Universidad del ZuliaLab. de Ingeniería Química

LABORATORIO DEOPERACIONES UNITARIAS II

Procedimiento N.°: LOOUUII_PN_400Pág. N.° 1 de 6Emisión: Agosto 2008 N.° de Revisión: 2Edición N.° 1

Asunto: PRÁCTICA N. 4: TORRES DE ENFRIAMIENTO DE AGUA

1. Objetivo General:

Evaluar el desempeño de la torre de enfriamiento de agua CT-401 marca TECHNOVATE a escala piloto existente en el Laboratorio de Ingeniería Química “Prof. Ydelfonso Arrieta”

2. Objetivos Específicos:

2.1. Determinar el balance de masa del proceso en estado estacionario.

2.2. Determinar el balance de energía del proceso en estado estacionario.

2.3. Representar gráficamente los perfiles de temperatura de líquido, temperatura del gas, humedad absoluta, humedad relativa y entalpía del gas a lo largo de la CT-401.

2.4. Determinar el rango de enfriamiento, la aproximación a la temperatura de bulbo húmedo (ATBH), y la característica de la torre. 2.5. Determinar la capacidad de la torre a través de la comparación de la data de diseño y operacional de la CT-401. 2.6. Representar gráficamente la tendencia de las temperaturas de la CT-401 desde el arranque del equipo hasta el estado estacionario.

3.Introducción Teórica:

La manera más eficiente de retirar calor es mediante el uso de torres de enfriamiento; la transferencia de calor que se da en estos equipos es por convección y por el calor latente de vaporización del agua. De los dos tipos de transferencia de calor la que retira mayor cantidad de este es la vaporización la cual representa un 80% de las perdidas energéticas del agua2.

Existes tres tipos de torres: 1) Torres de Circulación Natural (Atmosféricas y de Tiro Natural); 2) Torres de Tiro Mecánico (Tiro Forzado y Tiro Inducido) ; y Torres de Flujo Cruzado.

Aprobado por: Dpto. Ing. Química.Fecha: 08/08/2008

Revisado por:Ing. Alexis FaneiteFecha: 08/08/2008

Elaborado Por: Grupo C, 1er Período 2008Fecha: 08/08/2008

Procedimiento N.°: LOOUUII_PN_400

Universidad del ZuliaLab. de Ingeniería Química

LABORATORIO DEOPERACIONES UNITARIAS II

Pág. N.° 2 de 6Emisión: Agosto 2008 N.° de Revisión: 2Edición N.° 1

Asunto: PRÁCTICA N. 4: TORRES DE ENFRIAMIENTO DE AGUA

La humidificación y enfriamiento de agua es un proceso de intercambio de materia y energía en el cual se pone en contacto agua caliente (proveniente de reactores o intercambiadores de calor) con aire no saturado; esto con la finalidad de que el agua utilizada para enfriar alguna corriente de un proceso en especifico pueda ser reutilizada retirándole calor de la manera mas económica posible3.

La teoría más aceptada para describir el proceso que ocurre en una torre de enfriamiento es el desarrollado por Merkel, el cual supone que cada partícula de agua esta rodeada por una película de aire y que la diferencia de entalpía entre la misma y el aire circundante proporcionan la fuerza impulsora para el proceso de enfriamiento2. La ecuación matemática que define esta teoría establece la característica de la torre la cual es una medida de la habilidad de enfriar que tiene la torre.

Por lo general el empaque interno de estas torres de enfriamiento son de Asbesto de Douglas, o bien de pino; es común la impregnación de la madera bajo presión con fungicidas como creosota, pentacloro fenoles, cromato acido de cobre y similares. Estos empaques pueden ser enrejados horizontales arreglados en forma escalonada con filas alternas y ángulos rectos también pueden ser de polipropileno moldeado en forma de enrejado o de alguna otra forma o pueden ser de policloruro de vinilo, polietileno, y otros termoplásticos. Generalmente los costados de la torre son de pino, cemento de asbesto, poliéster reforzado con vidrio y similares1.

Un parámetro importante que define el desempeño de una torre de enfriamiento es la diferencia entre la temperatura del agua fría y la temperatura de bulbo húmedo de entrada del aire, por lo general los costos de diseño para una torre para obtener una aproximación menor a 2.8 ºC no son económicamente factibles1.

Aprobado por: Dpto. Ing. Química.Fecha: 08/08/2008

Revisado por:Ing. Alexis FaneiteFecha: 08/08/2008

Elaborado Por: Grupo C, 1er Período 2008Fecha: 08/08/2008

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Procedimiento N.°: LOOUUII_PN_400Pág. N.° 3 de 6Emisión: Agosto 2008

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N.° de Revisión: 2Edición N.° 1

Asunto: PRÁCTICA N. 4: TORRES DE ENFRIAMIENTO DE AGUA

4. Equipo y Procedimiento:

5. Riesgo con equipos rotativos

6. Seguridad:

Ver el procedimiento en GPS y el equipo en el P&ID

5.1. Choques con los equipos en movimiento puede ocasionar fuertes heridas.

5.2. El enredamiento de la ropa en los engranajes o partes del equipo se da con facilidad ocasionando daños tanto a la persona como al equipo.

