Torre d'enfriamientu

Con rellación al mecanismu utilizáu pa la tresferencia de calor los principales tipos son:

 torres d'enfriamientu húmedes funcionen pol principiu d'evaporación (ver refrixerador anubiertu)
 torres d'enfriamientu seques funcionen por tresmisión del calor al traviés d'una superficie que dixebra'l fluyíu a esfrecer del aire ambiente. 
Nuna torre d'enfriamientu húmeda l'agua caliente pue ser esfrecida a una temperatura inferior a la del ambiente, si l'aire ye relativamente secu (ver: puntu de rosada). 

Con respectu al tiru del aire na torre esisten tres tipos de torres d'enfriamientu:

 Tiru natural, qu'utiliza una chimenea alta.
 Tiru inducíu, nel que'l ventilador asitiar na parte cimera de la torre (impulsen l'aire creando un pequeñu vacíu nel interior de la torre).
 Tiru mecánicu (o tiru forzáu), qu'utiliza la potencia de motores de ventilación pa impulsar l'aire a la torre (asitiándose na base).

So ciertes condiciones ambientales, nubes de vapor d'agua (borrina) pueden vese que salen d'una torre d'enfriamientu húmeda (ver imaxe).

Les torres d'enfriamientu usen la evaporación de l'agua pa refugar el calor d'un procesu tal como la xeneración d'enerxía llétrica. Les torres d'enfriamientu varien en tamañu dende pequeñes a estructures bien grandes que pueden devasar los 220 metros d'altor y 100 metros de llargor. Torres más pequeñes son de normal construyíes en fábriques, ente que les más grandes son construyíes nel sitiu onde se riquir. 


 Historia 

Les torres d'enfriamientu fueron aniciaes nel sieglu XIX, al traviés del desenvolvimientu de condensadores pa usu de vapor de motor
Los condensadores utilicen agua relativamente frío, pa entestar el vapor que los cilindros o turbines espulse Esto amenorga la presión
que por consecuencia amenorga'l consumu de vapor y, poro, de combustible, al empar amontando'l poder y reciclando l'agua de la caldera Sía comoquier
los condensadores riquen un ampliu suplementu d'agua refrigerante, ensin la cual tórnense dafechu non práuticos
El consumu de l'agua d'enfriamientu ye envaloráu p'amenorgar la enerxía disponible pa la mayoría de les plantes térmiques

Pa finales del sieglu XX, unos cuantos métodos de evaporación, col fin de reciclar agua refrigerante, yeren utilizaos en areas con falta d'una fonte d'agua constante

Estes torres d'enfriamientu primordiales fueron asitiaes, nos techos de los edificios según n'estructures independientes, y cuntaben con refrigeración per aire de parte de ventiladores o de dalguna otra fonte natural
Un llibru Americanu d'inxeniería de 1911 describe un diseñu como "Una llixera placa metálica, n'efeutu, una pila de chimenea, muncho más corta verticalmente y muncho más allargada lateralmente. Na parte cimera hai un conxuntu de canales de distribución, a los que tien de bombiase l'agua del condensador; a partir d'estos esmuz sobre "esteres" feches de llistones de madera o pantalles d'alambre texíu, qu'enllenen l'espaciu dientro de la torre"

Una torre d'enfriamientu hiperboloide foi patentada polos inxenieros holandeses Frederik van Iterson y Gerard Kuypers en 1918. Les primeres torres d'enfriamientu hiperboloides construyir en 1918 cerca de Heerlen. Los primeres nel Reinu Xuníu construyir en 1924 na central llétrica de Lister Drive en Liverpool, Inglaterra, pa esfrecer l'agua utilizada nuna central llétrica de carbón.

 La torre d'enfriamientu utilizada como chimenea 

En delles plantes d'enerxía modernes, forníes con conductos de purificación de gas como la Planta d'Enerxía de Staudinger Grosskrotzenburg y la Planta d'Enerxía de Rostock la torre d'enfriamientu tamién s'utiliza como chimenea. En plantes que nun tengan conductos de purificación de gas esto causa problemes col escomiu.

