Torres de Enfriamiento

5/20/2018 Torres de Enfriamiento

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Torres de enfriamiento

Tratamiento de aguas de enfriamiento

Ing. Ignacio Ramrez Jimnez


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Que es una torre de enfriamiento ?

Las torres de refrigeracin o enfriamientoson estructuras para refrigerar agua yotros medios a temperaturas muy altas. El

uso principal de grandes torres derefrigeracin industriales es el de rebajarla temperatura del agua de refrigeracinutilizada en plantas de energa, refineras

de petrleo, plantas petroqumicas, plantasde procesamiento de gas natural y otrasinstalaciones industriales


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Torres de Enfriamiento


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Clasificacin de las torres de

enfriamiento

Torres de circulacin natural

Torres de tiro mecnico

las torres de tiro forzado

Torre de flujo a contracorriente y

tiro inducido.

Torre de flujo cruzado (tiroinducido)


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Las torres atmosfricasutilizan las corrientes de aire de la atmsfera. Elaire se mueve de forma horizontal y el agua cae verticalmente (flujo cruzado). Son

torres de gran altura y pequea seccin transversal. Deben instalarse en lugares

muy despejados, de forma que ningn obstculo pueda impedir la libre circulacin

de aire a travs de la torre.

Una torre de tiro naturales aquella en la que el aire es inducidopor unagran chimenea situada sobre el relleno . La diferencia de densidades entre el aire

hmedo caliente y el aire atmosfrico es el principal motivo por el cual se crea el

tiro de aire a travs de la torre. La diferencia de velocidades entre el viento

circulante a nivel del suelo y el viento que circula por la parte superior de la

chimenea tambin ayuda a establecer el flujo de aire. Por ambos motivos, las torres

de tiro natural han de ser altas y, adems, deben tener una seccin transversal

grande para facilitar el movimiento del aire ascendente.


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Torres de tiro mecnico

Las torres de tiro mecnico proporcionan un control total sobre el

caudal de aire suministrado. Se trata de torres compactas, con una

seccin transversal y una altura de bombeo pequeas en

comparacin con las torres de tiro natural. En estas torres se

puede controlar de forma precisa la temperatura del agua de salida,

y se pueden lograr valores de acercamiento muy pequeos (hasta

de 1 o 2 C, aunque en la prctica acostumbra a ser de 3 o 4 C).

Si el ventilador se encuentra situado en la entrada de aire, el tiroes forzado. Cuando el ventilador se ubica en la zona de descarga

del aire, se habla de tiro inducido


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Las torres de tiro forzado

El aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre.

Estas torres son, casi siempre, de flujo a contracorriente. Son ms

eficientes que las torres de tiro inducido, puesto que la presin

dinmica convertida a esttica realiza un trabajo til. El aire que se

mueve es aire fro de mayor densidad que en el caso de tiro inducido.Esto tambin significa que el equipo mecnico tendr una duracin

mayor que en el caso de tiro inducido, ya que el ventilador trabaja

con aire fro y no saturado, menos corrosivo que el aire caliente y

saturado de la salida, Como inconveniente debe mencionarse laposibilidad de que exista recirculacin del aire de salida hacia la zona

de baja presin, creada por el ventilador en la entrada de aire.


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Las torres de tiro inducido

Pueden ser de flujo a contracorriente o de flujo cruzado. El flujo a

contracorriente significa que el aire se mueve verticalmente a travs del

relleno, de manera que los flujos de agua y de aire tienen la misma direccin

pero sentido opuesto (Fig. 1.4). La ventaja que tienen este tipo de torres es

que el agua ms fra se pone en contacto con el aire ms seco, logrndose un

mximo rendimiento. En stas, el aire puede entrar a travs de una o ms

paredes de la torre, con lo cual se consigue reducir en gran medida la altura

de la entrada de aire. Adems, la elevada velocidad con la que entra el aire

hace que exista el riesgo de arrastre de suciedad y cuerpos extraos dentro

de la torre. La resistencia del aire que asciende contra el agua que cae se

traduce en una gran prdida de presin esttica y en un aumento de la

potencia de ventilacin en comparacin con las torres de flujo cruzado.


