TORRE DE ENFRIAMIENTO 16-1.docx

7/26/2019 TORRE DE ENFRIAMIENTO 16-1.docx

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Contenido1 FUNDAMENTO TEORICO...........................................................................2

1.1 TORRE DE ENFRIAMIENTO.................................................................2

1.1.1 Torres de tiro mecnico...............................................................21.1.2 Tipo Natural.................................................................................

1.1.! COM"ONENTE# DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO.....................

1.1. Estructura $ carcasa....................................................................

1.1.% RE&&ENO......................................................................................%

1.1.' CUENCA O DE"O#ITO DE A(UA ENFRIADA..................................%

1.2 FUNDAMENTO# DE TRAN#FERENCIA DE MA#A..................................%

1.! TEORIA DE MER)E&............................................................................%

1. TEM"ERATURA DE *U&*O +UMEDO...................................................'2 O*,ETI-O#................................................................................................'

! DATO# O*TENIDO#..................................................................................'

!.1 Datos de laoratorio..........................................................................'

!.2 Datos ilio/r0cos...........................................................................'

CA&CU&O#................................................................................................

.1 "ARA &A "RIMERA CORRIDA &2324("M5..........................................6

.1.1 *A&ANCE DE MATERIA #O&UTO A(UA5.......................................6

.1.2 *A&ANCE DE ENER(IA.................................................................7.2 "ARA &A #E(UNDA CORRIDA &2312("M5......................................11

.2.1 *A&ANCE DE MATERIA #O&UTO A(UA5.....................................11

.2.2 *A&ANCE DE ENER(IA...............................................................12

% DI#CU#ION DE RE#U&TADO#..................................................................16

' CONC&U#IONE#......................................................................................17

*I*&IO(RAFIA.........................................................................................17


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1 FUNDAMENTO TEORICO

1.1 TORRE DE ENFRIAMIENTO

&as operaciones de trans8erencia de masa9 ener/:a $ cantidad de

mo;imiento ocurridas en sistemas de contacto l:


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Fi/ura 1. Torre de tiro inducido

1.1.1.2TIRO FORZADO:

&a ;elocidad de descar/a es a?a9 lo cual reduce la e8ecti;idad de la torre9 el;entilador est dispuesto en la parte in8erior9 lo cual conlle;a a recirculaci@ndel aire caliente $ >medo9 el aire es descar/ado en la parte superior. Acontinuaci@n se presenta su 8uncionamiento

Fi/ura 2. Torre de tiro 8or=ada

1.1.1.3TORRES DE FLUJO CRUZADO

El aire entra por los dos lados de la torre Gu$endo >ori=ontalmente a tra;sdel a/ua


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Fi/ura !. Torre de Gu?o cru=ado

1.1.2TIPO NATURAL

El Gu?o de aire necesario se otiene como resultado de la di8erencia dedensidades9 entre el aire ms 8rio del eBterior $ >medo del interior de la

torre. Utili=an c>imeneas de /ran altura para otener el tiro deseado.Deido a las /randes dimensiones de estas torres se utili=an Gu?os de a/uade ms de 244 444("M. Es mu$ utili=ado en las centrales trmicas. Acontinuaci@n se muestra el 8uncionamiento con tiro natural.

Fi/ura . Torre de tiro natural

1.1.3COMPONENTES DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO&os componentes sicos de una torre de en8riamiento inclu$en la carcasa $su estructura9 relleno9 cuenca de a/ua 8r:a9 eliminadores de roc:o oseparadores de /otas9 entrada del aire9 persianas9 o


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1.1.!RELLENO

En su ma$or:a las torres emplean rellenos 8aricados de plstico o madera5para 8acilitar la trans8erencia de calor9 maBimi=ando el contacto directoentre el a/ua $ el aire9 eBisten a su ;e= dos tipos de rellenos

1.1.!.1RELLENO TIPO SALPI"UEEl a/ua cae continuamente sore sucesi;as capas de arras >ori=ontales9rompindose en pe


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trans8erencia de calor sensile entre el aire $ el a/ua en un eacia losalrededores de la masa de aire. El Gu?o cru=a estos dos l:mites9 cada unorepresentando una resistencia deida a los /radientes de temperatura9

entalp:a $ relaci@n de >umedad.Merel demostr@


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3.2 DATOS 'I'LIO%RFICOS

densidad a/ua a !'C /m!5 77!.!densidad a/ua a !4C /m!5 77%.1densidad a/ua a 2C /m!5 771.'

Calor especi0co a !4C ),)/C5 .16Calor especi0co a !'C),)/C5 .16Calor especi0co a 2C),)/C5 .17

4 CALCULOS

Dia/rama de e


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O*+e,-/i0n: &os alances de materia $ ener/:a planteadosposteriormente toman como sistema al enmarcado de color a=ul en eldia/rama presentado.

