Optimizacion de Torres de Enfriamiento

 

 

 

Instt it ut Ins uto oT Te ecnol nológ ógiico de C Col oliima Opt ptiimizac mizaciión de T Tor orrres d de e Enf nfrriami amien entt o

Opción VII Experi xperienc enciia P Prrof ofes esiional

Que para obtener el título de: Ing ngenie eniero ro Bioquí ioquímic mico o

Present esenta a Eduardo Castillo Sánchez

 As  A sesor: Enrique or: Enrique Gómez Gómez  Gómez  Villa de Álvarez, Col. Octubre de 2007 

0

 

    INDICE

TEMA

PÁGINA

Índice 1. Introducción  Introducción 

2

2. Justificación del Trabajo.  Trabajo. 

2

3. Descripción de la Empresa  Empresa 

3

4. Organización de la Empresa  Empresa 

5

5. Marco Teórico  Teórico 

5

5.1. Funcionamiento Funcionami ento de una torre de enfriamiento. enfriam iento.  

5

5.2. Teoría de la torre de de enfriamiento enfriamiento  

8

5.3. Tipos de torres de enfriamiento. enfriam iento.  

10

5.4. Tipos de empaque.  empaque.  5.5. Principales Princi pales factores que afectan a una torre de enfriamiento. enfriam iento.  

13 16

5.6. Sistemas Si stemas de tratamiento tratam iento de agua.  agua. 

18

5.6.1. Ozono.  Ozono. 

18

5.6.2. Cloro.  Cloro. 

20

5.6.3. Otros sistemas de tratamiento de agua.  agua. 

21

6.

Descripción del Problema.  Problema. 

23

7.

Metodología de Solución.  Solución. 

23

8. Resultados y Análisis.  Análisis. 

24

8.1. Análisis comparativ o de condiciones de operación.  operación. 

27

8.2. Análisis de eficiencia térmica.  térmica.  9. Determinación de costos de Operación  Operación 

27 32

9.1. Reactivos.  Reactivos. 

32

9.2. Costos de Operación  Operación 

33

10. Evaluación Eval uación de los sistemas de tratamiento tratami ento de agua.  agua. 

37

Conclusiones Y Recomendaciones  Recomendaciones 

39

Glosario   Glosario

40

 Apéndice  Apénd ice  

41

Bibliografía   Bibliografía

48

1

 

 

  1.- Introducción Dentro de los operaciones unitarias requeridas en el proceso de obtención de Pectina cítrica de la planta Danisco Mexicana, se encuentra las torres de enfriamiento, enfriam iento, particulares particular es por su aparente simpleza y cuya importancia es vital para el funcionamiento funcionamiento de operaciones operaciones tan criticas como lo son la evaporación, la destilación o el funcionamiento de los compresores que generan el aire necesario para la instrumentación instrument ación y control.

Las dos torres existentes, existent es, una

por línea de

producción, funcionan funci onan en aparente buen estado y a un costo de mantenimiento mantenim iento considerado, hasta el momento moment o como no representativo y basado principalmente principalm ente en la estimación de consumo energético y el suministro de químicos necesarios para el tratamiento de agua de recirculación. Como parte de la mejora continua surge en su momento la necesidad de realizar una evaluación lo más completa posible a las torres, considerando que los resultados puedan ser utilizados para la optimización y para un escalamiento de capacidad cuando el proceso mismo lo demande. Dicha evaluación, complementada con un soporte bibliográfico previo, se reporta a continuación, al igual que las sugerencias derivadas de la misma.

2.-

Justificación del Trabajo

El presente trabajo surge surge de la necesidad que existía existí a en la compañía Danisco Mexicana Mexic ana de conocer el costo real de de operación de las Torres de Enfriamiento, Enfri amiento, además de un análisis del su estado actual de funcionamiento funcionam iento y su capacidad real.

El

análisis se basa en

los siguientes

Objetivos: 2.1 OBJETIVO GENERAL Identificación y optimización optimización del estado estado actual actual de Operación Operación de las Torres de de Enfriamiento

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Determinar la eficiencia operativa de las torres en las condiciones actuales de operación con respecto a las condiciones de diseño. 2.-Identificar el costo de operación de las torres. 3.-Determinarr la eficacia en el 3.-Determina el actual tratamiento químico de la torre. torre. 4.-Presentar propuestas de optimización.

2

 

 

  3.-Descripción de la empresa Danisco México planta Tecomán es una empresa filial de DANISCO A/S, empresa de capital Danés y líder en el mercado de ingredientes alim alimenticios enticios que tiene plantas productiv productivas as en 46 países y oficinas de ventas en más de 100 países y emplea actualmente alrededor de 10,000 empleados con ventas totales anuales son del orden de $2,800 millones de Euros La historia de Danisco empieza entre 1872 y 1881, cuando Destiladores y azucareros daneses se establecieron. Dansk Handels-og Industri-Compagni (A/S Danisco) fue fundada en 1934 como un conglomerado con actividades en varias industrias. En 1989, las tres empresas se combinaron bajo el nombre de Danisco y siguieron como un conglomerado hasta 1999. Hoy, la empresa se enfoca exclusivamente a los ingredientes, incluyendo edulcorantes y azúcar para la industria de alimentos, alim entos, bebidas y nutrición animal. animal . Sus productos contribuyen para dar mejor sabor, valor alimenticio, alim enticio, textura, aspecto y vvida ida de anaquel anaquel a dichos productos. Danisco desarrolla y produce ingredientes funcionales principalmente para alimentos e industrias de bebida, pero también para algunos sectores no alimenticios. La amplia gama de productos es desarrollada por servicios técnicos superiores, creando soluciones innovadoras y de alta calidad usadas en muchos productos alrededor del mundo. La funcionalidad principal de los ingredientes de Danisco debe crear o mejorar el sabor, la textura, el perfil alimenticio y/o la protección de alimentos en los productos de consu consumo mo finales. f inales. La gama incluye: •

Antimicrobianos

•

Antioxidantes

•

Enzimas

•

Medios de fermentación ferm entación

•

Fibras

•

Sabores y fragancias

•

Salud e ingredientes de nutrición nutrici ón

•

Hidrocoloides

•

Lípidos estructurados

•

Azúcares

•

Edulcorantes

•

Mezclas adaptadas 3

 

 

Dentro de las divisiones divisi ones de de Danisco A/S, Danisco producción de

pectina cítrica, cítri ca, en

Mexicana Mexic ana se encuentra ubicada, con la

la Unidad de Negocios Pectinas, dentro dentro de la División Div isión

Endulzantes y Texturizantes. La unidad de producción Danisco Tecomán extrae pectina contenida en cáscara de de cítricos, cítri cos, la cual es utilizada en la industria alimenticia alimenticia como aditivo texturizante y para algunas algunas aplicacion aplicaciones es farm acéuticas. Es la segunda farmacéuticas. segunda planta más grande grande productora de de pectina en el mundo y su cobertura comercial abarca los cinco continentes, exportando más del 90% de su producción. Fundada en 1976 como Pectina de México con capital de un industrial jalicience – don Manuel Moran Rubio- es adquirida adquirida finalmente finalm ente por Danisco en 1981 La pectina es un polisacárido de un alto peso molecular. La pectina comercial se extrae a partir de la cáscara de cítricos cítri cos (limón, lima, naranja y toronja) o el bagazo residual de manzana. La pectina es un polvo polv o de de color amarillo amaril lo paja. La principal propiedad de la pectina (del griego “pektos”: firme y fuerte) es su capacidad para formar geles. Dadas las características de aplicación de la pectina como ingrediente texturizante, podemos decir que los principales sectores industriales a los que Danisco Mexicana se dirige son:

•Jaleas y Mermeladas •Bebidas •Beb idas lact lacteoeo-fermen fermentada tadass •Confitería

Pectina

•Preparaciones de Frutas para  Yogurt y helados helados •Preparaciones de fruta para rellenos horneables. •Industria farmacéutic farmacéutica a

4

 

 

4.- Organización de la empresa La planta productiva cuenta con 200 empleados, de los cuales 140 corresponden al sindicato local. La Dirección Técnica reporta directamente al Director de Operaciones de la Unidad de Negocios de Pectina.  A la Dirección Técnica Técnica le reportan reportan 6 Gerencias: Gerencias: • Producción: A la cual reportan Producción, Mantenimiento, Ingeniería de Proceso e Innovación. • Calidad:

Encargada de la certificación de calidad del producto terminado así como el análisis

de soporte para el control de proceso. • Administración: • Recursos

Humanos:

• Ingeniería: • Compras

Finanzas y Contabilidad Finanzas Contabilidad de de la Planta. A esta esta también le reporta Informática.