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En estas se utilizan ventiladores para producir la circulacin del aire. Si el

ventilador est situado en la parte superior de la torre se denomina de tiro

inducido (Figura 2) y si est en el fondo, de tiro forzado (Figura 1) El

primero es el tipo preferido porque evita el retorno del aire saturado al

interior de la torre, lo que sucede con las de tiro forzado. Las torres sonsimilares en su parte inferior a la representada en la Figura 1, y la parte

superior que acta como chimenea no es necesario que sea tan larga.

(Figura 1) (Figura 2)


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Las torres de tiro forzado


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Las torres de tiro inducido


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TORRES DE ENFRIAMIENTO

Mezcla Aire y Agua

Parte del agua se Evapora

Calor Latente es Disipado en el Aire

y es Descargado al ambiente


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TORRES DE ENFRIAMIENTO

Dos Tipos de Transferencia de Calor

De Contraflujo

De Flujo Cruzado


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Diseo de Contraflujo

Aire

Agua Caliente


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De Tiro Inducido Contraflujo

Aire Caliente Saturado de Descarga

Agua Caliente

Agua Fria

Entrada

Aire Fresco

(4 lados)

Principios deOperacin


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Eficiencia del Diseo deContraflujo

Gradiantes deTemperatura

Nivelados

64.5 F Temperatura Entrada del Agua

Entrada Aire a 10 F Temperatura del B.H.

44.5 F

Temperatura

De Salida

Temperatura

Del Agua60 F

55 F

50 F

45 F


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Diseo de Tiro Cruzado

Aire

Agua Caliente


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Tiro Inducido Flujo Cruzado

Aire Caliente y Saturado

Agua Caliente

Agua Fria

Aire seco

Entrando(2 Lados)

Principios de Operacin

Agua Caliente


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64.5 F Temperatura Entrada Agua

44.5 FTemperatura

De Salida

Temp

Agua

Distribucion Temp Flujo Cruzado

Gradiantes deTemperatura

Variables


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Balance

M = E + D +W


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PARTES DE UNA TORRE


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Chimeneas

Se emplean en torres de tiro inducido para mejorar el comportamientodel ventilador y evitar efectos de recirculacin de aire.


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Es el material empaquetado que tiene la torreen su interior, su finalidad es brindar mayor

tiempo y rea de contacto del aire con el agua.

El relleno debe provocar poca resistencia al

paso de aire y mantener una distribucin

uniforme del agua durante todo su recorrido.

Pueden diferenciarse dos tipos de relleno: degoteo y de pelcula o laminares. En los rellenos

de goteo las gotas de agua caen sobre una

serie de pisos superpuestos que van haciendo

la gota cada vez mas pequea. Puede presentar

arrastre de gotas, por lo que se recomienda el

uso de eliminadores de gota. Los rellenoslaminares proporcionan mayor capacidad de

enfriamiento, son mas eficientes y no producen

tanto goteo al exterior del equipo, sin

embargo requiere un mantenimiento ms

frecuente


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Ventiladores


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Ventiladores


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Tubera de reflujos e interior


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Laminas


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Roceadores, cuerpo de distribucin

aspersores, toberas y boquillas


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Bombas
http://aquasistemashvac.files.wordpress.com/2014/03/uabc-mexicali-cooling-tower.jpg


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El arranque de una torre deenfriamiento consiste en que todos

sus elementos estructurales, equipo

mecnico, carga de agua y conexionesestn correctamente instaladas


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Mantenimiento


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Tratamiento de aguas

en torres de Enfriamiento


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Tratamientos qumicos para

torres de enfriamiento.Las torres de enfriamiento son estructuras que se utilizan

para enfriar el agua que proviene de cualquier proceso,

disipando el calor hacia la atmsfera mediante la

evaporacin o conduccin. Cuando una torre de

enfriamiento trabaja sus tuberas son afectadas por las

incrustaciones, la corrosin y el crecimiento

microbiolgico que las deterioran y disminuyen la

eficiencia de operacin. Los tratamientos qumicosaseguran trabajar dentro de los parmetros adecuados y

evitar estos problemas.
http://foromantenimientoindustrial.blogspot.mx/2011/07/tratamientos-quimicos-para-torres-de.htmlhttp://foromantenimientoindustrial.blogspot.mx/2011/07/tratamientos-quimicos-para-torres-de.htmlhttp://foromantenimientoindustrial.blogspot.mx/2011/07/tratamientos-quimicos-para-torres-de.htmlhttp://foromantenimientoindustrial.blogspot.mx/2011/07/tratamientos-quimicos-para-torres-de.html