4.1 PARA LA PRIMERA CORRIDA L22%PM

4.1.1'ALANCE DE MATERIA SOLUTO A%UA

2112 YGLYGL SS +=+

Ent,d de5 67 L2

s

m

segx

gal

mx

galGPML

33

2 0012618.060

min1

1

00378541.0

min2020 ===

"ara la temperatura del a/ua a !'C la densidad es de 77!.! /m!

s

kg

m

kgx

s

mL 2539.1

73.9930012618.0

3

3

2 ==

Ent,d de5 i,e %1

#e tienen los datos de >umedad relati;a +R3615 $ la temperatura deentrada del aire T(132%C. De la carta psicomtrica se otienen lossi/uientes ;alores

kgAS

kgAguaY 0159.01=

9kgAS

KJhG 651=

S5id de5 i,e %2

#e tienen los datos de +R3144 aire saturado5 $ la temperatura de salidadel aire T(23!C. De la carta psicomtrica se otienen los si/uientes;alores

kgAS

kgAguaY 034.02=

9kgAS

KJhG 1202=

S5id de5 67 L1


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#olo tenemos el ;alor de la temperatura T&13 !4C

O*+e,-/i0n: Como podemos oser;ar en la ecuaci@n del alance de masacon respecto al a/ua. Tenemos dos inc@/nitas (# $ &1. "or lo


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( )

kgAS

KJ

kgAS

KJ

CCCks

KJx

s

kg

GS65120

3036178.42539.1

=

s

kgASGS 5715.0=

En la ecuaci@n del alance de materia soluto a/ua5

( )2121 YYGLL S +=

Reempla=ando ;alores en la ecuaci@n anterior

+= kgAS

kgAgua

kgAS

kgAgua

s

kgAS

s

kgAgua

L 034.00159.05715.02539.11

s

kgAguaL 2681.11=

Adi/ion58ente +e 97eden /5/75, 5+ /o,,iente+ de i,e dein6,e+o de +5id %1 %2.

( )skg

skg

skgASYGG S 58.00159.015715.01 11 =

+=+=

( )s

kg

s

kg

s

kgASYGG S 59.0034.015715.01 22 =

+=+=

Co89,ndo 5 -e5o/idd 8edid de5 i,e de +5id en e5e;t,/to, /on 5 -e5o/idd /5/75d en e5 inumedad relati;a de 144 $ latemperatura T(23!C

kgAS

mVhG

3

2 92.0=

s

m

kgAS

mx

s

kgASVGcaudalQ hGS

33

2 5456.092.05715.0)( ===


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C5/75ndo 5 -e5o/idd de5 i,e de +5id.

( ) s

m

m

s

m

D

Q

A

QV 46.5

4

35.0

5258.0

4

2

3

* ====

-elocidad medida en la salida del aire en el eBtractors

mV 1=

C5/75ndo e5 e,,o, de 8edi/i0n de5 ne808et,o di6it5

100).(

).().(%

*

*

xcalculadovalorV

meddovalorVcalculadovalorVE!!"!

=

%82100

46.5

146.5

% =

= x

s

ms

m

s

m

E!!"!

4.2 PARA LA SE%UNDA CORRIDA L212%PM

4.2.1'ALANCE DE MATERIA SOLUTO A%UA

2112 YGLYGL SS +=+

Ent,d de5 67 L2

s

m

segx

gal

mx

galGPML

33

2 000757.0

60

min1

1

00378541.0

min1212 ===

"ara la temperatura del a/ua a 2C la densidad es de 771.' /m!

s

kg

m

kgx

s

mL 75.0

46.991000757.0

3

3

2 ==

Ent,d de5 i,e %1


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#e tienen los datos de >umedad relati;a +R3615 $ la temperatura deentrada del aire T(132'C. De la carta psicomtrica se otienen lossi/uientes ;alores

kgAS

kgAguaY 016.01=

9 kgAS

KJhG 681=

S5id de5 i,e %2

#e tienen los datos de +R3144 aire saturado5 $ la temperatura de salidadel aire T(23!6C. De la carta psicomtrica se otienen los si/uientes;alores

kgAS

kgAguaY 043.02=

9 kgAS

KJhG 1492=

S5id de5 67 L1

#olo tenemos el ;alor de la temperatura T&13 !4C

O*+e,-/i0n: De i/ual manera


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( ) ( )1212 GGSLLW hhGTTLC =

( )

12

12

GG

LLWS

hh

TTLCG

=

Reempla=ando los ;alores en la ecuaci@n anterior

( )

kgAS

KJ

kgAS

KJ

CCCks

KJx

s

kg

GS68149

3042178.475.0

=

s

kgASGS 4642.0=

En la ecuaci@n del alance de materia soluto a/ua5

( )2121 YYGLL S +=

Reempla=ando ;alores en la ecuaci@n anterior

+=

kgAS

kgAgua

kgAS

kgAgua

s

kgAS

s

kgAguaL 043.0016.04642.075.01

s

kgAguaL 7375.01=

Adi/ion58ente +e 97eden /5/75, 5+ /o,,iente+ de i,e dein6,e+o de +5id %1 %2.

