Practica Torre de Enfriamiento 2015

8/18/2019 Practica Torre de Enfriamiento 2015

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LABORATORIO DE MAQUINAS TÉRMICAS

TORRE DE ENFRIAMIENTO

OBJETIVO. Introducir al alumno en el estudio teórico y al análisis termodinámico de las torres deenfriamiento.

ACTIVIDADES A REALIZAR. Determinar, utilizando dos métodos de análisis, los balances detransferencia de calor y masa de la torre de enfriamiento del laboratorio, además, graficar su curvacaracterística.

EQUIPO Y MATERIALES. 1 Torre de enfriamiento de agua “HILTON”.2 Termómetros de bulbo seco.2 Termómetros de bulbo húmedo.1 Matraz de 1000 ml.1 Cronometro.

INTRODUCCIÓN. Los procesos industriales y las maquinas térmicas generan enormes cantidades

de calor que debe ser continuamente retirado si se quiere que operen eficientemente. Aunquenormalmente este calor se desecha utilizando el agua de los ríos, arroyos, lagos e inclusive losocéanos, donde el proceso natural de evaporación los hace muy efectivos en la disipación del calor,aunque sin control debido a su dependencia de los vientos dominantes.

Las torres de enfriamiento regulan el proceso de enfriamiento mediante la evaporación controlada.Esto se logra cuando a la gota que se pone en contacto con el aire, se le evapora la película exterior,requiriendo para este proceso de absorber calor, el cual se toma de la propia gota, enfriándolaconsecuentemente. El objeto que se persigue en la torre es que la gota este el mayor tiempo posibleen contacto con el aire, lo cual se logra con la altura de la misma y además interponiendo obstáculos(el relleno), que la van deteniendo y al mismo tiempo la van fragmentando facilitando más el proceso

evaporativo y enviando a la atmosfera por medio del aire el calor excedente.

Las torres de enfriamiento son los equipos que se utilizan para enfriar agua en grandes volúmenesporque, son el medio más económico para hacerlo, si se compara con otros equipos de enfriamientocomo los cambiadores de calor donde el enfriamiento ocurre a través de una pared. Se considerancomo cambiadores de calor de mezcla, ya que existe una interacción directa entre el fluido caliente(agua) y el fluido frio (aire)

En el interior de las torres se monta un empaque o relleno con el propósito de aumentar la superficiede contacto entre el agua caliente y el aire que la enfría. También se colocan eliminadores de gotaso niebla que atrapan las gotas de agua que fluyen con la corriente de aire hacia la salida de la torre,

con el objeto de disminuir la posible pérdida de agua. El agua se introduce por la parte superior dela torre por medio de vertederos o por boquillas para distribuir el agua en la mayor superficie posible. Las torres de enfriamiento reutilizan más del 95% del agua que moviliza en su funcionamiento. Unapequeña cantidad se evapora y otra se evacua para evitar la concentración de sales.

Fue a principios de este siglo cuando las torres de enfriamiento comenzaron a tener uso comercial.Estas se instalan en lugares donde las industrias no cuentan con el suministro de grandes cantidadesde agua, provenientes de fuentes naturales, para su proceso o donde escasea y el costo es elevado.Las torres de enfriamiento tiene amplia gama de aplicaciones en el enfriamiento de equipos como:condensadores, máquinas de combustión interna, compresores de aire y de gases, reactores, etc.;que forman parte del equipo y/o proceso dentro de la industria de plásticos, automotriz, petroquímica

alimenticia, así como de plantas termoeléctricas, laboratorios, clínicas y hospitales.


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Facultad de Estudios Superiores “Aragón” UNAM Laboratorio de Maquinas Térmicas----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

T o r r e d e E n f r i a m i e n t o AST (2015) P á g i n a 2 | 19

CLASIFICACIÓN DE LAS TORRES DE ENFRIAMIENTO. El principio de funcionamiento de unatorre de enfriamiento depende del tipo de torre. Las torres de enfriamiento se clasifican según laforma de suministro de aire en:

• Torres de Circulación Natural1.- Atmosféricas

2.- Tiro natural• Torres de Tiro Mecánico

1. Tiro inducido2. Tiro Forzado

Torres de Circulación Natural. Sus principales características son: enfrían el agua sin necesidadde ventiladores, como no tiene partes mecánicas en movimiento su costo de mantenimiento es bajo,la inversión inicial es grande, requieren de una gran superficie de terreno, no presentan problemasde recirculación de aire por la altura de la torre y el control de la temperatura del agua fría es difícil.

