, Mes 11 : Año : 2021 Centro de Estudios Energéticos y Tecnologías Ambientales CEETA Autor: Lesdier Pérez Ruiz Tutor: Dr. Oscar Cruz Fonticiella Título: Dimensionamiento de una nueva torre de enfriamiento con recálculo de esta con tecnología moderna y ahorro de agua, en la Cervecería Antonio Díaz Santana, Manacas, Villa Clara Author: Lesdier Pérez Ruiz Thesis Director: Dr. Oscar Cruz Fonticiella , noviembre Centro de Estudios Energéticos y Tecnologías Ambientales CEETA Thitles: Sizing of a new cooling tower with recalculation of this with modern technology and water saving, in the Brewery Antonio Díaz ii Este documento es Propiedad Patrimonial de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, y se encuentra depositado en los fondos de la Biblioteca Universitaria “Chiqui Gómez Lubian” subordinada a la Dirección de Información Científico Técnica de la mencionada casa de altos estudios. Se autoriza su utilización bajo la licencia siguiente: Atribución- No Comercial- Compartir Igual Para cualquier información contacte con: Dirección de Información Científico Técnica. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Carretera a Camajuaní. Km 5½. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. CP. 54 830 Teléfonos.: +53 01 42281503-1419 Pensamiento "No podemos resolver problemas pensando de la misma manera que cuando los creamos" Albert Einstein Resumen En este trabajo de diploma se realizará una metodología para el recálculo y selección de una torre de enfriamiento de agua más moderna, para el sistema de enfriamiento de la Empresa Cervecera Antonio Díaz Santana, la cual se encarga de la refrigeración de los equipos que están inmersos en el proceso de producción de cerveza, (compresores de CO2 y los condensadores de NH3), para ello se estudiaron varias bibliografías para buscar una mejora del diseño. La necesidad de este trabajo surge debido a que nunca se ha sometido dicha torre a un recálculo que optimice los recurso y energía que se utilizan, además de que nunca se ha realizado una actualización al diseño que permita una modernización de este, que sea más económica. Abstract In this diploma work, a methodology will be executed for the recalculation and selection of a more modern water cooling tower, for the cooling system of the Antonio Díaz Santana Brewing Company, which is in charge of cooling the equipment that is immersed in the beer production process (CO2 compressors and NH3 condensers), for this purpose, several bibliographies were studied to seek an improvement in the design. The need for this work arises because said tower has never been subjected to a recalculation that optimizes the resources and energy that are used, in addition to the fact that an update to the design has never been carried out that allows a modernization of it, which is more economical. Agradecimientos: Agradezco en primer lugar a mis padres, mi abuela y mi novia por haber sido un pilar fundamental de apoyo en mi carrera como estudiante en estos difíciles cinco años. Agradezco a todos mis compañeros de carrera, fundamentalmente, (Félix, Maikol, Gabriel, César) por siempre apoyarnos y ayudarnos unos a otros. A todos mis profesores que a lo largo de todo este tiempo me han suministrado una gran parte de sus conocimientos y así contribuir a mi formación como ingeniero mecánico. Contenido Pensamiento ................................................................................................................................. 2 Resumen ........................................................................................................................................ 4 Abstract ......................................................................................................................................... 5 Agradecimientos: .......................................................................................................................... 6 Introducción .................................................................................................................................. 9 Problema científico: .................................................................................................................... 10 Objetivo general: ......................................................................................................................... 10 Objetivos específicos: .................................................................................................................. 10 Método utilizado: ........................................................................................................................ 10 Desarrollo .................................................................................................................................... 11 Capitulo: 1 Estado del Arte. Revisión Bibliográfica ..................................................................... 11 1.1 Sistema de enfriamiento. Generalidades .............................................................................. 11 1.2 Torres de enfriamiento ......................................................................................................... 11 1.2.1 Funcionamiento de una torre de enfriamiento ................................................................. 12 1.2.2 Evolución Técnica ............................................................................................................... 13 1.2.3 Clasificación de las torres de enfriamiento ........................................................................ 13 1.2.3.1 Torres de circulación natural........................................................................................... 13 1.2.3.2 Equipos con ventilación mecánica .................................................................................. 15 1.2.4 Partes de una torre de enfriamiento ................................................................................. 19 1.2.5 Legionella en torres de enfriamiento. ................................................................................ 22 1.2.6 Medidas de control ............................................................................................................ 22 1.3 Tipos de rellenos ................................................................................................................... 23 1.3.1 Rellenos por salpicadura o goteo. ...................................................................................... 24 1.3.2 Rellenos laminares o de película. ....................................................................................... 26 1.3.3 Rellenos mixtos. ................................................................................................................. 28 1.3.4 Equilibrio de un flujo de agua en una torre. ...................................................................... 28 1.4 Teoría sobre transferencia de calor y masa. ......................................................................... 29 Capítulo: 2 Recálculo de la torre de enfriamiento con tecnología moderna con ahorro de agua. ..................................................................................................................................................... 31 2.2 Psicrometría .......................................................................................................................... 32 2.3 Diagrama psicrométrico ........................................................................................................ 33 2.4 Aire ........................................................................................................................................ 34 2.5 Presión parcial ....................................................................................................................... 34 2.6 Humedad absoluta ................................................................................................................ 35 2.7 Humedad relativa .................................................................................................................. 35 2.8 Temperatura del punto de rocío ........................................................................................... 36 2.9 Entalpía relativa de la mezcla gas-vapor ............................................................................... 36 2.10 Temperatura seca (Temperatura de bulbo seco) ................................................................ 37 2.11 Temperatura del bulbo húmedo ......................................................................................... 37 2.12 Teoría de Merkel y cálculo de la fuerza impulsora media .................................................. 38 2.13 El coeficiente de transferencia del volumen ....................................................................... 43 2.14 Selección del tamaño de la torre de enfriamiento. ............................................................ 