Quien se encarga de la Ingeniería de Proyectos en Planta.

y Logística: Cubriendo Almacenes, Compras, Comercio Exterior y Logística de

Materias Primas y Producto Terminado Terminado.. Cuenta además con el apoyo de Staff del departamento SHE, que comprende Seguridad, Medio  Ambiente y Salud. Salud.

5.-

Marco teorico

5.1.-Funcionamiento de una torre de Enfriamiento Los procesos industriales generan un exceso de calor, usualmente en forma de agua caliente, que debe ser enfriada y reutilizada. reutil izada. Todo lo que se requiere para enfriar el agua, es exponer su superficie superfici e al aire: La disipación del calor depende en gran parte de la evaporación en el aire de una porción del agua. El proceso de enfriamiento puede ser tan lento y limitado como la disminución de la temperatura que se realiza en el agua de la superficie de un estanque, o tan rápido y eficiente eficient e como el que se puede obtener con una adecuada adecuada Torre de Enfriamiento. Enfriami ento. Las Torres de Enfriamiento son diseñadas para exponer la mayor área superficial del agua circulante al máximo flujo de aire durante el más largo periodo de tiempo posible. Usualmente una torre de enfriamiento es una estructura parecida a un cajón de madera que tiene estructura interna del mismo material (Ver figura 1.1). La función de su relleno interior es aumentar la superficie de contacto entre el agua y el aire. Debido a su aparente aparente simplicidad, simplici dad, las torres de enfriamiento enfriam iento son frecuentemente frecuentem ente tratadas con indiferencia. Por lo general se asume que están suministrando el agua que requerimos lo suficientemente fría, pero en realidad, las torres de enfriamiento son complejos artefactos que requieren de un cuidadoso diseño y un adecuado mantenimiento. mantenim iento. La menor desviación con 5

 

 

respecto a las especificaciones de diseño o un deterioro por falta de mantenimiento pueden ocasionar un efecto negativo en el rendimiento de la torre y por ende una baja en la economía del proceso. Danisco Mexicana, planta Tecomán, cuenta con dos torres de Enfriamiento. Una por cada línea de producción. El agua enfriada por ellas fija la presión de operación operación de los condensadores en los procesos de destilación, destilaci ón, evaporación y de los equipos que los preceden . En los compresores una gran cantidad (cerca del 80%) de la energía es convertida en calor. Así que éste éste debe ser continuamente continua mente removido a la misma mi sma velocidad que que es generad generado o vía intercambio de calor calor ó el compresor puede sobrecalentarse y pararse. Reduciendo la temperatura de operación de un compresor reducirá proporcionalmente proporcionalm ente los requerimientos requerimi entos de energía. En otras palabras, entre más fría sea el agua (de enfriamiento) alimentada a un equipo, menor la energía requerida para producir el mismo trabajo, a menor costo. En sistemas de refrigeración refri geración las gráficas gráfic as de entalpía indican que dentro del rango de operación operación de la torre, por cada °F de menos en el agua enfriada por la torre, un compresor ahorra 2.25 % de energía para producir los mismos resultados 3. De esta manera, la optimización de una Torre de Enfriamiento y la temperatura del agua que se obtiene de ella es de vi vital tal importancia importanci a para el correcto funcionamiento del equipo interrelacionado interrelac ionado con ellas, así como la posibilidad de disminuir costos de operación y mantenimiento.

Figura No. : 1.1 Torre de Enfr Enfriamiento iamiento 

3 -Burger,R. (1993) : " Co Cooling oling Towers, The Often Ove Over-looked r-looked Profit Center",

Chemical Engineering, May.; pp. 100-

104. 6

 

 

Una torre de enfriamiento reduce ordinariamente los requerimientos de enfriamiento de agua por cerca del 98 % aún cuando hay alguna contaminación natural causada por la saturación del aire con el vapor del agua 17.  El proceso de transferencia de calor en una torre de enfriamiento comprende: a).- La transferencia de calor latente debido a la evaporación de una porción pequeña de agua. b).-La transferencia de calor sensible debido a la diferencia de temperatura entre el agua y el aire.  Aproximadamente el el 80% de la transferencia transferencia de calor se se debe al latente y el 20% 20% al sensible sensible 23. Cuando el agua pasa a través de la torre, la temperatura de aquélla puede descender debajo de la temperatura de bulbo seco del aire de entrada, pero no más abajo que el bulbo húmedo de este aire. Considérese la torre dividida en dos porciones. En la porción superior el agua caliente se pone en contacto con el aire de salida el cual es más frío que el agua. Aquí, la presión parcial del agua fuera del líquido es mayor que la del del aire de salida, mientras mientr as la temperatura del agua es también mayor a la del aire de salida. Ambos potenciales sirven para bajar la temperatura del agua por evaporación y transferencia de calor sensible al aire, aumentando, por lo tanto, la entalpía del aire. En esta forma, dependiendo de la cantidad de aire y del monto de la evaporación, es posible que la temperatura del agua descienda debajo de la temperatura del bulbo seco del aire de entrada entrada antes de alcanzar alcanzar el fondo de la torre por el que entra el aire. El hecho de que ambos potenciales puedan operar adiabáticamente en la misma dirección mientras saturan el aire hace posible que las torres de enfriamiento sean tan efectivas para enfriar el agua. En la última porción de la torre, el agua puede poseer una temperatura igual o menor que la temperatura de bulbo seco seco del aire con que se pone en contacto, y la transferencia transferenci a de calor sensible y de masa están en direcciones opuestas 17.  La posible eliminación teórica de calor por kilogramo de aire circulado en una torre de enfriamiento depende de la temperatura y el contenido de humedad del del aire. La temperatura de bulbo húmedo es un indicador de humedad del aire. Por lo tanto, desde el punto de vista ideal, ésta es la temperatura teórica más baja a la que se puede enfriar el agua. agua. Prácticamente, Práctic amente, la temperatura del agua se acerca, pero no llega a ser equivalente, a la de bulbo húmedo del aire en una torre de enfriamiento, enfriam iento, y esto se debe a que es imposible establecer un contacto de toda el agua con el aire fresco conforme ésta desciende por la superficie mojada de llenado hasta el estanque interior.. La magnitud del acercamiento a la temperatura de bulbo húmedo depende del diseño de la torre.  Además de lo anteriormente expuesto, expuesto, existen exi sten otros factores importantes, importantes, como lo son el tiempo de contacto entre aire y agua, la cantidad de superficie de llenado y la separación de agua en pequeñas gotitas 23 . 