Torre de Circulación Natural tipo Atmosférica . Aprovecha las corrientes atmosféricas de aire, este

penetra a través de rompevientos en una sola dirección, cambiando con las estaciones del año y lascondiciones atmosféricas. Dependen de los vientos predominantes para el movimiento del aire. Elaire se mueve de forma horizontal y el agua cae verticalmente (flujo cruzado). Son torres de granaltura y pequeña sección transversal (ver figura 1).

Figura 1.- Torre de Circulación Natural tipo Atmosférica

Torre de Circulación Natural de Tiro Natural. Las torres de tiro natural, tipo chimenea están fundadasen el hecho de que el aire se calienta por el agua y de esta forma se produce una corriente deconvección ascendente. El tiro para poder enfriar el agua, es el resultado de varios efectoscombinados siendo el principal, la diferencia de densidades entre el aire saturado de humedad quesale de la torre y el aire que entra, puesto que mientras más húmedo es el aire, menor es sudensidad. Un ejemplo de este tipo se representa en la Figura 2. Los lados van completamente

Las corrientes de aire penetran a todo el anchode la torre, por lo que se hacen muy angostasen comparación con otros tipos, y deben sermuy largas para una capacidad similar. Debeninstalarse en lugares muy despejados, deforma que ningún obstáculo pueda impedir la

libre circulación de aire a través de la torre.Tienen un costo inicial alto debido a su grantamaño, pero el costo de mantenimiento esreducido, al no existir partes mecánicasmóviles. Una torre de este tipo funcionaráadecuadamente si está expuesta a vientos develocidades iguales o superiores a los 8 km/h.Si la velocidad promedio del viento es baja, loscostos fijos y de bombeo aumentan mucho enrelación a una torre de tiro mecánico y nocompensan el ahorro del costo de ventilación.Actualmente, las torres atmosféricas están endesuso.


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cerrados, desde el fondo hasta la parte superior, dejando entradas de aire cerca del fondo. Elmaterial de tipo rejilla, que distribuye el agua, está confinado en una parte relativamente poco altade la sección inferior de la torre, y la mayor parte de la estructura es necesaria para producir el tiro.

Figura 2.- Torre de Circulación Natural tipo Natural

Figura 3.- Torre de Enfriamiento de Circulación Natural de tiro Natural de gran capacidad

En las torres de este tipo la resistencia al flujo de airedebe reducirse al mínimo y, por tanto, no es posible el

llenarlas de tablas planas como en las torres decirculación atmosférica, utilizando por los común,tablas en zig zag.

Las desventajas de estas torres son, la gran alturanecesaria para producir el tiro natural y el requisito deque el agua debe tener siempre una temperaturasuperior a la del termómetro de bulbo seco del aire paraque éste pueda calentarse y producir la corriente deconvección ascendente. La altura total de estas torres,dependiendo de las condiciones de servicio varía entre

60 y 100 metros, el diámetro de la base de 30 a 70metros.

En el caso de que se necesite enfriar grandes caudalesde agua (como plantas nucleares) se utilizan torres deenfriamiento de tiro natural, que son muycaracterísticas, tal como se muestran en la figura 3. Elmétodo de funcionamiento de estas torres esexactamente igual a las anteriores.


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Torres de Tiro Mecánico. Son aquellas que requieren de ventiladores para hacer fluir el aire através de la torre, que permiten un absoluto control del flujo y velocidad del aire. En estas torres sepuede controlar de forma precisa la temperatura del agua de salida, y se pueden lograr valores deaproximación muy pequeños (hasta de 1 o 2 ºC, aunque en la práctica acostumbra a ser de 3 o 4ºC).Características principales: requieren menor espacio que las torres de tiro natural, existe un controlde la temperatura del agua fría, los costos iniciales son bajos, se tiene un mayor consumo de energía

y están expuestas a fallas mecánicas. Si el ventilador se encuentra situado en la entrada de aire, eltiro es forzado. Cuando el ventilador se ubica en la zona de descarga del aire, se habla de tiroinducido