6.1. General:o Usar Obligatoriamente Lentes de Seguridad.o Tener cerca un Kit de Primeros Auxilios en caso de Quemaduras

con Agua Caliente.o Tener Disponible un Teléfono o Radio en caso de emergencias.

6.2. Equipos Eléctricos:o 5 – 10 mA. Contracciones involuntarias de los músculos y

pequeñas alteraciones del sistema respiratorio.o 10 – 15 mA. Principio de tetanizacion muscular, contracciones

violentas e incluso permanentes en las extremidades.o 15 – 30 mA. Contracciones violentas e incluso permanentes de la

caja toraxica. Alteración del ritmo cardiacoo 30 – más mA. Fibrilación ventricular cardiaca.

6.3. Equipos Rotatorios:o Recójase el cabello largo antes de operar el equipo rotativo.o Siempre lleve puestas lentes de seguridad.o Evite el uso de mangas largas.o Mantenga todos los protectores y dispositivos de seguridad, salvo

cuando cuente con la autorización explícita del profesor.o Opere el equipo sólo luego de recibir la instrucción en su

funcionamiento seguro.

7. Higiene y Ambiente:

7.1. Mantenga limpios de sobras y basura los pisos del laboratorio.

7.2. Limpie inmediatamente todo líquido derramado.

Aprobado por: Dpto. Ing. Química.Fecha: 08/08/2008

Revisado por:Ing. Alexis FaneiteFecha: 08/08/2008

Elaborado Por: Grupo C, 1er Período 2008Fecha: 08/08/2008

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Procedimiento N.°: LOOUUII_PN_400Pág. N.° 4 de 6

Emisión: Agosto 2008 N.° de Revisión: 2Edición N.° 1

Asunto: PRÁCTICA N. 4: TORRES DE ENFRIAMIENTO DE AGUA

8. Investigue:

7.3. Limpie los desechos y otros objetos peligrosos de las áreas de trabajo.

8.1.Conceptos Básicos: Humidificación, Temperatura de Bulbo Húmedo, Temperatura de Bulbo Seco, Punto de Rocío, Humedad Absoluta, Humedad Relativa, Volumen Húmedo, Calor Húmedo, Rango y Aproximación de una Torre de Enfriamiento de Agua, Característica de la Torre.

8.2.Enfriamiento de Agua con Aire8.3.Temperatura de Bulbo Húmedo 8.4.Relaciones Psicrométricas.8.5. Descripción de una Torre de Enfriamiento de Agua.8.6.Cálculo de la altura teórica de un empaque, basado en el balance de

transferencia de masa en un diferencial de longitud de empaque. (Altura de la unidad de transferencia y número de unidades de transferencia)

8.7. Capacidad de una Torre de Enfriamiento de Agua.8.8. Característica de una Torre de Enfriamiento de Agua.

7. Referencias Bibliográficas:

1. TREYBAL, Robert E. Operaciones de transferencia de Masa. Editorial McGraw – Hill. Segunda edición. México. 2001

2. PERRY, Robert H. Manual del Ingeniero Químico. Editorial McGraw – Hill. Sexta Edición.

3. McCABE, Warren L., SMITH, Julian C. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. Editorial McGraw – Hill. Cuarta Edición.

Aprobado por: Dpto. Ing. Química.Fecha: 08/08/2008

Revisado por:Ing. Alexis FaneiteFecha: 08/08/2008

Elaborado Por: Grupo C, 1er Período 2008Fecha: 08/08/2008

República Bolivariana de VenezuelaLa Universidad del Zulia

Facultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería Química

Laboratorio de Ingeniería Química “Profesor Ydelfonso Arrieta”Laboratorio de Operaciones Unitarias II

DÍA: __________ FECHA: ____ /____ /____ HORA: ____:____ SECCIÓN: ______

HOJA DE TOMA DE DATA. PRÁCTICA N. 4: TORRES DE ENFRIAMIENTO DE AGUA

1. DATOS INICIALES

Nombre del Equipo: ______________________________

Presión Barométrica (mmHg):______________________

Temperatura Ambiente (ºC): _______________________

DIMENSIONES DE LA COLUMNA

Largo (cm): _____ Ancho (cm): _____ Profundidad (cm): _____

2. DATOS DEL PROCESO DE HUMIDIFICACION EN ESTADO ESTACIONARIO

Temperatura de bulbo seco a la entrada del soplador ( ):__________

Temperatura de bulbo húmedo a la entrada del soplador ( ):__________

Resistencias Encendidas:

1. ____ (aporta de 0 a 2.5 KJ/s)

2. ____ (aporta 2.5 KJ/s)

3. ____ (aporta 2.5 KJ/s)

4. ____ (aporta 2.5 KJ/s)

Posición del Termómetro

Altura de la toma (cm)

Temperatura de agua (°F)

Temperatura de Bulbo Seco ( )

Temperatura de Bulbo Húmedo ( )

2

3

4

5

Variables Valor Unidad

Temperatura del Sumidero ºF

Temperatura del Agua ºF

Caudal de Agua Gal/min

ΔP del Aire inH2O

Comentarios:_________________________________________________________________________________

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3. DATOS PARA LA TENDENCIA DE LA TEMPERATURA CON RESPECTO AL TIEMPO

Termometros

Tiempo 1 2 3 4 5 6

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

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18

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