17

Kern, Donald W . (1991).: "Procesos de Transf Transferencia erencia de Calor". 23a reimpresión, 1a Edición; CECSA CECSA;; México. Cap. 17. 7

 

   

23 Perry, Robert H. y D.G. (1992) "Manual del Ingeniero Químico", sexta edición; Mc Graw-Hill; México. Secc. 12. 

La diferencia entre la temperatura del líquido saliente ( t L), y la temperatura de bulbo húmedo del aire entrante (tW ), es decir tL  - tW , se denomina la "aproximación mediante la temperatura de bulbo húmedo", es una medida de la fuerza motriz disponible para la difusión en la parte terminal de la torre. En el diseño de Torres de de Enfriamiento, Enfriami ento, por lo común se especif especifica ica que ésta debe estar entre 2.5 y 5.0 ºC, con una tW   colocada en la "temperatura de bulbo húmedo al 5 % (la temperatura de bulbo húmedo que solo el 5 % de las veces excede el promedio durante el verano)  28

 .

5.2. Teoría de la Torre de enfriamiento La teoría del proceso de transferencia de calor en una torre de enfriamiento que ha merecido una aceptación más generalizada generaliz ada es la desarrollada por Merkel en 1925. Donde su análisis se basa en la diferencia de potencial de entalpía como fuerza impulsora. Se supone que cada partícula de agua está rodeada por una película de aire y que la diferencia de entalpía entre la misma y el aire circulante provee la fuerza impulsora para el proceso de enfriamiento. La ecuación de Merkel se expresa en forma integrada de la manera siguiente: KaV =

dT

L

h´-h

en donde: K= Coeficiente de transferencia de masa en lb de agua/ (h)(pie2); a= Área de contacto en pie2/pie3 de volumen de torre;, V= Volumen de enfriamiento activo en pie3/pie2 de área plana; L= Velocidad del agua en lb/(h)(pie2); h’= Entalpía del aire saturado a la temperatura del agua en Btu/lb; h= Entalpía de la corriente del aire en Btu/lb; dT= Diferencial de las temperaturas del agua en la entrada y salida en °F. El lado derecho de la ecuación se expresa por completo en términos de las propiedades del aire y el agua y es independiente de las dimensiones de la torre. En la figura 1.2 23 se ilustran las relaciones del agua y el aire y el potencial impulsor que existe en una torre de contracorriente, contracorri ente, en donde el aire fluye en sentido paralelo paralelo pero siguiendo una dirección opuesta al flujo del agua. 23 12.

Perry, Robert H. y D.G. (1992) "Manual del Ingeniero Químico", sexta edición; Mc Graw-Hill; México.

Secc.

8

 

 

28

Towles, John. (1996).: " The Technology of Ozone in the Oxidation of Organic Compounds". Tech. Re Report. port. U.S.A.

http://www.cti.org/tech_papers.shtml

Figura 1.2 La línea de operación operación del agua está representada por la línea AB y se especifi especifica ca por medio de las temperaturas del agua de la torre en la entrada y salida. La línea de operación del aire principia en C, verticalmente por debajo de B, y en un punto que tiene una entalpía correspondiente a la del bulbo húmedo de entrada. La línea BC representa la fuerza impulsora inicial (h’-h). Para enfriar el agua 1 °F, la entalpía por libra de aire aumenta 1 Btu multiplicada multipli cada por la razón de libras de agua por libra de aire. La razón líquido/gas L/G es la pendiente pendiente de la línea de operación. El aire que sale de la torre representa por medio del punto D y la gama de enfriamiento es la longitud proyectada en la línea CD sobre la escala de temperaturas. La diferencia útil de temperaturas en la torre de enfriamiento se ilustra en la gráfica como la diferencia entre la temperatura del agua fría que sale de la torre y la de bulbo húmedo. Las coordenadas se refieren directamente a la temperatura y la entalpía de cualquier punto en la línea de operación del agua; pero, en la línea de operación del aire, la referenci referencia a se hace tan solo solo 9

 

 

a la entalpía entalpía de un punto. La temperatura de bulbo húmedo correspondiente a cualquier punto de Cd se encuentra proyectando dicho punto en sentido horizontal a la curva de saturación y luego en sentido vertical verti cal a la coordenada de temperaturas. La integral se representa por medio del área  ABCD de este diagrama, y dicho v alor se conoce como la característica de la torre, que varía con la razón L/G; 23 . Por ejemplo, un incremento en la temperatura de bulbo húmedo de entrada mueve el origen C en sentido ascendente, y la línea CD se desplaza desplaza a la derecha para mantener un valor val or constante KaV/L. Si la gama de enfriamiento aumenta, la línea Cd se alarga. A una temperatura de bulbo húmedo constante, el equilibrio se establece recorriendo la línea a la derecha a fin de mantener constante el valor de KaV/L. Por otro lado, cualquier cambio en la razón L/G hace que varíe la pendiente CD, y la torre alcanza el equilibrio con un nuevo valor KaV/L. Para predecir el rendimiento de la torre, es necesario conocer las características de la torre requeridas para condiciones específicas, tanto del ambiente como del agua. La característica de torre KaV/L se determina mediante una integración. El método de Tchebychef Tchebychefff para evaluar numéricamente la integral es el que se usa con mayor frecuencia .

5.3. Tipos de torres de enfriamiento. En estas, el agua de proceso es suministrada por la parte alta de la torre y

luego fluye hacia

abajo a través del medio de transferencia de calor de la torre ya sea por gravedad o por medio de boquillas presurizadas. El tipo de flujo fluj o de aire varía con el diseño de la torre. En una de Tiro Natural, el flujo fluj o de aire proviene del viento o corrientes naturales. Para un mejor control, el flujo de aire puede ser mecánicamente mecánicam ente inducido por una serie de ventiladores vent iladores mecánicos, esto es, Torres de Tiro Mecánico.

23 12.

Perry, Robert H. y D.G. (1992) "Manual del Ingeniero Químico", sexta edición; Mc Graw-Hill; México.

Secc.

10

 

 

  Torres de Tiro Natural. Existen dos tipos de torres que no usan artefactos mecánicos para ayudar el flujo de aire: Torres  Atmosféricas y Torres Hiperbólicas de

Corriente Natural.

Las atmosféricas usan espreas espreas

presurizadas para asperjar el agua caliente de proceso en forma de gotas finas. Este sistema de distribución de agua induce corrientes de aire a través de las aberturas de la torre, ya sean de tablillas tablill as paralelas o de de tipo persiana. persiana. La carencia de automatización automatiz ación hace que este sistema sea susceptible a variaciones en el suministro de aire, lo cual provoca fluctuaciones en el funcionamiento funcionam iento del del ssistema. istema. En general, las torres atmosf atmosféricas éricas son son recomendadas solo para tamaños relativamente relativ amente pequeños (10-100 gal/min) y solo para aquellos procesos donde no es crítico un enfriamiento enfriami ento riguroso. riguroso.