Torres de tiro forzado. Son aquellas en las que el ventilador se encuentra a un costado de la torre,al impulsar el aire hacia el interior de la torre pasa a esta a contra flujo con el agua, la cual caelentamente en cascada por las secciones que forman el relleno. La unidad puede estar integrada porvarios ventiladores, los cuales suministran aire a una parte del emparrillado, el cual está separadopor te`s divisorias cerradas, formando un número determinado de celdas. En la figura 4 se ilustrauna torre de este tipo. El aire se fuerza por un ventilador situado en el fondo de la torre y se descargapor la parte superior. Estas torres están sujetas particularmente a la recirculación del aire caliente y

húmedo que es descargado, dentro de la toma del ventilador, debido a la baja velocidad de descargay que materialmente reduce la efectividad de la torre. Una ventaja seria que el ventilador trabaja conaire frío y no saturado, menos corrosivo que el aire caliente y saturado de la salida.

Figura 4.- Torre de Enfriamiento de Tiro Mecánico de Tiro Forzado

Torres de tiro inducido.- En estas torres, uno o dos ventiladores se encuentran instalados en la partesuperior que permiten una distribución más uniforme del aire y evitan el retorno del aire saturado alinterior de la torre. Se dividen también en torres de contraflujo y de flujo cruzado.

En las torres de contraflujo o a contracorriente, el aire se mueve verticalmente a través del relleno,de manera que los flujos de agua y de aire tienen la misma dirección pero sentido opuesto (Figura.5). La ventaja es que el agua más fría se pone en contacto con el aire más seco, lográndose unmáximo rendimiento. En éstas, el aire puede entrar a través de una o más paredes de la torre, conlo cual se consigue reducir en gran medida la altura de la entrada de aire. La resistencia del aire queviaja en sentido contrario a las gotas del agua produce una mayor pérdida de presión y por lo tanto


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se consume más potencia en los ventiladores. Además, la elevada velocidad con la que entra el airehace que exista el riesgo de arrastre de suciedad y cuerpos extraños dentro de la torre.

Figura 5.- Torre de Enfriamiento de Tiro Mecánico de Tiro Inducido de Flujo en Contracorriente

En las torres de flujo cruzado, el aire circula en dirección perpendicular al agua que desciende (Figura6). Estas torres tienen una altura menor que las torres de flujo a contracorriente, ya que la altura totalde la torre es prácticamente igual a la del relleno. El mantenimiento de estas torres es menoscomplicado que en el caso de las torres a contracorriente, debido a la facilidad con la que se puedeninspeccionar los distintos componentes internos de la torre. La principal desventaja de estas torreses que no son recomendables para aquellos casos en los que se exista un rango muy grande y se

requiera un valor de aproximación pequeño, puesto que ello significará más superficie transversal ymás potencia de ventilación, que en el caso de una torre de flujo a contracorriente.

Figura 6.- Torre de Enfriamiento de Tiro Mecánico de Tiro Inducido de Flujo Cruzado


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Factores que Afectan la Eficiencia de una Torre de Enfriamiento. Algunos de los factores queafectan la eficiencia de enfriamiento del agua en una torre son:

Recirculación.- Sucede cuando parte del aire saturado que sale de la torre es recirculadonuevamente, alterando la atmosfera de entrada. El efecto de la recirculación se ve en un inesperadoaumento de la temperatura de bulbo húmedo del aire que entra a la torre de enfriamiento (por encima

de la temperatura de bulbo húmedo del aire ambiente), y un correspondiente incremento en latemperatura del agua que sale de la torre.

Restricción del flujo de Aire.- Para un flujo de agua caliente con determinada carga de calor, latemperatura del agua fría a la salida de una torre de enfriamiento es totalmente dependiente de lacantidad de aire de entrada. Una disminución en la cantidad de aire y la temperatura del agua seincrementará.

Viento.- Dependiendo de su velocidad y dirección, tiende a incrementar la posibilidad de tener larecirculación y a crear una zona de baja presión en la cual puede formarse una cierta cantidad deniebla, si la admisión de aire a la torre está en esa dirección, entonces puede contaminarse el aire

de entrada con esa niebla.

Interferencias.- Sumideros de calor ubicados cerca de una torre de enfriamiento pueden interferircon su desempeño térmico. Estas interferencias pueden ser causadas por otras instalaciones de laplanta u otros equipos. Muchas veces consisten de contribución térmica del efluente de otra torre deenfriamiento cercana.

