios, etc.), sin embargo, en el ámbito industrial estos equipos se usan para el enfriamiento de cualquier parte de un proceso que genere calor y deba ser disipado (por ejemplo, procesos de molienda que generan calor por fricción, enfriamiento de reacciones exotérmicas, disipación de calor residual en centrales de producción de energía eléctrica, etc.).La figura 1 representa el esquema de una torre como parte de un sistema de refrigeración de un edificio y la figura el esquema de una torre asociada a un proceso industrial genérico. Un gran número de torres se destinan a refrigeración de procesos industriales.Los condensadores valorativos son equipos, por estructura y función, muy similares a las torres de refrigeración pero la principal diferencia estriba en el uso y modo de funcionamiento. Los condensadores están destinados a la condensación de gases en general (butano, propano, butileno, pentano, CO2, vapor de agua, etc.), así como a la condensación de gases refrigerantes en los sistemas de acondicionamiento de aire y frío industrial. El agua se pulveriza directamente sobre un sistema de conductos en cuyo interior circula un refrigerante inicialmente en estado gaseoso y que por el enfriamiento del agua pasa a estado líquido. El refrigerante circula por un circuito totalmente independiente sin contacto con el agua.En la figura 1 que corresponde a una torre como parte de un sistema de refrigeración de un edificio se aprecian tres circuitos:1. El primer circuito mueve el agua de condensación almacenada en la balsa de la torre hasta el intercambiador de calor (condensador) donde el gas refrigerante se condensa. En la condensación el refrigerante cede calor al agua que se transporta a su vez de vuelta a la torre donde se pulveriza y se pone en contacto con la corriente de aire ascendente para conseguir su refrigeración por evaporación parcial. Este es el único circuito realmente peligroso desde el punto de vista de transmisión de legionelosis, ya que es el único que puede emitir aerosoles al ambiente.2. El segundo circuito, transporta el refrigerante, un compuesto químico que tiene la particularidad de ceder o absorber gran cantidad de calor cuando cambia de

estado. Para facilitar el cambio de estado se somete al refrigerante a cambios de presión, mediante un compresor se aumenta la presión del refrigerante en estado gaseoso y éste comienza a condensar cediendo calor que se absorbe a través del contacto indirecto con el agua fría procedente de la balsa de la torre. La presión se libera mediante una válvula de expansión que produce el cambio de líquido a gas del refrigerante en el evaporador, así como su enfriamiento. En este punto el refrigerante se pone en contacto con un tercer circuito de agua.

3. El tercer circuito es el encargado de transportar el agua refrigerada en el evaporador hasta las baterías de frío de las denominadas unidades de tratamiento de aire (UTA). Las baterías permiten el contacto indirecto a través de tubos y aletas similares a un radiador de vehículo) del agua refrigerada con el aire interior de las salas a climatizar, produciendo un continuo enfriamiento del aire.En la figura se aprecia un único circuito de agua que realiza constantemente un ciclo en el que se produce una pulverización para promover su evaporación parcial y por tanto disminuir su temperatura al caer a la balsa.El agua de la balsa refrigerada se envía al punto del proceso industrial que se desea refrigerar y se pone en contacto a través de un intercambiador de calor o sistema similar, normalmente no se produce mezcla del agua con los elementos a refrigerar sino que se realiza un contacto indirecto a través de tuberías, intercambiadores, camisas de refrigeración, baños, etc.

ESQUEMA DE UNA TORRE COMO PARTE DE UN SISTEMA DE REFRIGERACION DE UN EDIFICIO

FIGURA.ESQUEMA DE UNA TORRE DESTINADA A LA REFRIGERACION DE UN PROCESO INDUSTRIAL

Hay equipos de múltiples tamaños y estructuras según la potencia a disipar, el fabricante, los materiales, etc., sin embargo podríamos clasificar las torres de refrigeración en dos grandes categorías:

• Equipos de tiro natural• Equipos con ventilación mecánicaEQUIPOS DE TIRO NATURAL-Equipos basados en efecto chimeneaEn los que el agua pulverizada genera un punto caliente en la parte baja de la torre e induce el movimiento ascendente del aire habitualmente en contracorriente (figura).Estos equipos se emplean casi exclusivamente en grandes industrias y en centrales de producción de energía eléctrica (térmicas, nucleares, etc.), en

general, sistemas que necesitan mover y refrigerar grandes cantidades de agua.Estas instalaciones habitualmente no disponen de separadores de gotas, debido a la elevada perdida de carga que provocan estos elementos que disminuyen excesivamente el flujo de aire. No obstante, dada su elevada altura y geometría, la emisión de aerosoles es muy limitada.