Fig 1.3 Torre Atmosférica

Torres Hiperbólicas de Corriente Natural. Suministran un un comportamiento térmico extremadamente dependiente dependiente y predecible. predecible. El flujo de aire es producido por un diferencial de densidades entre el aire caliente del interior de la torre (menos

denso) denso) y el relativamente más frío del exterior de la torre (más denso) denso)

. El

funcionamiento de estas torres es favorecido en climas con humedad relativa alta. Dichas torres en ocasiones alcanzan 500 pies de altura y son capaces de manejar flujos de agua 11

 

 

de proceso de hasta 600 000 gal/min. Torres de Tiro Mecánico. En ésta, los ventiladores son empleados para suministrar un volumen conocido de aire a través de la torre. Dicha automatización automatización mejora el funcionamiento térmico y la estabilidad, ya que d dicho icho flujo de aire se puede modificar para compensar cambios atmosféricos y condiciones de carga. Torres de Corriente Inducida. Los ventiladores se localizan en la salida de la corriente de aire, en la parte superior de la torre. Estos succionan aire fresco hacia las entradas de aire en la base de la torre y lo descargan por la parte superior, superior, hacia fuera de la torre. Existen dos configuraciones confi guraciones principales principal es : Contracorriente Contracorrient e (Fig. 1.4) y Flujo Cruzado Cruzado (Fig. 1.5). 1.5). En la Torre a Contracorriente, el flujo de aire circula en dirección contraria al flujo de agua descendente. Dichas torres son construidas en módulos o celdas. De ésta manera, para incrementar la capacidad, solo es necesario añadir nuevas celdas a la torre. Esto hace a la torre a contracorriente contracorri ente muy versátil ver sátil y operacionalmente operacionalment e eficiente efici ente con

flujos fluj os de 15 a 10 000 gal/mi gal/min n por

celda.

Las Torres a Contracorriente son menos expuestas al exterior al compararlas con las Torres a Flujo Cruzado. De tal manera que que el agua caliente tiene una mínima mínim a exposición exposici ón a la luz solar 12

 

 

durante el descenso en la torre. Esto minimiza minimiz a el crecimiento de algas. Sin embargo, esa misma mism a falta de espacio impide im pide el acceso a la unidad para proporcionarle servicio. servic io. Ambos tipos de Torres son igualmente igualment e eficientes, cada una de ellas ofrece sus ventajas. Gracias al tipo de relleno tipo película o laminar, las torres de contracorriente tienen establecida su posición como las de más bajo costo, las de menor tamaño (ahorro de espacio) y son actualmente el diseño a escoger bajo condiciones normales de operación. Para fines prácticos de mantenimiento, mantenim iento, en las

Torres de Flujo Cruzado

el acceso a los

componentes componen tes clave es más fácil.. f ácil..

5.4 Tipos de Empaque. En cualquier Torre, para optimizar optimi zar el enfriamiento, enfriam iento, la distancia

recorrida por el agua que

descienda a través trav és de la torre, debe ser ser maximizada maxim izada para incrementar el tiempo de contacto aireagua. Esto significa signifi ca que para asegurar asegurar el éxito solo es necesario incrementar la altura de la torre, pero económicamente esto no es lo más viable.

13

 

 

 

Una mejor opción de prolongar el tiempo de contacto entre el aire y el agua para promover la evaporación es interrumpir el proceso de caída del agua con uno de los dos tipos de "relleno" existentes: Tipo Película Películ a o Tipo Rocío. Rocío. Si el agua pasa a través de una boquilla capaz de producir pequeñas gotas, se dispondrá de una gran superficie para el contacto de aire - agua. Puesto que la interfase agua - aire es también la superficie de transferencia de calor, el uso de la boquilla permite alcanzar buenos niveles de eficiencia efici encia por pie cúbico de aparato de contacto.

Para explicar explic ar

la función del empaque

consideremos una torre hipotética: El líquido que se le alimenta desciende a través de ella por gravedad. Si la torre tiene 16 pies de alto (por (por ejemplo), y no no se le imparte velocidad inicial a la gota, ésta caerá en en un tiempo tiem po aproximado de acuerdo con la ley de la caída libre, z = 1/2 gq2 gq2 , donde z es la altura, g es la aceleración de la gravedad, y q el tiempo. Una gota de agua caerá a través de esta altura en 1 segundo. Si el líquido se alimenta a razón de una gota por segundo y no hay obstrucción, siempre habrá presente una gota en la torre y se eliminará continuamente una gota por segundo. La superficie efectiva en nuestra torre hipotética es entonces una gota. Supongamos ahora que introduciendo tres formas geométricas en las que la gota pueda tropezar o desviarse, es posible hacer que la gota tarde cuatro segundos en recorrer la altura de la torre. Entonces, se alimenta una gota por segundo en la parte superior y una gota se eliminará en el fondo en el mismo lapso de tiempo, pero en la torre quedan cuatro gotas o cuatro veces la superficie superfici e de caída libre. La función del empaque es aumentar la superficie superfici e disponible en la torre, ya sea distribuyendo el líquido sobre una gran superficie o retardando la caída de las gotas a 14

 

 

través del aparato. El relleno no permite que las gotas de liquido caigan a través de la torre sin golpear repetidamente en él. Algo del líquido que golpea la parte superior del obstáculo salpica, pero una gran parte fluye por sus contornos y se rompe en flujo turbulento en la parte inferior para formar automáticamente nuevas gotas y crear nueva "superficie de gota" . Relleno Tipo Película.

Consiste en hojas corrugadas o "rizadas". El agua que fluye fluy e a través trav és de

ellas es dividida en una fina película, película, lo cual incrementa el área superficial del líquido. También, También, estas hojas corrugadas promueven el flujo de agua sobre una gran área vertical, lo cual favorece el tiempo de contacto y la exposición al flujo de aire.  Aplicadas correctamente el relleno tipo película tiene la capacidad de suministrar significativamente más eficiencia en el enfriamiento que el relleno tipo rocío para un mismo tamaño de Torre. Sin embargo, el relleno tipo película es susceptible de bajos flujos de aire y mala distribución del líquido si las hojas no están espaciadas adecuadamente. Esto puede reducir excesivamente la capacidad de enfriamiento bloqueando así el propósito de dicho relleno. El relleno tipo película no debe ser usado en procesos en los cuales el agua circulante es contaminada con materia extraña como residuos, sedimentos, polvos, ya que dichos contaminantes pueden obstruir los espacios existentes entre las láminas u hojas. En estos casos se recomienda usar relleno tipo rocío. Relleno Tipo Rocío.

Este usa unas barras o largueros colocados perpendicularmente perpendicularm ente al flujo fluj o

descendente del líquido con el objeto de interrumpir la caída. Las barras se suceden en niveles horizontales bajo el sistema de distribución del agua. Cada vez que el flujo descendente entra en contacto con una barra se divide en finas gotas, con lo cual el área superficial del líquido aumenta favoreciendo fav oreciendo así el contacto de una mayor área superficial superfici al del agua agua con un máximo flujo fluj o de aire.

15

 

 

  Debido a que las barras están adecuadamente separadas entre sí, la obstrucción del flujo no es un problema. Pero si las barras llegaran a caer, por falta de un soporte adecuado, dicho espaciamiento se vería verí a alterado y podría haber

"canalizaciones" "canalizac iones" en el flujo fluj o de agua causando

una baja en la funcionalidad de la Torre. Las rejillas soportes para las barras son hechas normalmente de Fibras de Poliéster reforzado y las barras de PVC, Polipropileno, Polipropil eno, Polietileno, o Madera Tratada.

5.5 Principales Principal es factores que afectan afectan a una una torre de enfri enfriamiento. amiento. Los componentes de las torres de enfriamiento son hechos de metal, madera o plástico. Todos ellos pueden ser afectados por la s condiciones a las cuales están expuestos: Los componentes hechos de metal son susceptibles a la corrosión y tienen una vida operativa (estimada) de 12 a 15 años. Las torres de madera son más resistentes que las metálicas a la corrosión y al crecimiento microbiológico. micr obiológico. Tienen un periodo de de uso útil de hasta 20 años.