TEORIA GENERAL.- El enfriamiento ocurre cuando el agua, al caer a través de la torre, se pone encontacto directo con una corriente de aire que fluye a contracorriente o a flujo cruzado, con unatemperatura de bulbo húmedo inferior a la temperatura del agua caliente, en estas condiciones, el

agua se enfría por transferencia de masa (evaporación ) y por transferencia de calor sensible ylatente del agua al aire, lo anterior origina que la temperatura del aire y su humedad aumenten y quela temperatura del agua descienda; la temperatura límite de enfriamiento del agua es la temperaturade bulbo húmedo del aire a la entrada de la torre.

El enfriamiento de agua en una torre tiene su fundamento en el fenómeno de evaporación.La evaporación es el paso de un líquido al estado de vapor y solo se realiza en la superficie libre deun líquido. Cuando el agua se evapora sin recibir calor del exterior es necesario que tome de símisma el calor que necesita, esto origina que el agua se enfríe y por lo tanto que su temperaturadisminuya. Durante la evaporación natural se absorbe calor y esto constituye un proceso deenfriamiento.

En la superficie del agua que está en contacto con aire no saturado sucede lo siguiente:1. Inicialmente el agua toma calor de sí misma para evaporarse y así se crea un gradiente detemperatura entre el agua y la superficie de contacto.2. El aire recibe humedad (vapor de agua) y por lo tanto energía en forma de calor latente devaporización3. Después el aire le proporciona energía al agua, la que se evapora cada vez más a expensas dela energía del aire que de sí misma, hasta establecerse un estado de equilibrio a la temperatura debulbo húmedo del aire.


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El fenómeno de la evaporación se puede explicar de la siguiente manera:a un termómetro cuyo bulbo de mercurio se cubre con un lienzo saturado de agua y se introduce enuna corriente continua de aire que fluye a gran velocidad, le ocurre lo siguiente:Como el aire no está saturado, el agua se evapora y se transfiere al aire, inicialmente el agua utilizasu calor latente para su evaporación lo que provoca su enfriamiento, este proceso continua, perocada vez menos intenso, ya que al enfriarse el agua se genera un gradiente de temperatura, que da

la posibilidad de transferir calor del aire al agua y ser empleado para suministrar la energía para laevaporación, entonces el agua se enfría cada vez menos hasta llegar a un punto en que toda laenergía proviene del aire y ya no del líquido, en este instante el agua alcanza una temperaturaestacionaria y se le llama temperatura de bulbo húmedo. El fenómeno que ocurre en el termómetrode bulbo húmedo se aprovecha para comprender el proceso del enfriamiento de agua.

Definición de conceptos. Idealmente, la temperatura de bulbo húmedo del aire , es la temperaturamínima posible a la que pudiera enfriarse el agua a la salida de una torre de enfriamiento. En lapráctica, la temperatura del agua fría se aproxima pero no es igual a la de bulbo húmedo, sino quesolo se enfría el agua debajo de la temperatura de bulbo seco, esto debido a que resulta imposible

poner en contacto toda el agua con el aire en su camino a través de la torre.

A fin de poder evaluar el funcionamiento de una torre de enfriamiento, se utilizan en la práctica lossiguientes conceptos: aproximación, rango y eficiencia.

La diferencia de temperaturas entre la real del agua fría a la salida de la torre y la temperatura debulbo húmedo del aire de entrada se denomina aproximación de bulbo húmedo o aproximación .

Aproximación = TH2Osalida – Tbh entrada

Por otra parte, el número real de grados de enfriamiento del agua en la torre se denomina rango de

enfriamiento o rango

Rango = TH2Oentrada – TH2Osalida

Otro concepto empleado para evaluar y comparar el comportamiento de una torre de enfriamientoes el de eficiencia .