( )s

kg

s

kg

s

kgASYGG S 4716.0016.014642.01 11 =

+=+=

( ) skg

s

kg

s

kgAS

YGG S 4842.0043.014642.01 22 =

+=+=

Co89,ndo 5 -e5o/idd 8edid de5 i,e de +5id en e5e;t,/to, /on 5 -e5o/idd /5/75d en e5 inumedad relati;a de 144 $ latemperatura T(23!7C

kgAS

m

VhG

3

2 949.0=


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s

m

kgAS

mx

s

kgASVGcaudalQ hGS

33

2 44.0949.04642.0)( ===

Calculando la ;elocidad del aire de salida.

( ) s

m

m

s

m

D

Q

A

QV 57.4

4

35.0

44.0

4

2

3

* ====

-elocidad medida en la salida del aire en el eBtractors

mV 1=

C5/75ndo e5 e,,o, de 8edi/i0n de5 ne808et,o di6it5

100).(

).().(%

*

*

xcalculadovalorV

meddovalorVcalculadovalorVE!!"!

=

%78100

57.4

157.4

% =

= x

s

ms

m

s

m

E!!"!

O*teniendo 5 ,e/t+ de o9e,/i0n de 5 9,i8e, +e67nd/o,,id en 5 to,,e de en


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Adicionalmente es necesario tener la cur;a de e(1 '6

Dia/rama de operacion de la torre de en8riamiento

Cur;a de e


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Calculo del nmero de unidades de trans8erencia

= SAL$DA

E#T!ADA

ha

haa%

aS

hhdh

LG

LkaV

Estas ecuaciones de inte/rales son las representaciones de la teor:a deMerel $ constitu$en las ecuaciones de diseHo para una torre deen8riamiento.

Donde

>8 entalpia del aire en la inter8ase en el /as saturado de la cur;a de

ea entalpia del aire en contacto con el l:8K>a es la di8erencia ;ertical entre la entalpia de saturaci@ncur;a de ea),/

C

>8),/

C5 1>8K>a reas conrespecto a T reas conrespecto a >a!4 '%.444 76.14 4.4!421!1 .1'6 14!.6 4.4!11 4.4!11 4.!122!2 6!.!! 147.1! 4.4!6' 4.4!6' 4.!%%!4!! 72.%41 11%.4%% 4.4! 4.4! 4.4'! 141.''6 121.2' 4.4%146 4.4%146 4.'622!% 114.6!% 12.4 4.4%72 4.4%72 4.%!!1!' 124.441 1!.!6 4.4'72 4.4'72 4.'!7

#uma de reas 4.27'6! 2.247%Multiplicando por

CQ $ (s&respecti;amente

NUdi


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Numero de Unidades de di8usion para la operacion 1

(ra0ca 2. Nmero de unidades de di8usi@n para la operaci@n 1

Numero de Unidades de trans8erencia para la operacion 2

(ra0ca !. Nmero de unidades de trans8erencia para la operaci@n 2


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RECTA DE O"ERACIN 2 12("M5TC5

>a),/C

>8),/C5

1>8K>a reas conrespecto a T

reas conrespecto a >a

!4 '6.444 76.14 4.4!!22!1 .%4 14!.6 4.4!64 4.4!6 4.2!7!2 61.%44 147.1! 4.4!'17 4.4!'2 4.2!!! 66.2%4 11%.4%% 4.4!!1 4.4!! 4.2%16! 7%.444 121.2' 4.4!614 4.4!61 4.2%2!% 141.%4 12.4 4.4!6%! 4.4!6% 4.2'41!' 146.%44 1!.!6 4.4!6%% 4.4!6' 4.2'42! 11%.2%4 11.!67 4.4!616 4.4!62 4.2%!6 122.444 16.14 4.4! 4.4! 4.2%2!7 126.%4 1%'.2%21 4.4!'!' 4.4!' 4.2%4 1!%.%44 1'.4' 4.4!%41 4.4!%4 4.2!'!1 12.2%4 12.1'1 4.4!!% 4.4!! 4.22%62 17.444 164.76 4.4!1% 4.4!1 4.21!

#uma de reas 4.!% 2.74

Multiplicando porCQ $ (s&

respecti;amente

NUdi


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Numero de Unidades de trans8erencia para la operaci@n 2

(ra0ca %. Nmero de unidades de trans8erencia para la operaci@n 2

! DISCUSION DE RESULTADOS

&a seBta asunci@n propuesta en la teor:a de Merel 8ue tomada en elin8orme presente para poder calcular el Gu?o de aire seco en elalance de ener/:a. Esta asunci@n indica


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$ CONCLUSIONES

Cuando se utili=@ un ma$or Gu?o ;olumtrico del a/ua de entrada9 seotu;ieron ma$ores Gu?os de aire seco $ >medo en la salida $ en laentrada as: como los Gu?os de salida del a/ua.

Al medir el Gu?o del aire de salida en el eBtractor con el anem@metrose calcul@ un error de 62 usando 24("M de Gu?o de entrada dea/ua $ 6 usando 12("M.

Cuando se traa?@ con un caudal de 24("M9 se otu;ieron 1.2414unidades de di8usi@n $ 1.2417 unidades de trans8erencia9 con lo

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