43 Conclusiones ............................................................................................................................... 45 Recomendaciones ....................................................................................................................... 46 Referencias Bibliográficas ........................................................................................................... 47 Anexos ......................................................................................................................................... 48 Introducción Fábrica perteneciente al Ministerio de la Industria Alimentaria y subordinada directamente al GEIA(Grupo Empresarial de la Industria Alimentaria) es un centro de amplias dimensiones, construido por la firma Bacardí en un área de buenas características geográficas debido a la buena calidad de sus aguas, con un valor de $ 7 000 000.00, inaugurada el 15 de noviembre de 1953. Después del Triunfo de la Revolución, a finales de 1960 se nacionaliza la fábrica de Cervezas y Maltas tomándose como primera medida, el nombramiento de la misma, se acordó nombrarla “Antonio Díaz Santana” mártir de la revolución y natural de Manacas. Está ubicada en el Km. No. 247 de la Carretera Central, perteneciente al municipio de Santo Domingo, provincia de Villa Clara, la misma forma parte del corazón de dicho municipio. Teniendo en cuenta que en el proceso de elaboración de Cervezas se generan cantidades de calor en los equipos, se requiere de un medio o un equipo para su enfriamiento continuo. El agua es comúnmente usada como medio de captación del calor generado por los equipos en los diferente procesos industriales durante su paso a través de estos manteniendo así el agua de enfriamiento circulando. El enfriamiento del agua puede lograrse, ya sea por medios naturales, o mediante el uso de equipos de intercambio de calor, entre los cuales se destacan las torres de enfriamiento, con los que se consigue disminuir la temperatura del líquido mediante la transferencia de calor y humedad al aire que circula por el interior de la torre, ya sea de forma natural o mecánica; estas últimas, con costos iniciales altos debido a los equipos y a los consumos de energía, son capaces de refrigerar el agua hasta aproximadamente la temperatura húmeda del aire, permitiendo operar en rangos fijos de enfriamientos de agua. Una torre con una excelente eficiencia debe contribuir ampliamente en el mejoramiento de la transferencia de calor y obtener un mayor ahorro energético en el enfriamiento del fluido, con una excelente selección del relleno nos brindaría un mejor ajuste en el enfriamiento, dado y certificado que todo depende del material a implementar y también de la forma debido a que existen rellenos que brindan un mejor aporte de transferencia de masa de vapor en un determinado tiempo de trabajo. Es por eso que en el presente trabajo se realiza un redimensionamiento y se recalcula la torre de enfriamiento de la Cervecería Antonio Díaz Santana con tecnología moderna para el ahorro de agua. Problema científico: No se cuenta, en la cervecería, con el cálculo de la torre de enfriamiento con tecnología moderna con ahorro de agua. Objetivo general: • Realizar un estudio actualizado, en la cervecería, dimensionamiento y recálculo de la torre de enfriamiento con tecnología moderna y ahorro de agua. Objetivos específicos: • Análisis detallado de las torres de enfriamiento • Teorías de transferencia de calor y masa • Metodología para el recálculo de la torre de enfriamiento con tecnología moderna con ahorro de agua. Método utilizado: Se revisan diversas metodologías para el dimensionamiento de una nueva torre de enfriamiento en la Cervecería Antonio Díaz Santana. Desarrollo Capitulo: 1 Estado del Arte. Revisión Bibliográfica 1.1 Sistema de enfriamiento. Generalidades Los procesos de enfriamiento de agua se encuentran entre los más antiguos que haya desarrollado el hombre. Antiguamente el agua caliente de los procesos de enfriamiento se regresaba a estanques o ríos cercanos para que se enfriara al contacto con el agua de los mismos, sin embargo se descubrió que esto provocaba daños en el ecosistema debido al aumento de temperatura. Además de las ventajas en relación con la protección al medio ambiente, después de hacer análisis a diferentes tipos de intercambiadores de calor, se encontró que el uso de torres de enfriamiento resulta ser más eficiente que el método de regresar el agua a los estanques y también representa una ventaja económica puesto que por lo general el agua se enfría exponiendo su superficie al aire. En la industria cervecera, de acuerdo, con el desarrollo que ha alcanzado la humanidad en la actualidad se han modernizado estas técnicas de enfriamiento con agua con materiales convencionales y no convencionales, debido a que son de vital importancia para la generación de valor agregado al desarrollo de las muy conocidas torres de enfriamiento; y así contribuir a un ahorro de recursos naturales como es el caso del agua y evitar que influyan directa o indirectamente contaminantes al medio ambiente. En este contexto, el trabajo de investigación se basa en un dimensionamiento y recalculo de la torre de enfriamiento con ahorro de agua con tecnología moderna debido a que no se cuenta en la Cervecería Antonio Díaz Santana con dichos cálculos. 1.2 Torres de enfriamiento Las torres de refrigeración 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. La evaporación 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. (Smith) 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.(Jadán, 2010) Las torres de enfriamiento varían en tamaño, desde pequeñas a estructuras muy grandes que pueden sobrepasar los 120 metros de altura y 100 metros de longitud; torres más pequeñas son normalmente construidas en fábricas, mientras que las más grandes son construidas en sitios donde se requieren. 1.2.1 Funcionamiento de una torre de enfriamiento En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de enfriamiento mediante la transferencia de calor y masa al aire que circula por el interior de la torre. O sea, se combinan la transmisión de calor por convección, transferencia de calor sensible y la transferencia de vapor (calor latente) desde el agua al aire, con el consiguiente enfriamiento del agua debido a la evaporación. A fin de mejorar el contacto aire agua, se utiliza un entramado denominado “relleno”. El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores; de esta forma, se consigue un contacto óptimo entre el agua y el aire atmosférico, ya que el relleno sirve para aumentar el tiempo y la superficie de intercambio entre el agua y el aire. (Carrasana, 2007) En la transmisión de calor por convección se produce un flujo de calor en dirección al aire que rodea el agua a causa de la diferencia de temperaturas entre ambos fluidos. La tasa de enfriamiento por evaporación es de gran magnitud en las torres de enfriamiento; alrededor del 90 % es debida al fenómeno difusivo. Al entrar en contacto el aire con el agua se forma una fina película de aire húmedo saturado sobre la lámina de agua que desciende por el relleno. Esto es debido a que la presión parcial de vapor de agua en la película de aire es superior a la del aire húmedo que circula por la torre, produciéndose una cesión de vapor de agua (evaporación). Esta masa de agua evaporada extrae el calor latente de vaporización del propio líquido. Este calor latente es cedido al aire, obteniéndose un enfriamiento del agua y un aumento de la temperatura del aire(McCabe, 1998). La diferencia de temperaturas del agua a la salida y la temperatura humedad del aire se llama acercamiento o aproximación, ya que representa el límite termodinámico de enfriamiento al que puede llegar el agua. 1.2.2 Evolución Técnica Los sistemas de refrigeración por efecto de la evaporación de agua se han empleado con fines industriales y/o para el acondicionamiento del aire desde principios del siglo pasado. Los principios y técnicas no han variado sustancialmente, ya que la base del sistema es muy sencilla, sin embargo, especialmente en los últimos años, ha habido una evolución sustancial en cuanto a la calidad de los materiales y la accesibilidad de las instalaciones. Actualmente los conocimientos técnicos han llevado a la eliminación del uso de rellenos de celulosa, madera o fibrocemento que anteriormente eran bastante comunes. La legislación vigente no permite la utilización de estos materiales porque favorecen el crecimiento microbiológico.(Smith) 1.2.3 Clasificación de las torres de enfriamiento La forma más simple y usual de clasificar las torres de enfriamiento es según la forma en que se mueve el aire a través de estas. Según este criterio, existen torres de circulación natural y torres de tiro mecánico. En las torres de circulación natural, el movimiento del aire solo depende de las condiciones climáticas y ambientales. Las torres de tiro mecánico utilizan ventiladores para mover el aire a través del relleno.