Eficiencia = Ƞ = (TH2Oentrada – TH2Osalida) / (TH2Oentrada – Tbh entrada)

Teoría de Merkel.- El Dr. Merkel desarrollo una teoría para la transferencia de masa y calor en unatorre de enfriamiento a contracorrientes. Este análisis se basa en el diferencial de entalpías comofuerza impulsora. Se supone que cada partícula de agua está rodeada por una película de aire y quela diferencia de entalpía entre la misma y el aire circundante proporciona la fuerza impulsora para elproceso de enfriamiento

En la figura 7 se ilustran las relaciones del agua y el aire y el potencial impulsor que existe en unatorre de contraflujo, en donde el aire fluye en sentido paralelo, pero siguiendo una dirección opuesta


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al flujo del agua. La línea de operación del agua está representada por la línea AB y se especificapor medio de las temperaturas del agua de la torre en la entrada y salida. La línea de operación delaire principia en C, verticalmente por debajo de B, y en un punto que tiene una entalpíacorrespondiente a la temperatura de entrada de bulbo húmedo. La línea BC, representa la fuerzaimpulsora inicial (h’- h). El aire que sale de la torre se representa por medio del punto D y el rangode enfriamiento es la longitud proyectada de la línea CD sobre la escala de temperaturas.

Figura 7.- Curva característica de una torre de enfriamiento a contracorriente

Transferencia de calor y masa.- La transferencia de energía del agua al aire, involucra unatransferencia de calor y una transferencia de masa . La transferencia de calor es debida a la diferenciade temperaturas del agua y la temperatura de bulbo seco del aire. La transferencia de masa esdebido a la diferencia de las presiones de vapor en la superficie del agua y del aire. A causa de estose evapora una pequeña cantidad de agua y el resto se enfría. Para facilitar el enfriamiento del agua,esta se fracciona en pequeñas gotas aumentando así la superficie de transferencia de calor. Esto selogra utilizando el agua a presión y llevándola a una esprea. Para aumentar la eficiencia, el aguafraccionada se hace caer sobre una superficie plana transformando las gotas en delgadas láminasque estarán en contacto directo con el aire que pasa a través de ellas.

Las torres pueden ser de muchos tipos, sin embargo el enfoque se centra en un equipo de costoinicial bajo y de costo de operación también reducido. Con frecuencia la armazón y el empaqueinterno son de madera impregnada con fungicida. Pueden emplearse también empaque de plásticomoldeado en forma de enrejado. Generalmente el entablado de los costados de la torre es de pino,poliéster reforzado con vidrio, o cemento de asbesto. El espacio vacío es muy grande, generalmentemayor del 90% con el fin de que la caída de presión del aire sea lo más baja posible. Comoconsecuencia la superficie de la interfase no sólo incluye la superficie de la película líquida que


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humedece el empaque, sino también la superficie de las gotas que caen como lluvia desde cada filadel empaque interno.

La máxima transferencia de energía en una torre de enfriamiento se obtiene utilizando el sistema decorrientes opuestas, es decir, mientras que el aire se suministra por los costados o por la parteinferior, el agua desciende por gravedad.

Balance de Masa.- Normalmente en los libros de ingeniería, el cálculo de la pérdida de agua en lastorres de enfriamiento, se determina como el producto del caudal másico del aire por la variación dela humedad especifica del aire en la torre. Se supone que el resultado de este cálculo es la cantidadde agua necesaria para compensar la pérdida por evaporación. En la realidad, este resultado podríaser una aproximación equivocada. La “desviación” o “arrastre de humedad libre” son los términosque se emplean para describir las gotitas libres de agua que salen de la torre arrastradas por el aire.La cantidad real de humedad arrastrada depende de los siguientes factores: la velocidad del aireque pasa a través de la torre y la temperatura del agua caliente que entra en la torre.

Cuando la velocidad del aire es superior a 1.5 m/s su fuerza es suficiente para arrastrar pequeñas

gotitas de agua en cantidades que pueden afectar al balance de masa por evaporación. La máximavelocidad del aire obtenida en la torre de enfriamiento Hilton está por debajo de ese valor crítico,pero, como precaución adicional, la sección de salida de la torre tiene un relleno de material queatrapa la humedad libre, favoreciendo su condensación en gotitas más grandes, que vuelven a caerdentro de la torre.

Si la temperatura del agua caliente que entra en la torre está muy por encima de la temperatura delaire que sale, habrá una gran diferencia entre las presiones de saturación del aire y del agua. Estadiferencia de las presiones de saturación produce más vapor de agua que suele constituir unapérdida de humedad que no se tiene en cuenta en un balance de masas. Si el equipo se va a usarpara obtener un balance de masas para confirmar experimentalmente el producto del caudal másico

por el cambio de humedad específica, no debe sobrepasarse de una temperatura de entrada deagua de 40 °C, en caso contrario, es necesario comparar la pérdida de evaporación de agua teóricacon la pérdida real de agua obtenida a la salida de la torre.