Las torres plásticas son

resistentes a ácidos, ácidos, bases, sales, ataques microbiológicos, microbiológic os, oxidación y pueden tener una vida vi da operativa de más de 20 años21 . Para mantener una Torre de Enfriamiento Enfri amiento en niveles óptimos se requiere una rutina efectiva efecti va de mantenimiento. La eficiencia operativa se afecta por llos os factores siguientes: siguientes: Contaminación: Contaminaci ón:

Los contaminantes contami nantes del aire son depositados en el agua durante la fase

evaporativa. Al incrementarse incrementarse la efectividad en la operación, la transferencia de los contaminan contaminantes tes del aire al agua también se incrementa, lo cual tiende a disminuir la efi eficiencia ciencia de la torre. El crecimiento de algas, hongos y bacterias también puede afectar la eficiencia de la operación. Todos los ingredientes necesarios para el crecimiento biológico (temperatura, humedad, luz solar, oscuridad, nutrientes) están presentes en un sistema de recirculación abierto. Estos organismos pueden corroer metales, madera, recubrir interiores de intercambiadores de calor y en general mantener el sistema de enfriamiento enfriami ento sucio 5. 21. -Minnesota Technical Assis Assistance tance Program. (1995).:" Reducing Water Usage with Coo Cooling ling Towers"; Towers"; Tech. Report.; U.S.A. 6.-Center for Applied Science,The. http://www.cti.org/tech_papers.shtml

(1996):

"Cooling

Tower-

W hat

it

does?",

U.S.A.

16

 

 

  Sólidos Disueltos:

Los sólidos disueltos del agua evaporada son concentrados en el agua

que permanece en la torre. Las principales sales minerales y gases disueltos en el agua consisten de Calcio y Magnesio en forma de Carbonatos y Bicarbonatos, Cloruros, Sulfatos, Silicio, Oxígeno y Bióxido de Carbono. Controlar el nivel de sólidos disueltos es un requerimiento muy importante para la correcta operación de la torre. Cuando el nivel de sólidos disueltos se reduce, el potencial de formación de incrustaciones y corrosión también se disminuye. Al incrementarse el contenido puede favorecerse la formación de incrustaciones de sales y sólidos en la superficie de intercambiadores de calor disminuyendo disminuyen do así la eficiencia efic iencia de la torre de enfriamiento. La principal causa de desgaste y erosión en bombas, intercambiadores de calor, tuberías y resto del equipo auxiliar lo constituyen partículas más pesadas que el agua. Dondequiera que el flujo de agua es forzado a cambiar de dirección, las partículas pesadas tienden a mantenerse en su proceso inicial e inciden en las paredes del equipo. La energía de su choque es proporcional a su velocidad vel ocidad al cuadrado y a su tamaño elevado a una potencia potencia entre 4 y 5. El mayor daño es causado por partículas con largos periodos de sedimentación que les permiten mantenerse en suspensión.

Estas partículas son de tamaños entre 20 y 200 mm .

El control del nivel de sólidos disueltos se da con la descarga continua de un porcentaje de agua a través de un proceso llamado "purga", y de un reabastecimiento con agua relativamente pura o "reemplazo". Es necesario, también la adición de algunos químicos para controlar la incrustación, corrosión corrosió n y crecimiento microbiológico. Otra técnica efectiva empleada para disminuir la carga de sólidos es instalar un filtro en un flujo lateral de recirculado de la torre. Aunque es difícil justificar el costo para cualquier tipo de filtración. Un filtro para torre con rango de filtración de 2 micrones oscila alrededor de 20 000 USD ya instalado 8. De esta manera se hace evidente la necesidad de un tratamiento adecuado a fin de minimizar los factores de riesgo que afectan a los componentes de la torre de enfriamiento.

8.Center for Applied Science, The. http://www.cti.org/tech_papers.shtml

(1996): "Fountains-W "Fountains-What´s hat´s W rong with Chlorine and Ozone?",

U.S.A. U.S.A .

17

 

 

 

5.6 Sistemas de tratamiento tratami ento de Agua Lo anteriormente comentado hace evidente la necesidad de un buen tratamiento al agua de recirculación en un sistema de enfriamiento, que debe, entre otras cosas: - Evitar Evit ar la corrosión - Evitar Ev itar incrustación de sales. sales. - Mantener el agua en condiciones no atractivas para el crecimiento biológico. Con esto se puede lograr: Prolongar la vida útil del sistema y equipo de enfriamiento. Evitar o disminuir paros imprevistos por mantenimiento. Y aumentar o mantener la eficiencia en el sistema de enfriamiento. Un factor importante que debe tomarse en consideración para asegurar un mantenimiento satisfactorio de las torres es el efecto de cualquier tratamiento de agua sobre los materiales usados en la construcción de la torre y su equipo auxiliar

24

, ya que frecuentemente el uso de

químicos para limpiar o eliminar otros químicos genera nuevos nuevos contaminantes 9.  A continuación continuación se expone una serie de tratamientos alternativos para el agua de las torres, sus beneficios y posibles inconvenientes.

5.6.1 Ozono El tratamiento del agua con gas ozono ha ganado popularidad en la industria en los últimos 20 años. La razón: El Ozono es un agente oxidante más fuerte y seguro que el el cloro.Su potencial de oxidación (-2.07 V) es mayor que la del ácido hipoclorito (-1.49 V) o el cloro (-1.36 V) El ozono puede ser obtenido a partir del aire seco y del oxígeno pasando estos gases a través de un campo eléctrico o un alto potencial suficiente sufici ente para generar una "descarga corona" entre los electrodos. Luz ultravioleta y radiación de longitud de onda corta pueden también causar la conversión conversi ón de O2 a O3 .Los generadores de ozono requieren agua de enfriamiento enfriamient o para remover remov er el exceso de calor que se produce (más del 80 % de la energía sumini suministrada strada se convierte convi erte en calor).

24.- Kenney, Ray. (1983).: "Ozonation "Ozonation a ass Cooling Tower Water Treatme Treatment; nt; A Pilot Study". Tech. Report., IBM TR-20.0430; 18

 

 

December. U.S.A. 9.- *-Bac-Pritchard, *-Bac-Pritc hard, Inc. (1984): "S "Series eries 4008 W ood Cooling Towers"; Tech. Report.; U.S.A.

Debido a la energía eléctrica requerida, la generación de ozono no es un proceso energéticamente eficiente. efici ente. Un valor común com ún para un generador generador alimentado por aire es de 15 a 26 Kw por Kg de O3 obtenido

25

. El ozono es altamente altament e inestable y debe ser generado generado  in

situ .

No deja residuos o

subproductos, excepto oxígeno y una mínima mínim a cantidad de dióxido dióxi do de carbono y agua . La descomposición del ozono de acuerdo a Miller (1978) es: O3 + H2O

= HO3  + OH

HO3  + OH

= 2HO2 

O3  + HO2  =

HO + 2O2 

HO + HO2 = H2O +O2  Los radicales libres Hidróxido y Dióxido de hidrógeno (H2O y HO) reaccionan con una variedad de impurezas tales como metálicas, materia orgánica incluyendo microorganismos, hidrógeno y iones de hidrógeno. Las posibles ventajas ventaj as del uso del Ozono

en una torre de de enfriamiento enfriam iento son:

1.- Control más efectivo efectiv o de bacterias. 2.- Control del acumulamiento de residuos biológicos (biofouling). 3.- No hay problemas de desechos o residuos peligrosos. 4.- Elimina Elimi na o reduce grandemente la necesidad de la purga. 5.- Disminuye la incrustación en las superficies de los intercambiadores de placas. 6.- No hay incremento en los índices de corrosión. El Ozono es un germicida más potente que el hipoclorito por factor de 10 a 100 y desinfecta 3,125 veces más rápido que el cloro 22. El ozono no solo desinfecta: El ozono "mata" virus en aguas de desecho, donde el cloro no lo hace. También oxida compuestos orgánicos e inorgánicos, remueve compuestos causantes de olores y colores y neutraliza la carga superficial de los sólidos suspendidos. Otra razón por la cual el ozono ha ganado popularidad sobre el cloro es la seguridad: El olor del ozono lo hace rápidamente notable, pero el olor no lo hace necesariamente peligroso.