(Foust, 2006) 1.2.3.1 Torres de circulación natural Se clasifican, a su vez, en torres atmosféricas y en torres de tiro natural. Las torres atmosféricas utilizan las corrientes de aire de la atmósfera. El aire se mueve de forma horizontal y el agua cae verticalmente (flujo cruzado). Son torres de gran altura y pequeña sección transversal(Treybal, 1988). Deben instalarse en lugares muy despejados, de forma tal que ningún obstáculo pueda impedir la libre circulación del aire a través de la torre. Tienen un costo inicial alto debido a su gran tamaño, pero el costo de mantenimiento es reducido, al no existir partes mecánicas móviles. Una torre de este tipo puede ser una solución muy económica para determinadas necesidades de refrigeración, si se puede garantizar que funcionara habitualmente expuesta a vientos de velocidades iguales o superiores a los 8 km/h. Si la velocidad promedio del viento es baja, los costos fijos y de bombeo aumentan mucho en relación a una torre de tiro mecánico y no compensan el ahorro del costo de ventilación. Actualmente las torres atmosféricas están en desuso (Ortiz, 2016). En la figura 1.1 se muestra este tipo de torre. Figura 1.1 Torre de enfriamiento de tiro atmosférico (Treybal.R. Operaciones de transferencia de masa. Editorial McGraw-Hill. México. Segunda edición.P290) Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno (Figura1.2). La diferencia de densidades entre el aire húmedo caliente y el aire atmosférico es el principal motivo por el cual se crea el tiro de aire a través 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 también ayuda a establecer el flujo de aire (Treybal, 1988). Por ambos motivos, las torres de tiro natural han de ser altas y, además, deben tener una sección transversal grande para facilitar el movimiento del aire ascendente. Estas torres tienen bajos costos de mantenimiento y son muy indicadas para enfriar grandes caudales de agua. Al igual que las torres atmosféricas, no tienen partes mecánicas. La velocidad media del aire a través de la torre suele estar comprendida entre 1 y 2 m/s. Las torres de tiro natural no son adecuadas cuando la temperatura seca del aire es elevada, ya que ésta debe ser siempre inferior a la del agua caliente. No es posible conseguir un valor de acercamiento pequeño y es muy difícil controlar exactamente la temperatura del agua. En las torres de tiro natural no se pueden utilizar rellenos muy compactos, debido a que la resistencia al flujo de aire debe ser lo más pequeña posible(Treybal, 1988). Estas torres son muy utilizadas en centrales térmicas; muy pocas veces son aplicables a plantas industriales debido a la fuerte inversión inicial necesaria. Figura 1.2 Torres de enfriamiento de tiro natural. (Treybal.R. Operaciones de transferencia de masa. Editorial McGraw-Hill. México. Segunda edición.P290) Estos equipos se emplean casi exclusivamente en grandes industrias y en centrales de producción de energía eléctrica (térmicas, nucleares, cerveceras, etc.); en general, en 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. 1.2.3.2 Equipos con ventilación mecánica Torres de tiro mecánico Las torres de tiro mecánico proporcionan un control total sobre el caudal de aire suministrado. Se trata de torres compactas, con una sección transversal y una altura de bombeo pequeñas en comparación con la 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 pequeños (hasta de 1 o 2 ºC, aunque en la práctica acostumbra a ser de 3 o 4 ºC). Si el ventilador se encuentra situado en la entrada de aire, el tiro es forzado; cuando el ventilador se ubica en la zona de descarga del aire, se habla de tiro inducido. (Smith). En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre (Figura1.3). Estas torres son, casi siempre, de flujo a contracorriente. Son más eficientes que las torres de tiro inducido, puesto que la presión dinámica convertida a estática realiza un trabajo útil. El aire que se mueve es aire frío de mayor densidad que en el caso de tiro inducido. Esto también significa que el equipo mecánico tendrá una duración mayor que en el caso de tiro inducido, ya que el ventilador trabaja con aire frío y no saturado, menos corrosivo que el aire caliente y saturado de la salida. Como inconveniente debe mencionarse la posibilidad de que exista recirculación del aire de salida hacia la zona de baja presión, creada por el ventilador en la entrada de aire. (Treybal, 1988) Los equipos de tiro forzado disponen, normalmente, de ventiladores centrífugos, salvo en las instalaciones industriales, donde ocasionalmente son axiales ubicadas en la parte baja de la torre, que impulsan el aire al interior de la misma sobrepresurizando e impulsando su salida por la parte superior a través del relleno; el esquema general de un equipo típico de estas características ver en la figura 1.3. Figura 1.3 Torre de enfriamiento de tiro forzado. (Treybal, R. Operaciones de transferencia de masa. Editorial McGraw-Hill. México. Segunda edición.P290) 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 través del relleno, de manera que los flujos de agua y de aire tienen la misma dirección, pero sentidos opuestos (Figura 1.4). En estas el aire puede entrar a través de una o más paredes de la torre, con lo cual se consigue reducir en gran medida la altura de la entrada de aire. La resistencia del aire que asciende contra el agua que cae se traduce en una gran pérdida de presión estática y en un aumento de la potencia de ventilación en comparación con las torres de flujo cruzado. 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 (Foust, 2006), según se puede apreciar en el esquema mostrado en la figura 1.4. Figura 1.4 Torres de refrigeración de tipo inducido. (Treybal.R. Operaciones de transferencia de masa. Editorial McGraw-Hill. México. Segunda edición.P290) En las torres de flujo cruzado el aire circula en dirección perpendicular respecto al agua que desciende (Figura 1.5). Estas torres tienen una altura menor que las torres de flujo a contracorriente, ya que la altura total de la torre es prácticamente igual a la del relleno. El mantenimiento de estas torres es menos complicado que en el caso de las torres a contracorriente, debido a la facilidad con la que se pueden inspeccionar los distintos componentes internos de las mismas. La principal desventaja de estas torres es que no son recomendables para aquellos casos en los que se requiera un gran salto térmico y un valor de acercamiento pequeño, puesto que ello significará más superficie transversal y más potencia de ventilación, que en el caso de una torre de flujo a contracorriente.(Treybal, 1988) Figura 1.5 Torre de enfriamiento inducido de tiro cruzado. (Treybal.R. Operaciones de transferencia de masa. Editorial McGraw-Hill. México. Segunda edición.P290) 1.2.4 Partes de una torre de enfriamiento Las torres de enfriamiento, por lo general, poseen las siguientes partes:(Triviño, 1973) Ventilador: es un elemento mecánico que dirige el aire al interior del relleno; este elemento puede ser de tipo centrífugo o axial, la aplicación dependerá del diseño y del tipo de torre de enfriamiento. Relleno: es una estructura que se encuentra en el interior de la torre y puede ser metálica, plástica o de madera; su función es que el agua que cruza en su interior se pueda dividir en gotas más pequeñas y también que las gotas permanezcan mayor cantidad de tiempo dentro del cuerpo de la torre a fin de garantizar una óptima transferencia de calor; de igual manera, ayuda a que el flujo de aire se distribuya uniformemente en el interior del cuerpo. Sistema de distribución y aspersores: Se encuentran en la parte superior de la torre y permiten que el agua caliente ingrese a la torre en forma de gotas para aumentar su superficie de contacto. En las figuras 1.6 y 1.7 se muestran un tipo de sistema de distribución. a) b) Figura 1.6 a) Distribuidor por presión, b) boquillas spray nozzles. (Marley. Cooling tower part reference guide. 