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El agua. Tratamiento para uso industrial

Autor: ANTONIO ROS MORENO
Curso:
|310 alumnos|Fecha publicación: 10/06/2011
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Capítulo 8:

 Tipos de instalaciones de refrigeración

Los diseños y los equipos de los sistemas de enfriamiento por agua varían ampliamente dependiendo de la aplicación. Se incluyen intercambiadores de calor, tuberías de transferencia, bombas, componentes para torres de enfriamiento y válvulas. Con mucho, la mayor variedad en los diseños implica a los intercambiadores de calor.

En una primera división, los sistemas de enfriamiento por agua son abiertos o cerrados, y el flujo del agua es tanto de un solo paso como circulante. Los tres tipos básicos de sistemas de enfriamiento por agua son de un paso, abiertos recirculantes (evaporativos), y cerrados recirculantes (no evaporativos):

1.- Sin recirculación (o de un paso): agua tomada de una fuente térmica enorme (de temperatura estable; ríos, lagos, etc.), la que es descargada – luego de ser usada – hacia la fuente de origen. En general,  no se le realiza tratamiento (gran costo y problemas de contaminación). Lo único que se hace es bajar la temperatura (no más de 10 ºF), lo que se logra usando grandes caudales.

Las primeras instalaciones de refrigeración eran sistemas abiertos. Estos sistemas se siguen utilizando en pequeñas instalaciones, o en grandes sistemas donde el agua es abundante y no llegan a alcanzarse aumentos importantes de la temperatura del agua, como suele ser el caso de los condensadores de grandes centrales térmicas situados al lado del mar o grandes ríos.

2.- Con recirculación en circuito abierto: se recircula el agua de enfriamiento, extrayéndose el calor absorbido por contacto directo con el aire atmosférico (transferencia de calor) y por evaporación (transferencia de masa), generalmente en torres de refrigeración.

El sistema semiabierto típico es la torre de refrigeración, aunque existen otras alternativas para conseguir la vaporización de una parte del agua. El elevado calor latente del agua permite que por cada gramo de agua evaporada se puedan enfriar muchos gramos de agua líquida, en varios grados centígrados.

Las torres de refrigeración pueden ser de tiro natural o de circulación artificial (tiro forzado o inducido).

Las torres de tiro natural, en general, tienen alturas considerables y una forma hiperbólica que les da óptimo tiro natural del aire y una buena estabilidad estructural.

Las torres de circulación artificial o mecánica hacen circular el aire, que se llevará el agua evaporada mediante un tiro forzado o inducido. La selección de un tipo u otro de tiro depende de las condiciones particulares de la instalación. En el tiro forzado los ventiladores se encuentran en la base del equipo y fuerzan el aire contra las gotas de agua en descenso. Como el aire que impulsan es seco, los ventiladores no sufren de corrosiones o depósitos de sólidos.

En el tiro inducido los ventiladores se sitúan en la parte superior de la torre e inducen una circulación del aire, más cruzada o más en contracorriente según el diseño. En contracorriente se consiguen eficacias máximas porque el agua más fría está en contacto con la entrada de aire. En flujo cruzado el aire encuentra las resistencias menores y se reducen los consumos de potencia. En todos los casos se emplean unos separadores de gota que reducen las pérdidas de agua por arrastre.

3.- Con recirculación en circuito cerrado: el sistema completamente cerrado no es más que un circuito intermedio, donde se aprovechan las particulares características del agua para absorber calor en un paso intermedio, y en los que finalmente la liberación de calor al medio receptor se hace a través de una segunda superficie de intercambio.

Normalmente, el agua no entra en contacto directo con el material a enfriar sino que el intercambio de calor se realiza a través de una pared, en general metálica, buena conductora del calor. Esta pared es la superficie de intercambio de calor, que lo mismo que el agua y el fluido a enfriar están encerrados en un recipiente llamado intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor tienen dos diseños comunes: de casco o envolvente y tubos, y de placas de armazón. Los intercambiadores de calor de casco y tubos son muy comunes.

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