EQUIPOS CON VENTILACIÓN MECÁNICA

EQUIPOS DE TIRO FORZADO

Los equipos con ventilación mecánica denominados de tiro forzado, disponen de ventiladores (normalmente de tipo centrifugo salvo en las instalaciones industriales que ocasionalmente son axiales) ubicados en la parte baja de la torre que impulsan el aire al interior de la misma sobre presurizando e impulsando por tanto su salida por la parte superior a través del relleno, el esquema general y una foto de un típico equipo de estas características se puede ver en la figura

El agua de retorno procedente del punto de uso (1) es pulverizada por la parte superior de la torre (2) pasando a través del relleno (3), cuya misión es incrementar el tiempo de retención y por tanto el contacto con el aire ascendente (4) cuyo único punto de entrada es a través del ventilador. En el relleno se produce el enfriamiento, quedando el agua refrigerada en la balsa de la torre (5) que se impulsa (6) por medio de equipos de bombeo para reiniciar el ciclo de intercambio de calor en el punto de uso.

EQUIPOS DE TIRO INDUCIDO

Los equipos de tiro inducido a diferencia de los anteriores funcionan en depresión, es decir el ventilador, localizado en la parte superior de la torre, extrae aire del interior de la unidad que se renueva a través de aperturas localizadas en la parte baja de la misma, según se puede apreciar en la fotografía y el esquema mostrados en la figura

El agua de retorno procedente del punto de uso (1) es pulverizada por la parte superior de la torre (2) pasando a través del relleno (3), cuya misión es incrementar el tiempo de retención y por tanto el contacto con el aire ascendente (4) cuya zona de entrada es a través de las aperturas laterales. En el relleno se produce el enfriamiento, quedando el agua refrigerada en la balsa de la torre (5) que se impulsa (6) por medio de equipos de bombeo para reiniciar el ciclo de intercambio de calor en el punto de uso.

CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DE LA FORMA EN QUE EL AIRE ATRAVIESA EL RELLENO

— Flujo en contracorriente: El aire atraviesa de abajo a arriba el relleno de la torre.— Flujo cruzado: El aire atraviesa de forma lateral el relleno de la torre.A continuación se muestran los esquemas de los diferentes tipos de torres según la forma de los flujos de aire y agua.

TIPOS DE TORRES

1.6. CICLO HIDROLÓGICO

El ciclo hidrológico consta de 4 etapas: almacenamiento, evaporación, precipitación y escorrentía. El agua se almacena en océanos y lagos, en ríos y arroyos, y en el suelo. La evaporación, incluida la transpiración que realizan las plantas, transforma el agua en vapor de agua. La precipitación tiene lugar cuando el vapor de agua presente en la atmósfera se condensa y cae a la tierra en forma de lluvia, nieve o granizo. El agua de escorrentía incluye la que fluye en ríos y arroyos, y bajo la superficie del terreno (agua subterránea).

1.7.

IMPUREZAS, DUREZA Y EFECTOS

Los principales parámetros involucrados en el tratamiento del agua de un GENERADOR DE VAPOR (CALDERA), son los siguientes:pH. El pH representa las características ácidas o alcalinas del agua, por lo que su control es esencial para prevenir problemas de corrosión (bajo pH) y depósitos (alto pH).Dureza. La dureza del agua cuantifica principalmente la cantidad de iones de calcio y magnesio presentes en el agua, los que favorecen la formación de depósitos e incrustaciones difíciles de remover sobre las superficies de transferencia de calor de una caldera.Oxígeno. El oxígeno presente en el agua favorece la corrosión de los componentes metálicos de una caldera. La presión y temperatura aumentan la velocidad con que se produce la corrosión.Hierro y cobre. El hierro y el cobre forman depósitos que deterioran la transferencia de calor. Se pueden utilizar filtros para remover estas sustancias.-Dióxido de carbono. El dióxido de carbono, al igual que el oxígeno, favorece la corrosión. Este tipo de corrosión se manifiesta en forma de ranuras y no de tubérculos como los resultantes de la corrosión por oxígeno.

La corrosión en las líneas de retorno de condensado generalmente es causada por el dióxido de carbono. El CO2 se disuelve en agua (condensado), produciendo ácido carbónico. La corrosión causada por el ácido carbónico ocurrirá bajo el nivel del agua y puede ser identificada por las ranuras o canales que se forman en el metal.-Aceite. El aceite favorece la formación de espuma y como consecuencia el arrastre al vapor.-Fosfato. El fosfato se utiliza para controlar el pH y dar protección contra la dureza.-Sólidos disueltos. Los sólidos disueltos la cantidad de sólidos (impurezas) disueltas en al agua.-Sólidos en suspensión. Los sólidos en suspensión representan la cantidad de sólidos (impurezas) presentes en suspensión (no disueltas) en el agua.-Secuestrantes de oxígeno. Los secuestrantes de oxígeno corresponden a productos químicos (sulfitos, hidrazina, hidroquinona, etc.) utilizados para remover el oxígeno residual del agua.-Sílice. La sílice presente en el agua de alimentación puede formar incrustaciones duras (silicatos) o de muy baja conductividad térmica (silicatos de calcio y magnesio).-Alcalinidad. Representa la cantidad de carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos y silicatos o fosfatos en el agua. La alcalinidad del agua de alimentación es importante, ya que, representa una fuente potencial de depósitos.-Conductividad. La conductividad del agua permite controlar la cantidad de sales (iones) disueltas en el agua.