2015 P 8-9). Figura 1.7 Distribución uniforme. Eliminadores de gotas: Los eliminadores de gotas son unas estructuras ubicadas en la parte superior de la torre y tienen la finalidad de que las gotas pequeñas no sean arrastradas por la corriente de aire fuera del sistema. En la figura 1.8 se muestra una imagen de un eliminador de gotas. Figura 1.8 Eliminadores de gotas inyectadas. (Marley .Cooling tower part reference guide).2015 P 32) Cuerpo: esta parte es la estructura que le da forma a la torre; los materiales con los que puede estar construida pueden ser metal, hormigón, madera, fibra de vidrio, o una combinación de ellos. La estructura de una torre de enfriamiento está constituida básicamente de vigas y columnas de perfiles metálicos debidamente dimensionados. El diseño de la estructura base debe ser suficientemente robusto, ya que debe tomar en cuenta la carga de los dispositivos mecánicos (motor, ventilador), los accesorios (relleno, distribuidores de agua, atrapadores de gotas, tuberías, etc.), el peso mismo del agua que esté circulando en la torre y, para los casos de torres que funcionen en zonas donde existan vientos fuertes, para soportar las cargas de viento. En algunos casos se debe tomar en cuenta, en el diseño de la estructura, la tina o tanque de recolección de agua enfriada colocado en la parte inferior de la torre, ya que este dispositivo se puede soportar en la misma estructura o, a su vez, puede ser colocado sobre el piso en bases de concreto. Tubería de restitución de líquido: conforme se produce la evaporación del agua es necesario ir restituyéndola; para este propósito existe una tubería a presión que mantiene el nivel del depósito constante. Depósito: Se encuentra en el fondo de la torre y es un tanque en el que se recoge el agua enfriada para que regrese nuevamente al sistema. Tubería de salida de líquido: Esta tubería se encuentra en el nivel inferior del reservorio y su finalidad es extraer el agua que se ha logrado enfriar y enviarla de nuevo al sistema. 1.2.5 Legionella en torres de enfriamiento. Las torres de refrigeración son sistemas artificiales que enfrían el agua. Mediante enfriamiento evaporativo se enfrían grandes masas de agua que para evaporarse capta la energía circundante enfriando el resto de la, masa de agua; estas están clasificadas como instalaciones de mayor probabilidad de proliferación y dispersión de legionella. El agua en estas instalaciones está precisamente a la temperatura que mejor favorece la proliferación de legionella. El régimen de funcionamiento de estos aparatos opera entre 25 y 45 grados centígrados. En su funcionamiento se desprenden aerosoles que pueden incorporar la bacteria y hacer que esta llegue a los pulmones y así causar enfermedades. (https://controldeplagasdesintorre.com/control-de-legionella-en-torres-derefrigeración-y- condensadores-evaporativos/) 1.2.6 Medidas de control Como en cualquier otro ámbito de la prevención de riesgos laborales, la posibilidad de contaminación por agentes biológicos debe tenerse en cuenta en la fase del diseño de las instalaciones. Es difícil disponer de métodos de prevención y control de legionella totalmente eficaces, fundamentalmente por dos razones: por una parte, porque legionella es una bacteria ubicada en el ambiente en el que la erradicación seria ilusoria, y por otra parte, porque esta bacteria es más resistente que otros microorganismos a la acción de los medios físicos o químicos de control habitualmente empleados. No obstante, existen una serie de medidas que pueden disminuir considerablemente el riesgo. Estas medidas se pueden agrupar en: relativas al diseño y montaje de las instalaciones y relativas al mantenimiento y explotación de las mismas. Acciones en el diseño y montaje de instalaciones: • El control de la temperatura del agua mediante el uso de aislamientos térmicos, en el sentido de evitar que esta permanezca entre los 20 y 45 grados centígrados, intervalo de máximo desarrollo. • La limitación de los nutrientes disponibles, por ejemplo, mediante la selección de materiales que no sean adecuados para el desarrollo de la legionella (evitar el uso de madera, cuero, plásticos y ciertos tipos de gomas y masillas), y que sean resistentes a la acción de los desinfectantes. • Eliminar zonas de estancamiento del agua (tramos ciegos, tuberías de by pass, etc.), en la que los instrumentos de desinfección no son tan eficaces y pueden evitar la recolonización de sistema. • La disposición de elementos separadores de gotas en lo aparatos en los aparatos en los que se generan aerosoles, la cantidad de agua arrastrada debería ser inferior al 0,1% del caudal de agua en circulación. • La ubicación y orientación de las tomas de aire exterior, teniendo en cuenta los vientos dominantes, de modo que impida el reingreso de aerosoles procedentes de las torres de refrigeración y la propia ubicación de esos equipos lejos de las tomas de aire, ventanas o zonas muy frecuentadas.(Aenor, 1994) 1.3 Tipos de rellenos El relleno es la parte más importante en el proceso de intercambio de calor. Los rellenos son modelados por una ecuación característica que depende de su forma y su disposición geométrica (Triviño, 1973). Conociendo esta ecuación característica, podrá dimensionarse la torre. Por lo tanto, el tamaño o volumen de la torre y su costo dependerán del tipo de relleno utilizado. El relleno cumple dos funciones: proporcionar una superficie de intercambio de calor lo más grande posible entre el agua y el aire, y además, retardar el tiempo de caída del agua, asegurando una mayor duración del proceso de intercambio de calor, los mismos que se traducirán en un aumento de calor cedido del agua al aire. El relleno debe ser de un material de bajo costo y de fácil instalación; la relación entre la superficie del relleno y su volumen debe ser lo más grande posible; es importante que el relleno que se seleccione presente poca resistencia al paso del aire y que, además, proporcione una distribución uniforme del agua y del aire. Los rellenos se pueden clasificar como sigue(Triviño, 1973): • Rellenos por salpicadura o goteo. • Rellenos laminares o de película. • Rellenos mixtos. 1.3.1 Rellenos por salpicadura o goteo. En rellenos por salpicadura, el agua cae sobre una serie de pisos superpuestos de listones o rejillas. Al chocar con los listones el agua se va fraccionando en gotas cada vez más pequeñas. El aire, mientras tanto, se mueve en sentido vertical (flujo a contracorriente) o en sentido horizontal (flujo cruzado). La finalidad del relleno por goteo es fraccionar el agua en pequeñas gotas, cuya superficie constituirá el área de intercambio de calor. Al salir del sistema de distribución, el agua caliente cae sobre una serie de pisos sobrepuestos de rejillas o listones. El agua se fracciona en gotas cada vez más pequeñas, rompiéndose, además, las de mayor diámetro, que se habían formado por la unión de otras pequeñas gotas(Triviño, 1973). En la figura 1.9 se muestra un esquema de un relleno por salpicadura. Figura 1.9 Relleno por salpicadura o goteo. Parte del agua que golpea la zona superior del larguero salpica y se fracciona en gotitas, pero una gran parte del agua resbala por los lados, y, al llegar a la parte inferior del larguero, se rompe en flujo turbulento, con lo que se vuelven a formar nuevas gotas, y el proceso se repetirá en todos los largueros que forman el relleno; este tipo de relleno es más utilizado en industrias de procesamiento de alimentos, de producción de acero, de producción de papel y de extracción de amoniaco, ya que en estos procesos productivos el agua arrastra sedimentos que afectan el funcionamiento de la torre. En la figura 1.10 se muestra una imagen de un tipo de configuración de relleno por salpicadura. Figura 1.10 Relleno por salpicadura. Relleno Splach C34 de Benton®.Pfenniger SA. Chile.2015. Las ventajas de estos rellenos son las siguientes: -Provocan menor pérdida de carga (caída de presión) que los rellenos de película. -No se obstruyen debido a la suciedad y a las incrustaciones, lo que implica un mínimo mantenimiento. -Son rellenos más adecuados para conseguir mayores saltos térmicos que los rellenos de película. Las principales desventajas son las siguientes: -En este tipo de rellenos, el arrastre de agua es muy significante, por lo que debe reducirse considerablemente utilizando eliminadores de gotas de alto rendimiento. -La superficie de intercambio por unidad de volumen en estos rellenos es menor que los rellenos de película, por lo tanto, la altura de relleno será mayor si se utiliza un relleno de goteo que uno de película, manteniendo la misma área transversal.