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Las incrustacionesson depsitos de minerales en una tubera, el proceso inicia

cuando la concentracin de minerales rompe el lmite de

solubilidad y el agua no los puede mantener disueltos

precipitando como lodos. Cuando pasa mucho tiempo los lodos

se cristalizan formando una estructura qumica muy dura y porconsecuencia el aislamiento de las tuberas que disminuye la

capacidad de transferencia de calor y aumentando el consumo

elctrico porque los equipos trabajan forzadamente.

El contenido de calcio, magnesio y slice dependen del tipo de

suelo de donde provenga el agua. Hay que tener claro que la

solubilidad de los minerales disminuye al aumentar la

temperatura y el PH, estos factores provocan su precipitacin.


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Para compensar este evento se disea un tratamiento anti-incrustante,

identificando el mineral limitante o el que genera ms riesgo

segn las condiciones a las que va a someterse el agua, deesto modo se mantienen disueltas las partculas y se evita

que precipiten.

Se permite tener cierta cantidad de minerales dentro delagua que el qumico pueda manejar, sin embargo la

reconcentracin de minerales es inevitable por lo que es

necesario evacuar constantemente pequeas cantidades de

agua del sistema para mantener estable la concentracin de

sales por medio de una purga. La reposicin adecuada y el

tratamiento qumico especfico para la calidad de agua de

suministro permitirn mantener el equipo protegido de

incrustaciones.


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La corrosin

Es un ataque qumico a un metal, es gradual e irreversible. Las torres y los

intercambiadores tienen elementos metlicos los cuales reaccionan con el agua

tendiendo a ser corrosivos, por eso el tratamiento adems de ser anti

incrustante debe tener un tratamiento anticorrosivo. Puede haber corrosin

por tenerse un medio muy acido por lo que se recomienda manejar un PH porencima de 7 pero con un lmite mximo para evitar que disminuya la solubilidad

del agua y que se precipiten los minerales, se dice que los metales amarillos

como el cobre pueden tener un PH hasta 9,2 y los otros metales como el

hierro un PH de 10. Parte de la vida til de un sistema enfriamiento consiste en

mantener un PH adecuado para evitar el desgaste. Otros factores que

contribuyen a la corrosin son el exceso de oxigeno disuelto, el aumento detemperatura por encima de 50C, los slidos disueltos y la alta velocidad del

flujo que genera un efecto abrasivo.


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El crecimiento microbiolgico

Porque se mantienen temperaturas adecuadas, con PH balanceados, la pileta es un lugar con

agua casi estancada y al sol por lo cual se pueden desarrollar algas, hongos bacterias y

moho.

Un pobre control microbiolgico trae problemas de corrosin, incrustacin y daos a la

salud de las personas cercanas al sistema. La formacin de algas genera una capa que

consume oxigeno, cuando crece se vuelve gruesa y las capas inferiores no reciben oxigeno,

estas se adaptan pasando a ser bateras anaerbicas que consumen el carbono presente en

las superficies de acero y produciendo desechos cidos; cuando se remueve esta suciedad se

puede apreciar un desgaste o corrosin. Las algas tambin pueden formar obstrucciones en

el sistema restringiendo el flujo de agua y afectando las temperaturas y el rendimiento. El

tratamiento qumico debe de incluir alguisidas que se alternan con el tiempo para evitar la

tolerancia de los organismos.


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Las bacterias que se han encontrado son las pseudomonas y la legionella que son virus quegeneran neumona y otras enfermedades respiratorias y puede afectar a las personas si se

inhalan.

La frecuencia del mantenimiento y la limpieza para asegurar la mxima efectividad trmica y

seguridad del sistema depender de su ubicacin, de la contaminacin atmosfrica y del tipo

de proceso de enfriamiento.


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