Ensayo de torres de enfriamiento

OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS EN TORRES DE ENFRIAMIENTO

Las torres de enfriamiento son columnas que usualmente contienen diversos tipos de empaque especiales diseñados para ofrecer un buen contacto líquido-gas con una baja caída de presión, en donde la materia transferida entre las fases en tales casos es la sustancia que constituye la fase líquida, la cual  generalmente se vaporiza. El propósito de dicha operación, abarca también la deshumidificación y el enfriamiento del gas. Estas torres trabajan sobre el principio de enfriamiento evaporativo, donde el aire ambiental es humidificado y el agua caliente es enfriada debido a las transferencias de calor y masa entre ambas corrientes. Cuando el agua se evapora sin recibir calor del exterior es necesario que tome de sí misma el calor que necesita, esto origina que el agua se enfríe y por lo tanto que su temperatura disminuya.

Entre las principales aplicaciones en el ámbito industrial se tiene que su utilización va dirigida a procesos relacionados con tratamientos térmicos de la industria química, alimenticia, minera, plantas termoeléctricas, procesos de separación, entre otros. Como es de tal importancia en los procesos industriales, muchas investigaciones se han llevado a cabo con el fin de proporcionar mejoras en el procedimiento en cuanto a ingeniería de los procesos y mejoras en el consumo energético.

La torre de enfriamiento es uno de los sistemas más adecuados para la refrigeración por evaporación de agua caliente en comparación con otros tipos de sistemas de enfriamiento por evaporación. Para llevar a cabo un proceso con mejores resultados, se pueden desarrollar modelos matemáticos para predecir las características de los procesos a los que se acoplan estas torres. En cuanto a transferencia de masa y calor se deben tener en cuenta varios parámetros variables como la efectividad térmica, la altura de la torre y la efectividad de la humedad (Naik, V.Choudhary, P.Muthukumar, & C.Somayaji, 2017). Por ello autores como Naik et al. realizaron una investigación que consistía en la evaluación del rendimiento de una torre de refrigeración en contraflujo.

Esta investigación consistió en desarrollar un modelo de diferencia finita para predecir las características, los investigadores obtuvieron como resultados que para utilizar el modelo teórico para estimar la pérdida por evaporación y todos los parámetros de salida de una torre de enfriamiento de contraflujo, se necesita una validación. Por lo tanto, se hace una comparación de 14 casos de los valores medidos experimentalmente con los resultados predichos del modelo analítico y se presentan en tablas para hacer las comparaciones. En todos los casos, el modelo matemático actual proporciona la temperatura de salida del aire y la relación de humedad específica, la pérdida de evaporación y la temperatura de salida del agua ligeramente más alta o menor que los valores experimentales y los valores llegan a coincidir de la manera esperada, dando como fin la investigación y brindando este nuevo modelo para los avances tecnológicos en materia de enfriamiento.

Por otra parte, hay muchos factores que afectan el rendimiento de las torres de enfriamiento de contraflujo, la relación de aire y agua λ tiene una gran influencia en el cálculo termodinámico y el rendimiento de la torre de enfriamiento en funcionamiento, Cuando existen unas condiciones específicas de funcionamiento estándar, la relación de aire y agua  λ obtiene valores que obligan a que el caudal de agua de enfriamiento sea muy alto, lo que hace que a temperatura de salida de la torre de enfriamiento disminuye gradualmente de una manera lenta y lenta. Con la temperatura del bulbo húmedo aumenta, la temperatura de salida del agua de refrigeración aumenta gradualmente mientras que la eficiencia de enfriamiento está aumentando  (Liu, Zhang, & Jia, 2017).

La investigación llevada a cabo por Liu et al. Consiste en mostrar varios valores dados a la relación de agua y aire para analizar su efecto en las torres de enfriamiento de contraflujo, obteniendo como resultados que (1) Cuando λ aumenta gradualmente, la temperatura de salida del agua de enfriamiento disminuye gradualmente de una manera lenta y lenta, mientras que la eficiencia de refrigeración aumenta gradualmente. (2) Con el aumento de la temperatura del bulbo húmedo, la temperatura de salida del agua de refrigeración aumenta gradualmente, y la eficiencia de enfriamiento aumenta. (3) Cuando el agua de refrigeración tiene el mismo rango, la λ requerida es diferente en los parámetros meteorológicos variables. Así que elegir λ razonablemente cuando se ejecuta la torre de enfriamiento, podemos realizar la conservación de energía.

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