 Equilibriu de material d'una torre d'enfriamientu húmeda 

Cuantitativamente, l'equilibriu de material alredor d'un sistema de torre d'enfriamientu húmeda ta controláu poles variables de funcionamientu estructurales tasa de fluxu, evaporación y perda per vientu, tasa de trasegado, y ciclos de concentración:

Ficheru:Torre_de_Enfriamiento.PNG

 M= Agua de la estructura en m³/h C= Agua circulante en m³/h D = Trasegado d'agua en m³/h E= Agua evaporada en m³/h W= Perda per vientu d'agua en m³/h X = Concentración en ppmw (de sales dafechu solubles, de normal cloruros)  XM = Concentración de cloruros na agua de la estructura (M), en ppmw XC = Concentración de cloruros na agua circulante (C), en ppmw Ciclos = Ciclos de concentración = XC / XM (ensin dimensión) ppmw= partes per millón en pesu

Nel bocetu anterior, l'agua bombiada dende'l depósitu de la torre ye l'agua refrigerante empuesta al traviés de enfriadores del procesu y los condensadores nuna instalación industrial. L'agua frío absuerbe calor de les corrientes calientes del procesu que precisen ser esfrecíes o entestaes, y el calor absorbíu calez l'agua circulante (C). L'agua calecida vuelve al visu de la torre d'enfriamientu y cai en remexos finos – presentando gran superficie pal so enfriamientu col aire – sobre'l material de rellenu dientro de la torre. A midida que pinga, el contautu col aire que xube pola torre, por tiru natural o forzáu por grandes ventiladores. Esti contautu provoca qu'una pequeña cantidá d'agua sía perda por arrastre del vientu (W) y otra parte de l'agua (E) por evaporación. El calor necesario pa evaporar l'agua derivar de la mesma agua, qu'esfrez l'agua al so regresu al depósitu orixinal y onde queda a disposición pa volver circular. L'agua evaporada dexa los sales que lleva eslleíes ente'l gruesu de l'agua que nun sufrió la evaporación, lo que fai que la concentración de sales amontar na agua d'enfriamientu circulante. Pa evitar que la concentración de sales na agua apuerte a demasiáu alta, una parte de l'agua ye retirada (D) pal so arramáu. Suministrar al depósitu de la torre nuevu contingente d'agua fresco (M) pa compensar les perdes pel agua evaporada, el vientu, y l'agua retirada.

L'equilibriu de l'agua en tol sistema ye:

M = E + D + W

Yá que l'agua evaporada (E) nun tien sales, l'equilibriu de cloruros del sistema ye:

M (XM) = D (XC) + W (XC) = XC (D + W)

y, en consecuencia:

XC / XM = Ciclos de concentración = M ÷ (D + W) = M ÷ (M – E) = 1 + [E ÷ (D + W)]

D'un equilibriu de calor simplificáu de la torre:

E = C · ΔT · cp ÷ HV

Onde:  HV= calor latente de vaporización de l'agua = alredor de 2260 kJ/kg ΔT= estrema de temperatures de l'agua del visu de la torre a la so base, en °C cp = calor específico de l'agua = alredor de 4184 kJ/kg/°C 

Les perdes por vientu (W), n'ausencia de datos del fabricante, pueden envalorase que son:

W = 0,3 a 1,0 % de C pa torres d'enfriamientu de tiru natural.
W = 0,1 a 0,3 % de C pa torres d'enfriamientu de tiru inducíu.
W = alredor de 0,01 % de C si la torre d'enfriamientu tien eliminadores del efeutu del vientu.

Los ciclos de concentración nes torres d'enfriamientu nuna refinería de petroleu de normal atópense ente'l 3 al 7. En delles grandes plantes d'enerxía. Los ciclos de concentración de les torres d'enfriamientu pueden ser muncho más altos.

 Ver tamién 
 Puntu de rosada

 Referencies 

 Enllaces esternos 
 Torres d'enfriamientu: Considerancies de diseñu y funcionamientu  (inglés)
 ¿Qué ye una torre d'enfriamientu? 
 L'agua d'enfriamientu Torre esquema de trabayu
 nucleartourist.com – Inclúi diagrames
 Torre de Resfriamento na Turquía

Refrigeración
Categoría:Xeneración d'enerxía llétrica
Categoría:Inxeniería del petroleu
Categoría:Química industrial
Categoría:Estructures hiperboloides
Categoría:Torres