Exposiciones Exposici ones a

concentraciones de 1000 ppm de ozono por 30 segundos puede tener efectos irritantes, pero una exposición equivalente equivalente de gas cloro normalmente es fatal .

22.- Hensley, John C. (1992).: "Maximize Tower Po Power". wer". Chemical Engine Engineering, ering, Fe February. bruary. pp 74-82. 25.- Kern, Donald W . (1991).: "Procesos de Transferencia de Calor". 23a reimpresión, 1a Edición; CECSA; México. Cap.17. 19

 

 

  La experiencia ha demostrado que niveles de 0.3 mg/l de ozono al máximo flujo de agua recirculante es adecuado en la mayoría de los casos. La vida media del ozono en el agua de una torre de enfriamiento a pH 8 es aproximadamente 30 minutos y 1 minuto a pH 9.5. Bajando el pH substancialmente se incrementa la vida efectiva del ozono .La solubilidad del ozono en agua se incrementa en función de la presión a la cual el gas es aplicado. Esta variable se puede optimizar por el uso de artefactos tales como mezcladores mecánicos, difusores, inyectores, mezcladores Vénturi, etc. Las concentraciones de ozono en las zonas de contacto varían entre 100 y 2000 ppm. Sin embargo, debido a que el ozono es corrosivo a los metales y dañino a los humanos en concentraciones altas, no se se debe permitir permit ir el escape de gas sin tratar. La La Oficina para la  Administración de la Seguridad Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Estados Unidos (OSHA), establece una concentración máxima de 0.1 ppm en el venteo. Por lo cual, todo el ozono que se libera a la atmósfera atmósfer a pasa pasa primer primero o por por un proceso de “destrucción" que puede puede ser ser catalítica, catalít ica, térmica, térmica-catalítica o carbón activado.

5.6.2 Cloro Desde el inicio del siglo XIX, la clorinación ha sido práctica estándar para la destrucción de microorganismos patógenos. Tal aceptación se debe a su gran poder germicida en comparación con otros conocidos germicidas germic idas .

En los últimos últim os años el uso del cloro se ha div diversifi ersificado cado

abarcando desde las aguas para uso humano hasta el agua circulante de los sistemas de enfriamiento. enfriam iento. La prevención prevenci ón o eliminación elim inación de pérdidas de transferencia transferenci a de calor a través trav és del control de la formación form ación de incrustaciones incrustaci ones o recubrimiento recubrim iento

interno en las unidades

intercambiadoras intercam biadoras de calor por medio de la clorinación ha sido un éxito en numerosas plantas industriales . El proceso de eliminación elim inación de dichos recubrimientos recubrim ientos mediante

la clorinación clorinac ión se basa en el

reconocimiento de que la mayoría de dichos depósitos en la superficie interna de intercambiadores (generalmente sitios de baja temperatura), tienen origen orgánico; acumulados por la acción de algas y bacterias bacterias . Estudios realizados por Clark en 196710  señalan un tipo de corrosión causada por una bacteria reductora de sulfatos, la cual puede elimi eliminarse narse mediante la cloración.

10.- Broughton, Jack. (1994 ): "Process Utility Systems, Introduction to Design, Operatio Operation n a and nd Mantenance". Institut Institution ion of 20

 

 

Chemical Engineers; U.S.A.; secc. 11 and 12. U.K.

Cuando se aplica el cloro al agua, una parte reacciona con materia orgánica presente, con gases disueltos, quizás algunas sales sales inorgánicas, aceites, etc. La cantidad de cloro requerido para satisfacer estas reacciones es conocido como la demanda de cloro en el agua y no es un factor constante.

El exceso o cloro residual disponible después de satisfacer estas demandas

(expresado en ppm) constituye el criterio de esterilización y se debe manifestar dicha demanda en relación al tiempo de contacto y el residual mantenido. Es necesario hacer un análisis de demanda de cloro antes de establecer un sistema de dosifi dosificación. cación. El exceso de cloro puede dañar la madera y otros materiales materi ales orgánicos

de una torre de

enfriamiento. Por lo cual debe ser añadido intermitentemente sin exceder 1.0 ppm evitando también altas concentraciones en el punto de dosificación que puedan bajar los valores de pH incrementando así los riesgos de corrosión. Por ésta razón el análisis exacto de cloro residual es el factor más importante en el tratamiento del agua. Una determinación mayor que la real causa un insuficiente insufic iente control biológico. Mientras que en en el caso contrario los residuos de cloro tienen una severa acción corrosiva. corrosiv a. son

Las técnicas más comunes utilizadas utili zadas para análisis de cloro residual

métodos colorimétricos colorimétricos utilizando referencias o fotómetros. Los Los métodos colorimétricos

pueden tener interferencias. Uno de los métodos más exactos para la medición de cloro libre y residual es el método de de titulación titul ación amperomética amperomét ica - D1253, ASTM Standards, 196618. Los equipos equipos de cloración cloraci ón deben contar con accesorios suficientes sufici entes para asegurar asegurar la correcta dosificación del gas y la mezcla correcta con el agua circulante. Además de requerir sistemas de alarma en caso de fuga del gas, ya que

éste ataca las mucosas y una sobre-exposici sobre-exposición ón

usualmente usua lmente es fatal.

5.6.3 Otros sistemas de tratamiento tratami ento de agua. Existen referencias acerca de otros tratamientos alternativos para agua de torres de enfriamiento.  Aunque  Aunqu e la mayoría están en fase de prueba y/o no contemplan el manejo m anejo de volúmenes v olúmenes grandes grandes de agua como los requeridos por una torre de enfriamiento. enfriam iento. Algunos de ellos ellos son: FLOCULACION ELECTROQUIMICA: ELECTROQUI MICA: Es el proceso de aplicar una corriente eléctrica directa o alterna, y con una variación en la intensidad del voltaje a unos electrodos en contacto con el agua, lo cual provoca la precipitación de sólidos suspendidos y/o disueltos en flóculos o cóagulos de tamaño suficiente para ser removidos del líquido por filtración.

18.- Clark, C.L. and Nungester, W.J W.J.. (1968).: "Bacterial Co Corrosion rrosion o on n Coo Cooling-water ling-water Pipe Pipes". s". W Wallace allace and Tiernan Inc., Tech. 21

 

 

Report. U.S.A.

SONOQUIMICA: Se emplea ultrasonido (350 a 550 KHz), el cual trabaja en burbujas inducidas por la cavitación. Estas burbujas se llenan con gases y vapor, crecen e implotan violentamente cuando alcanzan una resonancia crítica. crític a. El colapso es tan rápido dentro de la burbuja alcanzando 3500- 4900 ºK y presiones de 700 - 900 bar. Bajo éstas condiciones las moléculas molécul as se vaporizan vapori zan en las burbujas así como los compuestos presentes en las inmediaciones, sufriendo reacciones comparables a aquellas por altas temperaturas (Ultra-High (Ultra-Hi gh temperature combustion). La reacción de cavitación cav itación puede destruir el material o cápsula que que cubre bacterias, virus vi rus y otros parásitos, exponiendo así sus ácidos ácidos nucleicos a la destrucción.

