¿Qué es una Torre de Enfriamiento?
Las torres de enfriamiento son máquinas que producen agua de refrigeración reduciendo la temperatura del agua.
También llamadas torres de refrigeración, utilizan el calor de evaporación del agua. Se aplica viento al agua para promover la evaporación, y ésta se enfría debido a la tendencia del líquido a perder calor al evaporarse. En los últimos años, se han revisado los efectos de la aspersión de agua y las duchas de nebulización, pero el principio es el mismo. Las cascadas en la naturaleza tienen un efecto refrescante similar.
El agua utilizada es agua de refrigeración que se ha calentado mediante el intercambio de calor en compresores y enfriadores. Para volver a utilizarla en lugar de tirarla, se enfría en las torres de enfriamiento antes de enviarla a la enfriadora para que funcione eficazmente.
Usos de las Torres de Enfriamiento
Las torres de enfriamiento se utilizan en la climatización de edificios, centros comerciales y hospitales. Otras aplicaciones de la climatización son la refrigeración de maquinaria en fábricas y centrales eléctricas, generadores de motores, hornos eléctricos, refrigeración del agua pulverizada por máquinas de nevadas artificiales en estaciones de esquí y muchos otros ámbitos en los que se utilizan torres de refrigeración.
Las torres de enfriamiento pueden ser abiertas o cerradas. Las de tipo abierto son más eficaces, ya que ponen el agua de refrigeración en contacto directo con el aire exterior, y se suelen utilizar para el aire acondicionado. Las torres de refrigeración cerradas, en cambio, enfrían haciendo pasar el agua de refrigeración por un tubo intercambiador de calor y pulverizando agua hacia el tubo. Se utilizan cuando no se desea contaminar el agua de refrigeración.
Principio de las Torres de Enfriamiento
Las torres de enfriamiento utilizan el calor de evaporación del agua. A temperatura ambiente, el calor latente de evaporación del agua es de unos 2.500 kJ/kg y el calor específico es de 4,2 kJ/ (kg-K); la evaporación del 1% del agua reduce la temperatura del agua restante en unos 6°C.
Las torres de enfriamiento suelen instalarse en el exterior. La temperatura y la humedad del aire exterior cambian constantemente con las estaciones y el tiempo, y las torres de refrigeración se ven afectadas por fenómenos naturales debido a su principio de intercambio de calor.
Por lo general, las torres de enfriamiento se diseñan y seleccionan para las condiciones más desfavorables del aire exterior y, por lo tanto, tienen un margen de rendimiento. Como resultado, se suministra agua de refrigeración a menor temperatura, lo que mejora la eficiencia de los equipos a los que va destinada, por ejemplo, las unidades de refrigeración.
1. Torres de Enfriamiento Abiertas
Las torres de enfriamiento abiertas tienen un ventilador en su interior que gira para aspirar aire del exterior. El líquido a enfriar se deja caer desde arriba, lo que permite que entre en contacto eficaz con el aire exterior. Además, al hacer gotas de agua y verterlas sobre el material de relleno con una gran superficie, el área de contacto con el aire exterior puede hacerse aún mayor.
2. Torres de Enfriamiento Cerradas
El método de aspiración de aire exterior de las torres de enfriamiento cerradas es el mismo que el de las torres de enfriamiento abiertas. Sin embargo, no hay material de relleno, sólo tubos que se introducen en la torre y el líquido a enfriar pasa a través de los tubos. Al pulverizar agua sobre los tubos, el agua pulverizada se evapora y la refrigeración se consigue de forma indirecta.
Las precauciones higiénicas son necesarias tanto para los sistemas abiertos como para los cerrados. La limpieza periódica es obligatoria por ley para evitar la proliferación de la bacteria legionela.
Tipos de Torres de Enfriamiento
Las torres de enfriamiento se clasifican no sólo según el uso al que se destinan, sino también según la forma de la torre y el método de refrigeración. Estas intercambian calor poniendo en contacto el aire exterior natural y el agua circulante. Se clasifican en función de la dirección del flujo del aire exterior y del agua circulante y de si el aire exterior y el agua circulante están o no en contacto entre sí, y se distinguen principalmente por la combinación de estos dos factores.
1. Diferencias según el Flujo de Aire Exterior y el Agua Circulante
El flujo de aire exterior (aire) y agua circulante en la parte del intercambiador de calor de la torre se clasifica como de tipo flujo cruzado, en el que el flujo de aire exterior (aire) y agua circulares es ortogonal, o de tipo contracorriente, en el que están uno frente al otro.
2. Diferencias Según el Método de Contacto Entre el Aire Exterior y el Agua Circulante
El método en el que el agua circulante y el aire están en contacto directo para el intercambio de calor se denomina de tipo abierto. Cuando el agua circulante pasa a través de tuberías cerradas y no entra en contacto directo con el aire exterior, y el agua que entra en contacto directo con el aire exterior (agua pulverizada) se suministra desde un sistema separado y se pone en contacto con las tuberías cerradas para el intercambio de calor del agua circulante, se denomina tipo cerrado.
En las torres de enfriamiento cerradas, el agua circulante pasa a través de tuberías de cobre y es enfriada indirectamente por el agua pulverizada, por lo que no hay ningún efecto sobre la calidad del agua en el lado del equipo a enfriar. Sin embargo, como el agua pulverizada entra en contacto con el aire exterior, hay que tomar medidas para garantizar la calidad del agua en el lado del agua pulverizada. Además, debido a la refrigeración indirecta, el volumen de la torre y el rendimiento energético del motor son mayores que en los sistemas abiertos.