Torres de enfriamiento de tiro natural

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Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS

Una torre de enfriamiento es un intercambiador de calor de contacto directo abierto donde el agua caliente del sistema o condensador se enfría por contacto directo con aire fresco. Las torres de enfriamiento utilizan el principio de evaporación del agua contra el flujo de aire. Se rocía agua caliente desde las boquillas para aumentar el área de superficie de transferencia de calor. La temperatura y la humedad del aire aumentan después de la transferencia de calor por contacto directo entre el agua caliente y el aire fresco. El aire cálido y húmedo que es menos denso va a la parte superior de la torre y el agua fría se recoge en la parte inferior de la torre. El aire fresco se suministra desde la parte inferior de la torre de enfriamiento debido a la diferencia de densidad entre el aire caliente dentro de la chimenea y el aire atmosférico fuera de la torre de enfriamiento.

Generalmente, usamos torres de enfriamiento en centrales eléctricas , refinerías de petróleo, plantas petroquímicas y plantas de gas natural para eliminar el calor del sistema de agua en circulación. El diagrama que se muestra a continuación representa el proceso de las torres de enfriamiento.
Torre de enfriamiento
Según el tipo de flujo de aire hacia la torre de enfriamiento , se clasifican en dos tipos

  1. Torres de enfriamiento de tiro natural
  2. Torres de enfriamiento de tiro mecánico

Torres de enfriamiento de tiro natural

En las torres de enfriamiento de tiro natural , el flujo de aire se obtiene por diferencia de presión obtenida de su estructura, es decir, efecto chimenea. El aire caliente y húmedo (menos denso) después de la transferencia de calor saldrá de la torre de enfriamiento a la atmósfera, creando un flujo de aire fresco (más denso). El flujo de aire se produce debido a la diferencia de densidad entre el aire caliente (menos denso) dentro de la torre de enfriamiento y el aire ambiente relativamente frío (más denso) fuera de la torre de enfriamiento.
La

altura de presión desarrollada debido a la diferencia de densidad entre el aire frío y el aire caliente viene dada por la fórmula, donde H es la altura de la torre sobre el relleno,
ρ o es la densidad del aire exterior,
ρ i es la densidad del aire interior,
g es la constante de gravedad.

Para proporcionar un flujo de aire suficiente, la altura de la torre de enfriamiento H debe ser grande ya que la diferencia de densidad (ρ o – ρ i ) no es muy grande. Estas torres suelen ser muy grandes tanto en altura (alrededor de 200 metros) como en sección transversal, por lo que la cantidad de agua que fluye en cada torre también es grande. Las torres de refrigeración tienen forma generalmente cilíndrica (de madera) o hiperbólica (de hormigón). La forma hiperbólica de la torre de enfriamiento hecha de una carcasa de hormigón que es fundamental en el proceso de transferencia de calor que ocurre dentro de la torre de enfriamiento. Estas torres de enfriamiento de forma hiperbólica ofrecen una resistencia estructural superior y resistencia a cargas de viento ambientales elevadas que la forma cilíndrica.
Torres de enfriamiento de tiro natural son generalmente preferidos en

  1. Climas fríos y húmedos (temperatura de bulbo húmedo baja y humedad relativa alta)
  2. Cargas de invierno pesadas

    Principio de funcionamiento de las torres de enfriamiento de tiro natural

    El agua caliente que se va a enfriar en la torre de enfriamiento se bombea a la parte superior de la torre de enfriamiento en la entrada de agua caliente. La entrada de agua caliente está conectada a una serie de boquillas que rocían esta agua sobre el material de relleno (proporciona una gran superficie de contacto para la transferencia de calor). El aire fresco es inducido por la estructura abierta en la parte inferior de la torre y luego el aire fluye hacia arriba para la transferencia de calor por contacto directo entre el agua caliente y el aire. El agua caliente libera calor después del contacto directo con el aire fresco y parte del agua se evapora y el agua fría se recoge en la parte inferior de la torre. Se descargará aire caliente y húmedo desde la parte superior de la torre a la atmósfera.

    Ventajas de las torres de enfriamiento de tiro natural

    1. No se instala ningún ventilador eléctrico, por lo que se ahorra energía
    2. Sin problemas de corrosión
    3. El mantenimiento es bajo
    4. No se produce recirculación de aire debido a la salida de la chimenea alta

    Desventajas Torres de enfriamiento de tiro natural

    1. Se requiere un gran flujo de agua.
    2. Estos requieren un área grande.
    3. Su desempeño depende de la velocidad y dirección del viento.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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