LOGO Torres de Enfriamiento de Agua Operaciones Unitarias II Contenidos Tipos de Torres de Enfriamiento 1 Caracteristicas de Funcionamiento 35 Ciclos de Concentracin 46 Balance de Energa43 Criterios de Dimensionamiento 32 Clculo de Altura ( NUT y AUT) 34 Introduccin Las torres de enfriamiento son un tipo especial de columnas rellenas, que permiten enfriar agua de proceso a gran escala a traves del contacto con aire. Entre los materiales del rellenoPVC, Nyln, Fibra, madera asbesto, concreto. El mayor costo de operacin lo representa la potencia consumida por los ventiladores. Objetivo de un Sistemas de Enfriamiento Enfriar el agua de proceso para reutilizarla en los equipos de transferencia de calor ( Condensadores o Intercambiadores de Calor): T Cp LL A = |Donde: : Carga trmica de los equipos de tranferencia de calor L: Circulacion de liquido CpL: Capacidad calorifica del Liquido T : Rango o intervalo de temperaturas entre la entrada y salida de los equipos de transferencia de calor Contacto Directo Contacto indirecto 1. Tipo de contacto Clasificacin de Torres de Enfriamiento Flujo CONTRACORRIENTE Flujo CRUZADO 2. Patrn de flujo Clasificacin de Torres de Enfriamiento FLUJO CRUZADO FLUJO CONTRACORRIENTE CONTACTO DIRECTO (ENFRIAMIENTO POR EVAPORACION) CONTACTO INDIRECTO (ENFRIAMIENTO POR CONDUCCION-CONVECCION) IMPULSO MECANICO (TIRO MECANICO) IMPULSO NO MECANICO (TIRO NATURAL) TIRO FORZADO TIRO INDUCIDO ATMOSFERICAS ASPERSORAS CHIMENEA HIPERBOLICA PATRN DE FLUJO CONTRACORRIENTE O CRUZADO Clasificacin de Torres de Enfriamiento Inters de este curso CONTACTO DIRECTO TIRO NATURAL TORRE DE ENFRIAMIENTO ATMOSFERICA Agua caliente Agua fraDistribuidores Superficie de contacto Aire atmosfrico Deflectores Aire hmedo y caliente Elevacin tpica: 100 a 150 metros Carcasa de concreto reforzado Empaque Sistema de distribucin Aire entrada Aire salida Aguacaliente Agua fraReservorio de agua fra TORRES DE ENFRIAMIENTO DE CHIMENEA HIPERBOLICA CONTACTO DIRECTO TIRO NATURAL CONTACTO DIRECTO TIRO MECANICO Ventilador Aguacaliente AguafraDistribuidores Aire salida Aire entrada Aire entrada Relleno agua aire TORRE DE ENFRIAMIENTO DE TIRO INDUCIDO TORRE DE ENFRIAMIENTO DE TIRO INDUCIDO VENTILADORAXIAL CONTACTO DIRECTO TIRO MECANICO TORRE DE ENFRIAMIENTO DE TIRO FORZADO Ventilador Agua caliente Agua fraDistribuidores Aire salida Aire atmosfrico Relleno aire VENTILADORCENTRIFUGO 12 3 rea de la torre de enfriamiento Intervalo de enfriamiento (temperatura del agua caliente menos la del agua fra) Diferencia til de temperaturas respecto a la temperatura de bulbo hmedo Criterios de Dimensionamiento ESPECIFICACION ACERCAMIENTO 45 Criterios de Dimensionamiento Cantidad de agua que se desea enfriarVelocidad del aire a travs de la torre CAIDADE PRESIN Criterios de Dimensionamiento Intervalo de enfriamiento (temperatura del agua caliente menos la del agua fra) T ENTRADA T SALIDA Criterios de Dimensionamiento Diferencia til de temperaturas a la temperatura de bulbo hmedo. (t lquidosalida - T bulbo hmedo : 2,5 5,0 C) Temperatura de bulbo hmedo de aire de entrada Acercamiento: t lquidosalida - T bulbo hmedo Criterios de Dimensionamiento Velocidad del aire a travs de la torre: ( )) ( ent salH ent sal Gv G Q =Capacidad de los ventiladores (QG) Cada de presin ) , , ( relleno geometra Velocidad f P = ABalance de Energa 1 21 2.tl tlH HGsCpl L=|.|

\|Clculo de la altura de torre Altura de la torre: 1) Para el clculo de la Altura de una Unidad de Transferencia (AUT) se tiene la siguiente relacin:

Donde: Gs: flujo msico del gas seco Kya: coeficiente de transferencia de masa por rea superficial especfica del empaque A: rea transversal de la columna A KyaGsAUTg.=g gNUT AUT Altura . =Clculo de la altura de torre Altura de la torre: (cont) Para tablas de madera, el coeficiente de transferencia de masa por rea superficial especfica del empaque viene dado por la siguiente correlacin: Donde:n, m1, m2 son constantes del empaque 2 1. . .m mG L n a Ky' '=ALL ='AGG ='Clculo de la altura de torre Altura de la torre: 2) Clculo del Nmero de Unidades de Transferencia (NUT): Considerando controlante la resistencia a la transferencia de materia frente a la transferencia de calor, se pueden emplear fuerzas motrices globales para el clculo del NUT a travs de la siguiente relacin:

}=21*HHH HdHNUTg2) Clculo del Nmero de Unidades de Transferencia (NUT): Cont Clculo de la altura de torre 0,00E+001,00E-052,00E-053,00E-054,00E-055,00E-056,00E-0560000 70000 80000 90000 100000 110000 120000 1300001/(H*-H)Entalpias (H)NUTCaractersticas de Funcionamiento La caracterstica de funcionamiento de las torres enfriamiento depende de: Altura de la torre Relacin gas/lquido Configuracin de relleno Patrn de flujo (contracorriente y cruzado) Especificaciones del agua Caractersticas del aire atmosfrico Por tanto para la evaluacin de una torre se debe determinar el valor numrico de la integral (NUT), el cul, se conoce tambin comocaracterstica de funcionamiento de la torre Caractersticas de Funcionamiento Los mtodos rigurosos para la evaluacin de las caractersticas de funcionamientos de torres existentes implican clculos ITERATIVOS.GPSA (Gas Processors Suppliers Association Engineering Data Book) SE HAR USO DE UN SOFTWARE PARA LA EVALUACIN Y ANALISIS DE FUNCIONAMIENTO Ciclo de Concentracin PURGA Prdidas por arrastre Prdidas por evaporacin | |EF| |PF| |AFCiclo de Concentracin E A P RF F F F + + =L X FA = %) (Torres de Aspersin: 1 a 5% Torres Atmosfricas: 0,3 a 1% Torres Mecnicas: 0,1 a 0,3%

FR: Flujo de reposicin FP: Flujo de purga FA: Prdidas por arrastre FE: Prdidas por evaporacin L: Flujo de lquido Ciclo de Concentracin PRHFFC=Ciclo Hidrulicos: PRCXXN=Nmero de Ciclos de Concentracin: TAREA: REVISAR EJEMPLO DE CALCULO UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO DE AGUA

MATERIAL DE DISEO Y SELECCIN BUENAS NOCHES.