22

 

 

  6.-Descripción del Problema

Los costos excesivos en el mantenimiento de las torres dieron lugar a la pregunta de si el sistema de tratamiento era el adecuado, y más aún, si éstas estaban realmente trabajando en las optimas condiciones de operación. En apariencia siempre fueron un equipo que requería poca o nula atención y cuyos costos de operación se consideraban, si bien excesivos, como normales. De esta manera se estableció un programa de análisis operativo y de costos a fin de evaluar y de paso generar propuestas de optimización de las mismas. La propuesta de trabajo se resume en los puntos siguientes: 1.- Determinar la eficiencia operativa de las torre en las condiciones actuales con respecto a las condiciones de diseño. 2.-Identificar el costo de operación de las mismas. 3.-Determinarr la eficacia en el actual tratamiento químico de la torre. 3.-Determina 4.-Presentar propuestas de optimización. 7.-Metodología de Solución 1.-Recopilación 1.-Recopilac ión bibliográfica bibliográfi ca y contacto con compañías especializadas especializ adas en el ramo a fin de contar con las bases suficientes para evaluar el desempeño del equipo. 2.-Recopilación y evaluación de registros de flujos y temperaturas involucradas en el proceso de la torre, así como el establecimiento de parámetros para para determinar la eficiencia operativa, relación de concentración, aproximación a t W y balance de masa. 3.-Determinación 3.-Determi nación del costo de operación, considerando el consumo de energía empleada empleada en el funcionamiento normal de la torre, la erogación por concepto de reactivos químicos utilizados y el gasto de agua de reposición considerada como insumo principal. 4.- Presentar opciones tendientes a la optimización optimi zación de la eficiencia efic iencia operativa y reducción

de

costos de operación y mantenimiento.

23

 

 

  8. Resultados y Análisis. El análisis operativo esta constituido por un balance de masa en el cual se determinan todos los flujos fluj os

de entrada y salida de de la torre ( ver diagrama

siguiente). Se incluye además además la

determinación de una serie de factores mencionados a continuación:

I.- TASA DE RECIRCULACIÓN RECIRCULACI ÓN

(Qc).:

El flujo fluj o de agua de enfriamiento enfriam iento que se bombea a

través de todo el circuito de enfriamiento de la planta, que por lo general enfría un cierto número de cambiadores. Normalmente Qc puede estimarse a partir de los datos de placa de identificación de las bombas de recirculación; sin embargo, las mediciones reales son más exactas. En este caso se realizó con un instrumento sónico de medición. II.-DIFERENCIA DE TEMPERATURA

( T).:

Este término se refiere a la diferencia diferencia entre la

temperatura promedio del agua que regresa a la torre desde los intercambiadores de la planta (T1) y la temperatura promedio del agua después de la evaporación (T2) en estanque de la torre. III.-REEMPLAZO III.-REE MPLAZO

(M).:

Es el flujo de agua requerido para reemplazar el agua perdida por 24

 

 

evaporación evaporaci ón más la que se pierde por la purga, por el arrastre de la torre, y por por otras pérdidas variadas. IV.-PURGA (B).:

Puesto que el valor val or de agua pura se descarga por evaporación, evaporaci ón, los sólidos

disueltos y suspendidos que quedan atrás se concentran si no hubiera otra pérdida de agua que la evaporación. evaporaci ón.

Estos sólidos se concentrarían hasta formar form ar una salmuera que causaría

incrustaci ón. Para compensar esto, se sangra incrustación. sangra un flujo fluj o regulado del sistema de recirculación, recircul ación, esta purga (B) se calcula y se controla para remover sólidos a la misma mism a tasa a la que se introducen por el reemplazo. Existen otras pérdidas no reguladas del sistema, una es el briseo, otras son las filtraciones, a veces deliberadas pero accidentales por lo general. Estas se incluyen en el cálculo de la purga total. V.- RELACION DE CONCENTRACION CONCENTRACIO N (RC). :

El reemplazo que entra a un sistema de

agua de enfriamiento enfriam iento de de recirculación recircul ación contiene impurezas impurez as disueltas. El agua de evaporación evaporaci ón produce vapor puro de agua, dejando atrás estas impurezas. La relación de las concentraciones de sales del agua de recirculación (Cb) y las de reemplazo (Cm) es la relación de concentración. RC = Cb / Cm Puesto que los sólidos que entren deben ser iguales a los que salen: M x Cm = B x Cb Donde M es el flujo de reemplazo y B representa la pérdida de agua concentrada, por lo tanto, la relación de concentración es también RC = M VI.- EVAPORACION (E) .: Es el agua perdida a la atmósfera atmósf era en el proceso de enfriamiento. enfriam iento. La tasa de evaporación depende de la cantidad de agua que se esté enfriando

(QC) y de la

diferencia diferenci a de temperatura (AT). Para evaporar ev aporar un Kg de agua se necesitan unas 600 600 calorías, que bastan para enfriar enfriar 100 Kg de agua 6°C. Por consiguiente, por cada 6°C de efecto refrigerante se pierde aproximadamente el 1% de agua de evaporación. La cantidad de evaporación que puede tener una torre de enfriamiento está limitada por la humedad relativa del aire, la evaporación se determina mediante la formula siguiente: siguiente: E = Qc x

( T1 - T2 ) 560

VII.- BRISEO (Bo).:

Aunque el agua de evaporación evaporaci ón es pura algunas gotas se escapan como 25

 

 

niebla a través del equipo de evaporación. evaporaci ón. La pérdida por briseo más común es cuando ésta se localiza localiz a en el intervalo interval o de 0.05 al 0.20% de pérdida basada en la tasa de recirculación recirc ulación (Qc). El Briseo se determina mediante la fórmula siguiente. siguiente. Bo = M - B - E VIII.- APROXIMACION.APROXIMACION.- La diferencia entre la temperatura del líquido saliente y la temperatura de bulbo húmedo húmedo del aire entrante ( T2 - Tw ), llamada "la aproximación aproximaci ón mediante la temperatura de bulbo húmedo", es una medida de la fuerza motriz disponible para la difusión en la parte terminal inferior del equipo. En el diseño de torres de enfriamiento por lo común se especifica que esta debe estar entre 2.5°C y 5°C, con Tw colocada en la "temperatura de bulbo bulbo húmedo al al 5 %". (La temperatura de bulbo húmedo que solo el 5 % de las veces excede el promedio durante el verano)  Aproximación = ( T2 - Tw ) IX.- CARGA DE CALOR (Q).: El tamaño y el costo de una torre de enfriamiento enfriam iento es proporcional a la carga de calor (Q), que es la cantidad de calor que la torre eliminará de un flujo de agua circulante. No obstante de que la adecuada selección del tamaño de la torre establece el equilibrio de las temperaturas a la cual la torre "eliminará" una cantidad de calor dada en el flujo de entrada, la actual carga de calor (Q) es determinada por el proceso al cual sirve actualmente. El tamaño de la torre es entonces establecido por la cantidad total de calor que debe ser removido del sistema por unidad de tiempo: Q = L XR Donde: R = Rango o diferencia diferenci a entre la temperatura de agua de entrada menos temperatura agua fría de salida. (°F) L = Flujo másico del agua agua circulante circulante en en la torre. torre. (lb./min.) Q = Carga de calor. (Btu/min.). Nota:

Para la determinación determinaci ón del diferencial diferenci al de temperatura, acercamiento a la temperatura de

bulbo húmedo y otros parámetros,

se realizó un muestreo de temperaturas y humedades

relativas relativ as con termómetros termómetr os digitales digital es y psicrómetros de aspersión, además de hab haberse erse recurrido a una base de datos de la Comisión Nacional del Agua.