(Triviño, 1973) 1.3.2 Rellenos laminares o de película. Este tipo de relleno distribuye el agua en una fina película que fluye por una superficie, proporcionando la exposición de la película de agua a la corriente de aire; la película de agua debe ser muy delgada y debe cubrir la máxima superficie de relleno posible, para que así la evaporación sea mayor. La lámina de agua desciende añadida a la superficie del relleno; la tensión superficial del líquido impide que la corriente de aire desprenda la película de agua del relleno. Si esto ocurriera, el rendimiento de la torre disminuiría bruscamente, ya que una porción de la superficie de relleno dejaría de estar mojada(Triviño, 1973). Los rellenos de película tienen más superficie por unidad de volumen que los rellenos de salpicadura; en los rellenos de película esta relación es fácilmente calculable, mientras que en los rellenos de salpicadura es muy difícil determinarla de forma precisa. En la figura 1.11 se muestra un esquema del relleno laminar. Figura 1.11 Relleno tipo laminar. El relleno laminar es el más utilizado debido a su mayor superficie de exposición del agua dentro de un volumen dado. El relleno laminar es igualmente eficaz en cualquier tipo de torre de enfriamiento; en la mayoría de los casos el uso de rellenos laminares permite a diseñadores y fabricantes de torres de enfriamiento alcanzar el enfriamiento requerido dentro de una torre más pequeña de lo que requeriría si se utilizara un relleno de salpicadura. En la figura 1.12 se muestra una imagen de un relleno laminar de PVC. Figura 1.12 Relleno Laminar –Material PVC. (Marley. Cooling tower part reference guide).2015 .P 14) Las ventajas de estos rellenos son las siguientes: -Los rellenos por película son más compactos que los rellenos por goteo, por lo tanto para las mismas condiciones de diseño una torre con relleno de película tendrá menor volumen que una torre con relleno por goteo y, por tanto será más económica. -Debido a la inexistencia de gotas en los rellenos por película, la velocidad del aire puede ser muy elevada, disminuyendo de esta manera la altura del relleno. (Triviño, 1973) Las principales desventajas son las siguientes: -El relleno por película acumula residuos y suciedad entre las láminas que lo forman; así, se necesita con mayor frecuencia un mantenimiento preventivo para que la eficiencia de la torre de enfriamiento no disminuya drásticamente. (Triviño, 1973) -Este tipo de relleno es muy sensible a las variaciones de los caudales de agua y de aire, y a la distribución de la película de agua, donde la torre deberá diseñarse garantizando una correcta distribución del agua y del aire para todo el relleno. 1.3.3 Rellenos mixtos. Los rellenos mixtos son aquéllos que se basan en la pulverización y en la formación de película. De hecho, son, básicamente, rellenos de salpicaduras formados por listones, la superficie lateral de los cuales es más ancha que en el caso de rellenos de goteo, de forma tal que se contribuye a la formación de una película de agua en los lados de los listones, aumentando el efecto causado por la salpicadura. Figura 1.13 Relleno Mixto. Este tipo de relleno está formado por varios tipos de rejillas. Los listones que constituyen las rejillas son de sección en T, y dejan unos huecos de forma rectangular por los que circula el aire en contacto con la película de agua descendente, es decir, el agua se fracciona en gotitas al impactar sobre la rejilla y, al mismo tiempo, se forma una película de agua que desciende por la superficie lateral por los distintos huecos que forman la rejilla, potenciando el efecto de salpicadura con la formación de película. (Triviño, 1973) 1.3.4 Equilibrio de un flujo de agua en una torre. En muchas torres es importante que la distribución del flujo de agua sea correcta y equilibrada. Si torre tiene dos o más celdas donde se distribuye el agua, a cada una se la debe distribuir igual cantidad de agua para que la torre funcione de manera apropiada. Muchas torres utilizan un colector de distribución para repartir el agua por el material de relleno estos recipiente suelen tener una serie de agujeros calibrados. El agua caliente de retorno del condensador se vierte en el recipiente por bombeo. Esta se encarga de distribuirse por ambos lados de la torre. Para obtener el flujo correcto utilizan una o más válvulas de equilibrado. Los agujeros practicados en la parte superior de la torre también deben de estar limpio de objetos extraños y tener un tamaño preciso.(Martin 2014) El equilibrio del material de un sistema de torre de enfriamiento cuantitativamente debe estar controlado por las variables estructurales de acuerdo al funcionamiento de la tasa de flujo, evaporación y pérdidas del viento. 1.4 Teoría sobre transferencia de calor y masa. El proceso de transferencia de calor inicia cuando el agua se introduce por la parte superior de la torre y se distribuye uniformemente sobre el relleno con ayuda de vertederos o boquillas para distribuir el agua en la mayor superficie posible. El relleno sirve para aumentar el tiempo en el que baja el agua así como la superficie de intercambio de calor entre el agua y el aire que fluye a contracorriente o a flujo cruzado. Una vez establecido el contacto entre dichos elementos tiene lugar una cesión de calor que se produce debido a dos principios: la transferencia de calor por convección y la transferencia de masa (proceso de enfriamiento evaporativo) desde el agua hacia el aire. Al inicio del proceso el aire tiene una temperatura de bulbo húmedo1 menor a la temperatura del agua caliente, y con la transferencia se provoca un aumento de temperatura y humedad. A su vez, el agua experimenta un descenso en su temperatura cuyo límite estará marcado por la temperatura de bulbo húmedo del aire que entra al sistema. La evaporación ocurre en la superficie del agua que está en contacto con el aire no saturado. En primer lugar, las moléculas de agua cercanas a la superficie experimentan colisiones que aumentan su energía por arriba de la necesaria para vencer la energía de unión de superficie. La energía que requiere para mantener la evaporación debe venir de la energía interna del líquido, que entonces experimenta una reducción de temperatura. Sin embargo, si se mantienen condiciones de estado estable, la energía latente perdida por el líquido debido a la evaporación debe recuperarse mediante la transferencia de energía al líquido desde sus alrededores. Esta transferencia se debe a la convección de energía sensible del gas(Incropera, 1996). A medida que el aire recibe vapor también recibe calor latente de vaporización. Este proceso continúa hasta que se establece un estado de equilibrio a la temperatura de bulbo húmedo del aire. El calor asociado a la transferencia de calor por convección del agua hacia el aire está dado por la ley de enfriamiento de Newton: q = A* h *dT Donde: q = Flujo de calor A = Área de contacto h = Coeficiente convectivo de transferencia de calor dT = Diferencia de temperatura entre el agua y el aire El proceso de evaporación depende de diversos factores como son: la presión, ya que la velocidad con que ocurre la evaporación es mayor cuando la presión es más baja y viceversa; la masa de agua evaporada, que es proporcional a la superficie en la cual se efectúa la evaporación; el coeficiente de transferencia de calor, que depende entre otras variables, de la velocidad del aire. La evaporación sucede a mayor velocidad si existen corrientes de aire porque el viento desplaza las capas de aire sobre la superficie de evaporación y arrastra consigo la humedad. La evaporación es más rápida entre menor porcentaje de humedad tenga el aire. La transferencia simultánea de masa y calor en la operación de humidificación tiene lugar cuando un gas se pone en contacto con un líquido puro, en el cual es prácticamente insoluble. Este fenómeno conduce a diferentes aplicaciones, además de la humidificación del gas, como pueden ser su deshumidificación, el enfriamiento del gas (acondicionamiento de gases) y el enfriamiento del líquido. Generalmente, la fase liquida es el agua y la fase gas es el aire. Su principal aplicación industrial es el enfriamiento de agua de refrigeración. Existen diferentes equipos de humidificación, entre los que se destacan las torres de enfriamiento por su mayor aplicabilidad. En ellas, el agua suele introducirse por la parte superior en forma de lluvia provocada, y el aire fluye en forma ascendente, de forma natural o forzada. En el interior de la torre se utilizan rellenos de diversos tipos que favorecen el contacto entre las dos fases. Para entender este proceso de transferencia de masa es necesario estudiar las características en el equilibrio del sistema, pero, puesto que la transferencia de masa en este caso está acompañada de una simultánea transferencia de energía calorífica, debe considerarse las características de la entalpía. Según (Martin 2014) se denomina transmisión de calor al proceso de transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, durando la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren a la misma temperatura. El contexto argumenta que debe existir una vinculación entre cuerpos de mayor a menor temperatura para que perciba la transferencia de calor, a partir de las torres de enfriamiento se correlacionan. Capítulo: 2 Recálculo de la torre de enfriamiento con tecnología moderna con ahorro de agua. 2.1 Teoría de la transferencia de calor aplicada a las torres de enfriamiento En el caso de las torres de enfriamiento hay dos fluidos, a saber: aire con el contenido de humedad por encima del punto de saturación, y agua que entra a la torre a una alta temperatura y deja a la torre a más baja temperatura. La fuente principal del calor transferido en las torres de enfriamiento es el calor latente o incremento evaporativo y este calor debe ser extraído a partir del agua en la medida que ella fluya a través de estas. Alrededor de un 75% del calor total transferido es transportado a través de la interface entre el aire y el agua mediante difusión del vapor de agua el cual es, posteriormente, distribuido al aire por convección. Como balance, el calor es transferido por conducción y convección entre el agua y el aire. Así, hay dos mecanismos de transferencia, a saber: transferencia de masas y transferencia de calor. Existen diferentes equipos de humidificación, entre los que se destacan las torres de enfriamiento por su mayor aplicabilidad. En ellas, como ya se explicó en el capítulo anterior, el agua suele introducirse por la parte superior en forma de lluvia provocada, y el aire fluye en forma ascendente, de forma natural o forzada. En el interior de la torre se utilizan rellenos de diversos tipos que favorecen el contacto entre las dos fases. Para entender este proceso de transferencia de masa es necesario estudiar las características en el equilibrio del sistema, pero, puesto que la transferencia de masa en este caso está acompañada de una simultánea transferencia de energía calorífica, debe considerarse las características de la entalpía. Antes de desarrollar las ecuaciones de cálculo de una torre de enfriamiento, se debe definir una serie de variables y conceptos involucrados en la operación de humidificación. 