Perdida de evaporación de agua teórica

= − ℎ⁄

Pérdida real de agua medida = − ℎ⁄

Balance de Energía.- Para realizar el balance de energía debemos considerar la Ecuación delBalance de Energía por unidad de masa a Caudal Constante entre los límites 1 y 2. (Ver Figura 8) + = ∆ + ∆ + ∆

Se toman como referencia la entrada del agua (limite 2) y la base del relleno de la torre (limite 1). Eltrabajo del ventilador no se considera, puesto que el funcionamiento de la torre es lo que se estáanalizando. Ni el aire ni el agua realizan ni reciben trabajo entre los límites, por lo tanto W y Q sonambos iguales a cero. Como la torre es de sección uniforme dentro de los limites, V1 = V2 ∴

= ; = ; ∆ =


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Se incluye la energía potencial en estos cálculos, aunque generalmente es muy pequeña comparadacon el cambio de entalpía:

= ∆ + ∆

Por la Ley de la Conservación de la Energía, la ecuación puede expresarse así:

Es decir, el Cambio de energía en la corriente de aire es igual al Cambio de energía en el aguaSustituyendo ! = " y #" = $

% − % + & %& − & %& + '( + & = % − % + '(

)* − )* + & %& − & %& + '( + & = % − % + '(

Cambio de energía en el aire

∆ = )* − )* + & %& − & %& + '( + & , ℎ⁄

Cambio de energía en el agua∆ = % − % + '( , ℎ⁄

Balance de energía

∆ = ∆

Figura 8.- Limites para el Balance de Energía


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DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO.- El tipo de torre de enfriamiento de agua del laboratorio es de tiromecánico del tipo forzado en contracorriente (Figura 9). La superficie de relleno está hecha demallas de aluminio expandido deploye anonizado que actúa como una directriz desviando ladirección del aire y fraccionando las gotas de agua. Como es una unidad diseñada para finesdidácticos podemos estudiar los procesos termodinámicos de transferencia de energía que se llevan

a cabo en ella. La medición del flujo de agua se realiza con un rotámetro, cuatro resistenciaseléctricas de 2.5 KW sirven para calentar el agua y en un manómetro se mide el flujo volumétrico delaire. El flujo del agua a la salida se mide con un vaso de precipitado y un cronometro. A fin de podercontrolar el flujo de aire a la torre, el ventilador está provisto de una persiana a la entrada y de unapurga a la salida. Adicionalmente se cuenta con otros instrumentos de medición y control(termómetros de bulbo húmedo y seco en la entrada y salida del aire, válvulas, trampas de humedad,desagüe, etc.) mediante los cuales se controla y obtiene las lecturas necesarias para el desarrollode la práctica y la evaluación del equipo.

Figura 9.- Diagrama Esquemático de la Torre de Enfriamiento de Tiro Forzado de Laboratorio Hilton


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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.- En el desarrollo de la práctica se emplearán 2 métodosdiferentes para establecer el balance general de energía. Al mismo tiempo se cuantificará la pérdidade agua por evaporación.

Método 1.- Teoría de los Estados Finales. Este es el método más sencillo de examinar la gamade funcionamiento de la torre de enfriamiento sin meterse en los complejos procesos de transferencia

de calor y masa que tienen lugar dentro de la torre. Solo se requiere determinar las propiedades deentrada y salida del aire y del agua y aplicando la ecuación energética a caudal constante puedeestablecerse los balances generales de energía y masa

Método 2.- Carta Psicrométrica.- Se utiliza este método cuando las propiedades de entrada ysalida del aire están dentro de los márgenes de la carta Psicrométrica del lugar donde se utiliza latorre de enfriamiento. Este método es mucho más sencillo que el de los estados finales, pero al serun método gráfico, mucho depende de la exactitud con que se lean los valores en la carta.

