
A torre de refrigeración es un dispositivo que rechaza el calor residual a la atmósfera mediante el enfriamiento de un flujo de refrigerante, generalmente un flujo de agua, a una temperatura más baja. Las torres de refrigeración se utilizan ampliamente en procesos industriales que requieren la eliminación de calor, como la generación de energía, la refrigeración, la climatización y el procesamiento químico. Las torres de refrigeración pueden clasificarse en diferentes tipos según su flujo de aire, flujo de agua, método de transferencia de calor y forma. Algunos tipos comunes de torres de refrigeración son las de corriente natural, forzada, inducida, contracorriente, cruzada y húmedas/secas.
Para comprender el diseño, funcionamiento, rendimiento y mantenimiento de las torres de refrigeración, es esencial familiarizarse con algunos de los términos comúnmente utilizados en la industria de las torres de refrigeración.
Este artículo explicará los conceptos básicos y definiciones de la terminología de las torres de refrigeración, así como proporcionará algunos ejemplos y fórmulas para cálculos.
Una UTH (Unidad Térmica Británica) es una unidad de energía térmica que se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua en un grado Fahrenheit en el rango de 32°F a 212°F. La UTH se utiliza a menudo para medir la carga térmica o la tasa de transferencia de calor de las torres de refrigeración.
Una tonelada es una métrica de refrigeración evaporativa que equivale a 15,000 UTH por hora para las torres de refrigeración. Representa la cantidad de calor que se puede eliminar evaporando una tonelada de agua a 12,000 UTH por hora. Una tonelada también es una unidad de capacidad de refrigeración que equivale a 12,000 UTH por hora.
Una carga térmica es la cantidad de calor que necesita ser eliminada del agua circulante dentro del sistema de la torre de refrigeración.
Se determina por la carga térmica del proceso y la tasa de flujo de agua circulante. La carga térmica se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Donde,
Q = Carga térmica en UTH/hora
m = Tasa de flujo de masa de agua en lb/hora
Cp = Calor específico del agua en UTH/lb°F
ΔT = Diferencia de temperatura entre el agua caliente y el agua fría en °F
La carga térmica es un parámetro importante para determinar el tamaño y el costo de la torre de refrigeración. Una carga térmica mayor requiere una torre de refrigeración más grande con más flujo de aire y agua.
Un rango de refrigeración es la diferencia de temperatura entre el agua caliente que entra en la torre y el agua fría que sale de la torre.
Indica cuánto calor se transfiere del agua al aire en la torre de refrigeración. Un rango de refrigeración mayor significa una tasa de transferencia de calor mayor y un mejor rendimiento de la torre de refrigeración. El rango de refrigeración se puede calcular mediante:
Donde,
R = Rango de refrigeración en °F
Th = Temperatura del agua caliente en °F
Tc = Temperatura del agua fría en °F
El rango de refrigeración está determinado por el proceso y no por la torre de refrigeración. Por lo tanto, es una función de la carga térmica del proceso y la tasa de flujo de agua circulante.
Un acercamiento es la diferencia entre la temperatura del agua fría y la temperatura de bulbo húmedo del aire.
Indica cuán cerca puede acercarse la temperatura del agua fría a la temperatura de bulbo húmedo, que es la temperatura más baja que el agua puede alcanzar por evaporación. Un acercamiento menor significa una temperatura de agua fría más baja y un mejor rendimiento de la torre de refrigeración. El acercamiento se puede calcular mediante:
Donde,
A = Acercamiento en °F
Tc = Temperatura del agua fría en °F
Tw = Temperatura de bulbo húmedo del aire en °F
El acercamiento es uno de los parámetros más importantes para decidir el costo y el tamaño de la torre de refrigeración. También decide la temperatura mínima posible de agua fría que se puede lograr con la torre de refrigeración. Normalmente, un acercamiento de 2.8°F es lo que los fabricantes pueden garantizar.
La temperatura de bulbo húmedo es la temperatura más baja que el agua puede alcanzar por evaporación.