2.2 Psicrometría Se define como la medición del contenido de humedad del aire. Ampliando la definición a términos más técnicos, psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades termodinámicas del aire húmedo, y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort humano. Ampliando aún más, se incluiría el método de controlar las propiedades térmicas del aire húmedo. Lo anterior, se puede llevar a cabo a través del uso de tablas psicrométricas o de la carta psicrométrica. La psicrometría es una herramienta muy útil en el diseño y análisis de sistemas de almacenamiento, diseño de equipos de refrigeración, estudio del secado de alimentos, estudios de aire acondicionado y climatización, torres de enfriamiento, y en todos los procesos industriales que exijan un fuerte control del contenido de vapor de agua en el aire. 2.3 Diagrama psicrométrico Una carta psicrométrica, es una gráfica de las propiedades del aire, tales como temperatura, volumen, presión, etc. Las cartas psicrométricas se utilizan para determinar, cómo varían estas propiedades al cambiar la humedad en el aire. En estas cartas o diagramas, cada estado del aire vendrá representado por un punto, y cada proceso psicrométrico por una línea. La carta psicrométrica es una gráfica que es trazada con los valores de las tablas psicrométricas; por lo tanto, la carta psicrométrica puede basarse en datos obtenidos a la presión atmosférica normal al nivel del mar, o puede estar basada en presiones menores que la atmosférica, o sea, para sitios a mayores alturas sobre el nivel del mar. Existen muchos tipos de cartas psicrométricas, cada una con sus propias ventajas. Algunas se hacen para el rango de bajas temperaturas, algunas para el rango de media temperatura y otras para el rango de alta temperatura. A algunas de las cartas psicrométricas se les amplía su longitud y se recorta su altura; mientras que otras son más altas que anchas y otras tienen forma de triángulo. Todas tienen básicamente la misma función; y la carta a usar, deberá seleccionarse para el rango de temperaturas y el tipo de aplicación. En la figura 2.1 se muestra una carta psicrométrica típica. Figura 2.1 Carta Psicrométrica Típica 2.4 Aire El aire normal, conocido como aire húmedo en psicrometría, está constituido por una mezcla de aire seco y agua en estado gaseoso (vapor). El contenido de agua puede ir desde composición cero (aire seco) a saturación (aire saturado). Es conveniente tratar al aire como una mezcla de vapor de agua y de aire seco, porque la composición del aire seco permanece relativamente constante. El aire tiene la capacidad de retener una cantidad variable de vapor de agua en relación a la temperatura del aire. A menor temperatura, menor cantidad de vapor y a mayor temperatura, mayor cantidad de vapor de agua. 2.5 Presión parcial Es la presión que un componente de una mezcla gaseosa exhibiría si estuviera presente solo en un recipiente del mismo volumen de la mezcla, a la misma temperatura. La sumatoria de las presiones parciales del vapor y del gas en una mezcla gasvapor es igual a la presión total. (Cengel, 2012) 𝑝𝑝𝑝𝑝 + 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 = 𝑝𝑝𝑝𝑝 2.1 2.6 Humedad absoluta El termino humedad absoluta (𝑤𝑤𝑤𝑤), se refiere a la masa de vapor de agua contenida en la unidad de volumen de aire. 𝑤𝑤𝑤𝑤 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑉𝑉𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 2.2 Es empleado, también, el término humedad específica o contenido de humedad, que es la cantidad de vapor de agua contenida en una unidad de masa de aire seco y puede obtenerse al dividir las masas de las mismas; se representa por medio:11 𝑤𝑤𝑤𝑤 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚/𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 2.3 Donde: 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑝𝑝𝑝𝑝𝑀𝑀𝑀𝑀𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣, (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑝𝑝𝑝𝑝𝑀𝑀𝑀𝑀𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑎𝑎𝑣𝑣𝑣𝑣𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑑𝑑𝑑𝑑𝑠𝑠𝑠𝑠𝑣𝑣𝑣𝑣, (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 Se asume que el vapor de agua y el gas se comportan como gases ideales, debido a que a presiones muy bajas, como son las presiones parciales, el vapor de agua se comporta como gas ideal, aun en estados cercanos a los de saturación. Por lo tanto, se tiene: 𝑤𝑤𝑤𝑤 = (𝑀𝑀𝑀𝑀𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚𝑚𝑚)/𝑀𝑀𝑀𝑀𝑝𝑝𝑝𝑝(𝑝𝑝𝑝𝑝 − 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚𝑚𝑚) 2.4 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚𝑚𝑚 −Presión parcial del vapor. (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑝𝑝𝑝𝑝) 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝−Presión parcial del gas. (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑝𝑝𝑝𝑝) 𝑝𝑝𝑝𝑝=𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚𝑚𝑚+𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝−Presion total de la mezcla. (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑝𝑝𝑝𝑝) 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑝𝑝𝑝𝑝−Peso molecular del gas. ( 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 ) 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚 2.7 Humedad relativa La humedad relativa (𝜙𝜙𝜙𝜙), es un término utilizado para expresar la cantidad de humedad en una muestra dada de aire, en comparación con la cantidad de humedad que el aire tendría, estando totalmente saturado y a la misma temperatura de la mezcla. Es la relación entre la humedad absoluta del aire en un estado dado y la del aire saturado a la misma temperatura; la humedad relativa se expresa en porciento, correspondiendo el 100% al aire saturado. Puesto que se está considerando el vapor como un gas ideal, partiendo de la ecuación 2.4, se obtiene la expresión 2.5, que se emplea comúnmente para caracterizar la humedad relativa. 𝜙𝜙𝜙𝜙 = 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚/𝑘𝑘𝑘𝑘𝑀𝑀𝑀𝑀 2.5 2.8 Temperatura del punto de rocío El punto de rocío se define como la temperatura a la cual se satura el vapor de agua cuando se enfría a presión parcial constante; por debajo de esa temperatura el vapor de agua en el aire comienza a condensarse. También es el punto de 100% de humedad relativa. Temperatura de rocío es la temperatura a la que una muestra de aire húmedo en las mismas condiciones de presión alcanza la saturación de vapor de agua. 2.9 Entalpía relativa de la mezcla gas-vapor Es la suma de las entalpías relativas de sus componentes. Para una mezcla con humedad absoluta y temperatura de bulbo seco (temperatura que marca un termómetro ordinario al ser colocado en la corriente de la mezcla se tiene: (Cengel, 2012) ℎ = ℎ𝑝𝑝𝑝𝑝 + 𝑤𝑤𝑤𝑤ℎ𝑚𝑚𝑚𝑚 2.6 La entalpía del gas es: ℎ𝑝𝑝𝑝𝑝 = 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝(𝑡𝑡𝑡𝑡 − 𝑡𝑡𝑡𝑡0) 2.7 Donde: ℎ𝑝𝑝𝑝𝑝 −Entalpía del gas (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 −Calor específico del gas. (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘ºC) 𝑡𝑡𝑡𝑡 −Temperatura del bulbo seco de la mezcla. (ºC) 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑣𝑣𝑣𝑣 −Temperatura de referencia. (0ºC) Específicamente para la mezcla aire-vapor de agua, tomando como temperatura de referencia los 0ºC, se tiene que la entalpia es: (Cengel, 2012) ℎ = 1.005 + 𝑤𝑤𝑤𝑤(2501 + 1.82𝑡𝑡𝑡𝑡) 2.8 2.10 Temperatura seca (Temperatura de bulbo seco) La temperatura de bulbo seco, es la verdadera temperatura del aire húmedo y con frecuencia se la denomina sólo temperatura del aire; es la temperatura del aire que marca un termómetro común. Se llama temperatura seca del aire de un entorno, o más sencillamente, temperatura seca, a la temperatura del aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean ese ambiente concreto y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire. Se puede obtener con el termómetro de mercurio, respecto a cuyo bulbo, reflectante y de color blanco brillante, se puede suponer razonablemente que no absorbe radiación. 