I.- METODO DE LA TEORIA DE LOS ESTADOS FINALES

1.- Presión Parcial del Vapor de Agua del aire en la entrada & =

- − . /)* − )*%0 12 345 = 36789: 28?2 12

@ = ABAA C D$EF GE" HIJ" = H6K62L2 M6 1L#1< 76?< M6# 286 6: 6# #886 D G HIN" = H6K62L2 M6 1L#1< ℎL6M< M6# 286 6: 6# #886 D G

3J"- = 36789: M6 72L2?89: M6# O2K


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Tabla de vapor saturado para cálculo de las presiones de saturación

Según la Ley de Dalton:

= & + 345 = 36789: 28?2 12 3S = 36789: K2?82# M6# O2K


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10.- Flujo másico de vapor de agua en el aire a la entrada & = ℎ⁄

11.- Flujo másico de vapor de agua en el aire a la salida & = Por continuidad:

=

& = ℎ⁄

Balance de masa

12.- Perdida de evaporación de agua teórica Por conservación de masa: Entrada (agua + vapor de agua) = Salida (agua + vapor de agua)

& + = & + = & + − & ℎ⁄ = − ℎ⁄

13.- Perdida real de agua medida = − ℎ⁄

14.- Comparación de las pérdidas por evaporación del agua = ℎ⁄

Balance de Energía

15.- Cambio de energía en el aire∆ = )* − )* + & %& − & %& + '( + & , ℎ⁄

ef = e2#


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Tabla de vapor saturado para cálculo de las entalpias

2.- METODO DE LA CARTA PSICROMÉTRICA

1.- Determinar en la carta Psicrométrica las propiedades del aire húmedo:Volumen específico O" q O!; humedad específica r" q r!; entalpia específica ℎ" q ℎ! yhumedad relativa Q" q Q!.

2.- Flujo másico de aire a la entrada = Z &⁄ ℎ⁄ ̂ = e2LM2# O


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Balance de masa

5.- Perdida de evaporación de agua teórica = − ℎ⁄

6.- Perdida real de agua medida = − ℎ⁄

7.- Comparación de las pérdidas por evaporación del agua ℎ⁄ = ℎ⁄

Balance de Energía

8.- Cambio de energía en el aire∆ = % − % , ℎ⁄ ℎ" = j:2#K82 M6# 286 2 #2 6:2M2 , ⁄ ℎ! = j:2#K82 M6# 286 2 #2 72#8M2 , ⁄

9.- Cambio de energía en el agua ∆ = % − % , ℎ⁄ ℎo!p" = eio!p Ho!p"

ℎo!p! = eio!p Ho!p!

efo!p = e2#


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TABLA DE RESULTADOS

C o n c e p t o Símbolo Unidades Método de losEstados FinalesMétodo CartaPsicrométrica

Humedad Relativa del aire en laentrada

Q R

Humedad Relativa del aire en la salida Q R

Humedad Específica del aire a laentrada

JWXY⁄

Humedad Específica del aire a la salida JWXY⁄

Flujo másico de aire a la entrada ℎ⁄

Flujo másico vapor de agua en aire deentrada

& ℎ⁄

Flujo másico vapor de agua en aire desalida

& ℎ⁄

Perdida de evaporación de aguateórica ℎ⁄

Pérdida real de agua medida ℎ⁄

Comparación de las pérdidas porevaporación del agua

= ℎ⁄ = ℎ⁄

Cambio de energía en el aire ∆ , ℎ⁄

Cambio de energía en el agua ∆ , ℎ⁄

Balance de energía ∆ = ∆ , ℎ⁄ = , ℎ⁄

TABLA DE DATOS PARA GRAFICAR LA CURVA CARACTERISTICA

C o n c e p t o Símbolo Unidades V a l o r

E n t a l p i a s

Aire en la entrada % , ℎ⁄

Aire en la salida % , ℎ⁄

Agua a la entrada % , ℎ⁄

Agua a la salida % , ℎ⁄

T e m p e r a t u r a s Bulbo Húmedo del aire a la entrada )*% be

Bulbo Húmedo del aire a la salida )*% be

Agua a la entrada ) be

Agua a la salida ) be


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TABLA DE LECTURAS

C o n c e p t o E n t r a d a S a l i d a

Caudal másico de agua ℎ⁄

Temperatura del agua be ) )

Temperatura de bulbo seco be )* )*

Temperatura de bulbo húmedo be )*% )*%

Caudal volumétrico del aire a la entrada _ ℎ⁄ Z

Presión atmosférica del lugar 12


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