2.11 Temperatura del bulbo húmedo La temperatura de bulbo húmedo es la temperatura en un estado estacionario alcanzada por una pequeña cantidad de líquido que se evapora en una gran cantidad de una mezcla gas-vapor no saturada, o sea es la temperatura de equilibrio que se alcanza cuando la mezcla de aire seco y vapor de agua pasa por un proceso de enfriamiento adiabático hasta llegar a la saturación. La temperatura húmeda (o de bulbo húmedo) es igual a la temperatura seca (o de bulbo seco) cuando la muestra de aire está saturada de agua. La temperatura del bulbo húmedo es la temperatura a la que se puede llegar en el estado estable por el termómetro expuesto a un gas que se mueve rápidamente y la proporción de la transferencia de calor hacia la camisa es:(Foust, 2006) 𝑞𝑞𝑞𝑞 = (ℎ𝑠𝑠𝑠𝑠 + ℎ𝑣𝑣𝑣𝑣)𝐴𝐴𝐴𝐴(𝑡𝑡𝑡𝑡1 − 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑤𝑤𝑤𝑤) 2.9 Donde: ℎ𝑠𝑠𝑠𝑠 −Coeficiente de transferencia de calor por convección. (𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑊𝑊𝑊𝑊2𝐾𝐾𝐾𝐾) ℎ𝑣𝑣𝑣𝑣 − Coeficiente de transferencia de calor por radiación. . (𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑊𝑊𝑊𝑊2𝐾𝐾𝐾𝐾) 𝑡𝑡𝑡𝑡1 −Temperatura del bulbo húmedo en la superficie de la camisa. (ºC) 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑤𝑤𝑤𝑤 −Temperatura del bulbo húmedo ambiente. (ºC) La proporción de transferencia de masa desde la camisa es: 𝑁𝑁𝑁𝑁𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴(𝑤𝑤𝑤𝑤1 − 𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤) 2.10 Donde: 𝑤𝑤𝑤𝑤1 −Humedad en la superficie de la camisa. (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑉𝑉𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑘𝑘𝑉𝑉𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠𝑉𝑉𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠) 𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 −Humedad en el ambiente. ( 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑉𝑉𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑘𝑘𝑉𝑉𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠𝑉𝑉𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠) La proporción de transferencia de calor sensible hacia la camisa 𝑞𝑞𝑞𝑞 sigue los mecanismos normales de convección y radiación. La proporción de transferencia de masa hacia la camisa sigue también el mecanismo normal de transferencia de masa en la fase gaseosa. Utilizando ℎ, se supone que la transferencia de calor radiante puede ser aproximada mediante (Foust, 2006): 𝑞𝑞𝑞𝑞 = ℎ𝑣𝑣𝑣𝑣𝐴𝐴𝐴𝐴(𝑡𝑡𝑡𝑡1 − 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑤𝑤𝑤𝑤) 2.11 En estado estable, todo el calor transferido hacia la camisa se utiliza para vaporizar la masa del líquido, es decir (Foust, 2006): 𝑞𝑞𝑞𝑞 = −𝑁𝑁𝑁𝑁𝑝𝑝𝑝𝑝 ∗ ℎ𝑓𝑓𝑓𝑓𝑘𝑘𝑘𝑘𝑤𝑤𝑤𝑤 2.12 Donde: 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑝𝑝𝑝𝑝 −Masa molar del líquido. (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) ℎ𝑓𝑓𝑓𝑓𝑘𝑘𝑘𝑘𝑤𝑤𝑤𝑤 −Calor latente de vaporización del agua a la temperatura de bulbo húmedo. ( 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 ) Esta expresión representa la condición de que la proporción de trasferencia de calor sensible hacia la camisa, es exactamente igual a aquella del calor latente transportado desde la camisa mediante la masa 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑝𝑝𝑝𝑝. 2.12 Teoría de Merkel y cálculo de la fuerza impulsora media El cálculo del funcionamiento de la torre de enfriamiento usando la transferencia de masa y la transferencia de calor, por separado, es muy laborioso siendo la teoría del calor total, de Merkel, un medio para simplificar este proceso. Esta teoría establece que la transferencia de calor total que tiene lugar en cualquier posición en la torre es proporcional a la diferencia entre el calor total del aire en esa posición y el calor total del aire saturado a la misma temperatura que la del agua en esa misma posición, o sea 𝑄𝑄𝑄𝑄 = 𝐾𝐾𝐾𝐾 x 𝐴𝐴𝐴𝐴 x �𝐻𝐻𝐻𝐻𝑤𝑤𝑤𝑤 − 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘� 2.13 𝑄𝑄𝑄𝑄-calor transferido por conducción y evaporación (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝐾𝐾𝐾𝐾 -coeficiente de transferencia de calor (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑚𝑚𝑚𝑚2𝑀𝑀𝑀𝑀) 𝐴𝐴𝐴𝐴 -Área de contacto entre el agua y el aire (𝑚𝑚𝑚𝑚2) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑤𝑤𝑤𝑤-entalpía del aire saturado a la temperatura del agua (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘-entalpía del aire ambiente (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) Para hacer uso de la teoría de Merkel se requieren dos pasos: • Combinar K y A en un único coeficiente KgA basado en el volumen unitario del relleno. Esto evita el problema de determinar el área de contacto. • Determinar el valor medio de la diferencia de entalpías o la fuerza impulsora media. La ecuación se aplica solamente a un único punto del relleno, en tanto que las condiciones del agua y el aire varían a través de la torre de enfriamiento. El método de llegar a la fuerza impulsora media se ilustra en la gráfica 2.2. La gráfica ha sido trazada con valores reales de entalpía en la escala vertical y con un rango típico de temperaturas del agua en la escala horizontal. Los valores para la línea de saturación son tomados de la tabla C.6.Anexo (Peter D. Osborn and G. B. Hill, 1990) Figura 2.2 Diagrama de la fuerza impulsora El próximo paso es trazar la línea de condición del aire: Φ = 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 x 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑘𝑘𝑘𝑘𝑤𝑤𝑤𝑤(𝑇𝑇𝑇𝑇1 − 𝑇𝑇𝑇𝑇2) 2.14 Φ-tasa total de disipación de calor desde el agua (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤-caudal en masa del agua (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑀𝑀𝑀𝑀) 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑘𝑘𝑘𝑘𝑤𝑤𝑤𝑤- calor específico del agua a presión constante (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝐾𝐾𝐾𝐾) 𝑇𝑇𝑇𝑇1-temperatura de entrada del agua (oC) 𝑇𝑇𝑇𝑇2-Temperatura de salida del agua (oC) El calor disipado desde el agua igualará al calor absorbido por el aire: Φ=𝐿𝐿𝐿𝐿𝑉𝑉𝑉𝑉�𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘1 −𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘2� 2.15 La-caudal en masa del aire (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑀𝑀𝑀𝑀) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘1- entalpía de salida del aire (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘2- entalpía de entrada del aire (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) La pérdida de calor al medio ambiente puede ser despreciada, por lo tanto: Φ = 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 x 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑘𝑘𝑘𝑘𝑤𝑤𝑤𝑤(𝑇𝑇𝑇𝑇1 − 𝑇𝑇𝑇𝑇2) = Φ = 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑉𝑉𝑉𝑉�𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘1 − 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘2� 2.16 La cual puede ser escrita como: 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑥𝑥𝑥𝑥 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝑤𝑤𝑤𝑤(𝑇𝑇𝑇𝑇1−𝑇𝑇𝑇𝑇2) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘1 = 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑎𝑎𝑎𝑎 +𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘2 2.17 Como esta es una ecuación lineal, la línea de condición del aire sobre la figura 2.2 debe ser siempre recta. La distancia vertical entre la línea de saturación y la línea de condición del aire da la diferencia de entalpías (o fuerza impulsora) en cualquier sección transversal a través del relleno. La fuerza impulsora media está relacionada con la distancia vertical media entra la línea de condición del aire y la curva de saturación. Esto puede lograrse, matemáticamente, empleando la integración, o pueden ser usados métodos gráficos para medir el área entre la línea y la curva. El proceso puede ser simplificado por un gráfico ideado por W. L. Stephens el cual se muestra en la figura 2.3. De este gráfico se obtiene un factor el cual facilita el cálculo de la fuerza impulsora media. Figura 2.3 Gráfico para la determinación de la fuerza impulsora media. Adoptando el concepto de la fuerza impulsora media y usando un factor relacionado con el volumen del relleno, la ecuación del calor total transferido llega a ser: 𝛷𝛷𝛷𝛷 = 𝐾𝐾𝐾𝐾𝑘𝑘𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 x 𝑑𝑑𝑑𝑑 x 𝑝𝑝𝑝𝑝 x ∆𝐻𝐻𝐻𝐻𝑚𝑚𝑚𝑚 2.18 𝑑𝑑𝑑𝑑-altura del relleno (𝑚𝑚𝑚𝑚) 𝑝𝑝𝑝𝑝-área del relleno (𝑚𝑚𝑚𝑚2) 𝐾𝐾𝐾𝐾𝑘𝑘𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 -coeficiente de transferencia de calor volumétrica (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑚𝑚𝑚𝑚3𝑀𝑀𝑀𝑀) ∆𝐻𝐻𝐻𝐻𝑚𝑚𝑚𝑚 -fuerza impulsora media (𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘�𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) Los valores del calor a partir de 2.14, 2.15 y 2.18 son iguales por lo que: 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑉𝑉𝑉𝑉 x �𝐻𝐻𝐻𝐻𝑔𝑔𝑔𝑔1−𝐻𝐻𝐻𝐻𝑔𝑔𝑔𝑔2� 𝐾𝐾𝐾𝐾𝑘𝑘𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝐼𝐼𝐼𝐼 x 𝑉𝑉𝑉𝑉 x ∆𝐻𝐻𝐻𝐻𝑚𝑚𝑚𝑚 2.19 Y como 𝛷𝛷𝛷𝛷 = 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 x 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑘𝑘𝑘𝑘𝑤𝑤𝑤𝑤 x (𝑇𝑇𝑇𝑇1 −𝑇𝑇𝑇𝑇2) (a partir de 2.14) igualando 2.18 con 2.14: 𝐾𝐾𝐾𝐾𝑘𝑘𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 x 𝑑𝑑𝑑𝑑 x 𝑝𝑝𝑝𝑝 x ∆𝐻𝐻𝐻𝐻𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 x 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑘𝑘𝑘𝑘𝑤𝑤𝑤𝑤 x (𝑇𝑇𝑇𝑇1 − 𝑇𝑇𝑇𝑇2) o sea: 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 x 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝑤𝑤𝑤𝑤 x (𝑇𝑇𝑇𝑇1−𝑇𝑇𝑇𝑇2) 𝐾𝐾𝐾𝐾𝑘𝑘𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = (𝐼𝐼𝐼𝐼 x 𝑉𝑉𝑉𝑉 x ∆𝐻𝐻𝐻𝐻𝑚𝑚𝑚𝑚) 2.20 Las ecuaciones asumen que La y Lw permanecen constantes pero, debido a la evaporación, esto no es cierto en la práctica; no obstante, a temperaturas normales el error de esta suposición no es significativa. En una situación práctica, se conocerán los valores de Hg1, Hg2, Lw, La, T1 y T2. La línea de condición del aire puede trazarse conectando los puntos Hg1 y Hg2. A partir de las temperaturas del agua es posible marcar sobre la escala horizontal la fuerza impulsora en el tope de la torre de enfriamiento, en el fondo de la misma y en el punto medio; esas tres fuerzas impulsoras se designan sobre el gráfico de Steven como γ1, γ2 y γm, respectivamente. Pueden ser obtenidos valores a partir del gráfico de las entalpías y, luego, ser convertidas a las relaciones γm: γ1 y γm: γ2. Esas dos relaciones están en los ejes verticales y horizontales del gráfico de Steven y permiten que se pueda leer el factor f y que pueda ser calculada la fuerza impulsora media: ∆𝐻𝐻𝐻𝐻𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝑓𝑓𝑓𝑓 x 𝛾𝛾𝛾𝛾𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝑓𝑓𝑓𝑓�𝐻𝐻𝐻𝐻𝑤𝑤𝑤𝑤𝑚𝑚𝑚𝑚 − 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚� 2.21 𝑓𝑓𝑓𝑓 -factor de Steven 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑤𝑤𝑤𝑤𝑚𝑚𝑚𝑚 -entalpía en la posición media sobre la línea de saturación 𝐻𝐻𝐻𝐻𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚-entalpía en la posición media de la línea de condición del aire 2.13 El coeficiente de transferencia del volumen El valor del coeficiente de volumen KgA depende solamente del tipo de relleno utilizado en la torre, y de los flujos de agua y de aire. Los valores de KgA son obtenidos experimentalmente por los fabricantes del relleno y son expresados en la siguiente forma: 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑛𝑛𝑛𝑛 𝐾𝐾𝐾𝐾𝑘𝑘𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝐶𝐶𝐶𝐶 x �𝐿𝐿𝐿𝐿𝑉𝑉𝑉𝑉𝑤𝑤𝑤𝑤� x �𝐿𝐿𝐿𝐿𝑉𝑉𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎� 2.22 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤y 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑉𝑉𝑉𝑉 −caudales en masa de agua y aire en kg/s. a -área de la sección transversal horizontal del relleno 𝐶𝐶𝐶𝐶, m y n-son constantes (o coeficientes de funcionamiento) para el relleno determinados por los fabricantes. La torre de enfriamiento de la Cervecería Antonio Díaz Santana no cuenta con relleno, teniendo en cuenta esto el cálculo de la ecuación 2.22 no se realiza. 2.14 Selección del tamaño de la torre de enfriamiento. Datos requeridos Cuando se diseñan equipos, para alcanzar un número de parámetros, hay un elemento de tanteo y error o una optimización en el proceso del diseño; abajo se revisa un método manual para los cálculos pero, en la práctica, se usan programas de computación, la experiencia práctica y los datos acumulados para alcanzar diseños que logren las especificaciones del usuario. Los datos requeridos serán: 1-Temperatura de entrada del agua T1 (oC) 2-Temperatura de salida del agua T2 (oC) 3-Caudal en masas del agua (kg/s) 4-Temperatura de diseño de la condición del aire ambiente (temperatura de bulbo húmedo y alguna corrección necesaria para las condiciones atmosféricas debido a que la elevación esté por encima del nivel del mar). 5-Caudal en masas de aire por unidad de área de la sección transversal horizontal del relleno. 6-Valores para las constantes C, m y n. La Cervecería Antonio Díaz Santana cuenta con una torre de enfriamiento de marca criolla autoventilada con una capacidad de enfriamiento de 1232 kW aproximada a 450t, las dimensiones de esta son de 1283cm de largo, 925cm de ancho y una altura de 961cm, trabaja 24 horas y 335 días al año. La entrada de agua caliente a esta torre procedente de todos los procesos (compresores de CO2, condensadores, etc.) se produce a través de una tubería de 10 pulgadas, reduce a 8 y reduce a 3 pulgadas en la entrada a las boquillas y con un flujo a través de las bombas ITUR de 300 𝑚𝑚𝑚𝑚3/ℎ a una temperatura de 36 oC aproximadamente y sale de esta por una tubería de 6 pulgadas y se convierte en 10 a una temperatura de 29 oC donde se realiza nuevamente el mismo ciclo. Conclusiones De acuerdo a la problemática planteada y los problemas existentes en la torre de enfriamiento se llega a las siguientes conclusiones: • No cuenta la Cervecería Antonio Díaz Santana con un estudio detallado en su torre de enfriamiento. • No se ha realizado un recálculo de la torre de enfriamiento. • La ficha técnica de dicha torre es muy antigua y obsoleta. • Con un nuevo dimensionamiento de esta se podrían resolver los problemas de su tasa de enfriamiento y del espacio que ocupa. Recomendaciones • Recomendar a esta empresa un estudio actualizado acerca de la legionella. • Profundizar en el redimensionamiento de la torre de enfriamiento. • Tomar en cuenta este trabajo a la hora de rediseñar una nueva torre. Referencias Bibliográficas AENOR 1994. Informe UNE 100-030. Guía para prevención de Legionella en instalaciones. CARRAZANA, J. 2007. Torres de enfriamiento. Universidad Nacional Callao. CENGEL, Y. A. 2012. Termodinámica, McGraw-Hill, Editor. México. FOUST, A. S. 2006. Principios de operaciones unitarias, México. HTTPS://CONTROLDEPLAGASDESINTORRE.COM/CONTROL-DE-LEGIONELLA-EN-TORRES-DEREFRIGERACIÓN- Y-CONDENSADORES-EVAPORATIVOS/. España. [Accessed]. https://controldeplagasdesintorre.com/CONTROL-DE-LEGIONELLA-EN-TORRES-DE-REFRIGERACI https://controldeplagasdesintorre.com/CONTROL-DE-LEGIONELLA-EN-TORRES-DE-REFRIGERACI https://controldeplagasdesintorre.com/CONTROL-DE-LEGIONELLA-EN-TORRES-DE-REFRIGERACI INCROPERA, F. P. 1996. Fundamentos de transferencia de calor y masa. JADÁN, S. F. V. 2010. Determinación de correlaciones para tasa global de transferencia de calor y caída de presión en determinado relleno de torre de enfriamiento utilizando un equipo experimental. MARTIN , M. 2014. Montaje y mantenimiento de instalaciones frigoríficas industriales MCCABE, W. L. 1998. Operaciones Unitarias de Ingeniería Química, McGraw-Hill, Editor.1998: España. ORTIZ, J. Z. 2016. Torres de enfriamiento. PETER D. OSBORN AND G. B. HILL, E. J. P. 1990. Cooling Towers, Principles and Practice. SMITH, R. Torres de Refrigeración y condensadores evaporativos. TREYBAL, R. 1988. Operaciones de transferencia de masa, Editorial McGraw-Hill. : México TRIVIÑO, G. T. 1973. Teoría y práctica de torres de refrigeración, Dossat, SA España. Anexos Anexo 1: Censo del equipamiento instalado en empresas del MINAL. Anexo 2: Ficha técnica de la torre de enfriamiento. Anexo 3: Tabla C6 Anexo 4: Torre de enfriamiento (Antonio Díaz Santana) Anexo 5: Distribución Uniforme de agua. Anexo 6: Tuberías de entrada y salida. Pensamiento Resumen Abstract Agradecimientos: Introducción Problema científico: Objetivo general: Objetivos específicos: Método utilizado: Desarrollo Capitulo: 1 Estado del Arte. Revisión Bibliográfica 1.1 Sistema de enfriamiento. Generalidades 1.2 Torres de enfriamiento 1.2.1 Funcionamiento de una torre de enfriamiento 1.2.2 Evolución Técnica 1.2.3 Clasificación de las torres de enfriamiento 1.2.3.1 Torres de circulación natural 1.2.3.2 Equipos con ventilación mecánica 1.2.4 Partes de una torre de enfriamiento 1.2.5 Legionella en torres de enfriamiento. 1.2.6 Medidas de control 1.3 Tipos de rellenos 1.3.1 Rellenos por salpicadura o goteo. 1.3.2 Rellenos laminares o de película. 1.3.3 Rellenos mixtos. 1.3.4 Equilibrio de un flujo de agua en una torre. 1.4 Teoría sobre transferencia de calor y masa. Capítulo: 2 Recálculo de la torre de enfriamiento con tecnología moderna con ahorro de agua. 2.2 Psicrometría 2.3 Diagrama psicrométrico 2.4 Aire 2.5 Presión parcial 2.6 Humedad absoluta 2.7 Humedad relativa 2.8 Temperatura del punto de rocío 2.9 Entalpía relativa de la mezcla gas-vapor 2.10 Temperatura seca (Temperatura de bulbo seco) 2.11 Temperatura del bulbo húmedo 2.12 Teoría de Merkel y cálculo de la fuerza impulsora media 2.13 El coeficiente de transferencia del volumen 2.14 Selección del tamaño de la torre de enfriamiento. Datos requeridos Conclusiones Recomendaciones Referencias Bibliográficas Anexos