26

  

 

 

8.1.- Análisis comparativo comparati vo de condiciones de operación Todos los puntos mencionados en el apartado anterior de fundamento se aplicaron para ambas torres de enfriamiento, cuyos resultados se muestran en la siguiente tabla comparativa:

ANALISIS COMPARATIVO DE TORRES DE ENFRIAMIENTO CONDICIONES DE OPERACIÓN FACTOR LINEA I LINEA II Tasa de Recirculación (Qc) 1168.836 m3/Hr 919.271 m3/Hr   ( ) ∆Τ Diferencia Media de Temperaturas 5.28 °C 6.23 °C Reemplazo (M) 22.737 m3/Hr 19.727 m3/Hr   Purga (B) 7.5 m3/Hr 7.6 m3/Hr   Relación de concentración (RC) 3.0316 2.596 EBvriaspeooración Aproximación a Tw Area transversal de la Torre Volumen Tina de recepción Altura de la torre (Empaque) Carga de Calor  Diiámetro de la chimenea  D Celdas por Torre

((EB)o) (t) (TW 5%)

(Q)

114..02210655 3 120.5008 141.161 4.52 6,1 ,1661.6 .600 4.24 2

m m33//H Hrr °C m2 m3 m Mcal Mcal/H /Hrr m

110..920216 m m3 Hrr     m33//H 2.34 °C 121.1692 m2 111.1075 m3 3. 6 m 5,7 ,7115.0 .077 Mcal/Hr  l/Hr  4.24 m 2

8.2.- Análisis de eficiencia Térmica Por cada gpm de agua agua enfriada por una torre, el rango de enfriamiento y la aproximación a la temperatura de bulbo húmedo, establecen un Grado de Capacidad Térmica (“Rating Factor”). John C. Hensley (Marley Cooling Tower Company)  13  proporciona una serie de gráficas en las cuales se puede obtener un determinado Grado de Capacidad Térmica para un rango y una aproximación aproxim ación dados. Las Unidades de Capacidad son entonces entonces obtenidas por el producto del Grado de Capacidad Térmica y el flujo de agua de recirculación: Unidades de Capacidad

=

gpm

x

Grado de Capacidad Térmica Térmi ca

Con los datos de diseño y los obtenidos en el muestreo de prueba, prueba, obtenemos las Unidades de Capacidad Requeridas y las Disponibles, respectivamente. Capacidad de la Torre = Unidades de Capacidad Disponibles

x

100 27

 

 

 

Unidades de Capacidad Requeridas Sin embargo, debido a que los chequeos de prueba rara vez son realizados con los ventiladores

operando a la potencia de diseño (bhp), es necesario hacer un ajuste a la variación en el flujo de aire (o potencia del ventilador). El rango de aire varía directamente con el rango de agua y también con la raíz cúbica de la potencia del ventilador. (Para unos valores constantes de temperatura de agua caliente, agua fria y de bulbo húmedo).  Ajuste a gpm gpm de prueba prueba = gpm x (bhp diseño diseño ventilador) ventilador) 1/3 (bhp prueba ventilador) 1/3  Aplicando el procedimiento procedimiento anterior a los datos datos de la Torre Torre Línea I:

TORRE LINEA I Factor Recirculado Agua Caliente Agua Fría Bulbo Húmedo Rango Aproximación Potencia del ventilador

(gpm) (°F) (°F) (°F) (°F) (°F) (bhp)

Diseño 4000 104.5 86.5 80 18 6.5 80

Prueba 5147 98.24 88.7 83.3 9.5 5.4 78

Primeramente obtenemos el ajuste de gpm de prueba:  Ajuste a gpm gpm de prueba prueba = gpm x (bhp diseño diseño ventilador) 1/3 1/3 (bhp prueba ventilador) 1/3 Sustituyendo: =  Ajuste de gpm

=

5147 x

(80)1/3 / (78)1/3

5278.97 5278.97 gpm

Con los datos de Rango, Aproximación y Búlbo húmedo de prueba, obtenemos el Grado de Capacidad Térmica Térmic a en Gráficas Gráfi cas de John Hensley. Grado de Capacidad Térmica =

0.97

Unidades de Capacidad de la Torre = gpm x Grado de Capacidad = 5278.97 5278.97 gpm x 0.97 Unidades de Capacidad (Disponibles) ( Disponibles) = 5120.605 28

 

 

  Con los datos de Rango, Aproximación y Búlbo húmedo de diseño, obtenemos el Grado de Capacidad Térmica en Gráficas Gráfi cas de John Hensley. Grado de Capacidad Térmica =

1.34

Unidades de Capacidad de la Torre = gpm x Grado de Capacidad = 4000 4000 gpm x 1.34 Unidades de Capacidad (Requeridas) ( Requeridas) = 5360.0 De esta manera: Capacidad de la Torre

=

Unidades de Capacidad Disponibles

x

100

Unidades de Capacidad Requeridas Sustituyendo: Capacidad de la Torre

=

5120.605

x

100

5360.0 Capacidad de la Torre = 95.54 %

Procediendo de igual forma para línea II:

TORRE LINEA II Factor Recirculado Agua Caliente Agua Fría Bulbo Húmedo R Aparnogxoimación Potencia del ventilador

(gpm) (°F) (°F) (°F)

Diseño 6870 105.5 92.5 80

Prueba 4047 98.6 87.44 83.3

(°F) (bhp)

1123.5 50

141.2.21124 50

Primeramente obtenemos el ajuste de gpm de prueba:  Ajuste a gpm gpm de prueba prueba = gpm x (bhp diseño diseño ventilador) 1/3 1/3 (bhp prueba ventilador) 1/3 Sustituyendo: =  Ajuste de gpm=

4047 x

(50)1/3 / (50)1/3

4047 gpm gpm

Con los datos de Rango, Aproximación y Búlbo húmedo de prueba, obtenemos el Grado de Capacidad Térmica Térmic a en Gráficas Gráfi cas de John Hensley. 29

 

 

 

Grado de Capacidad Térmica Térmi ca =

1.41

Unidades de Capacidad de la Torre = gpm x Grado de Capacidad = 4047 gpm x 1.41 Unidades de Capacidad (Disponibles) (Di sponibles) = 5706.27 Con los datos de Rango, Aproximación y Búlbo húmedo de diseño, obtenemos el Grado de Capacidad Térmica en Gráficas Gráfi cas de John Hensley. Grado de Capacidad Térmica =

0.617

Unidades de Capacidad de la Torre = gpm x Grado de Capacidad = 6870 6870 gpm x 0.617 Unidades de Capacidad (Requeridas) ( Requeridas) = 4238.79 De esta manera: Capacidad de la Torre

=

Unidades de Capacidad Disponibles

x

100

Unidades de Capacidad Requeridas Sustituyendo: Capacidad de la Torre

=

5706.27

x

100

4238.79 Capacidad de la Torre = 134.62 %

30

 

 

 

31

 

 

9.0.-

Determinación Determi nación de costos de operación

Dentro de los gastos de operación se consideran: a).-Reactiv os químicos químic os para tratamiento tratami ento del agua agua de recirculación. recircul ación. b).- Erogación por concepto de agua de reposición como insumo principal. c).- Consumo de energía eléctrica.

9.1 Reactivos: El agua "lava" constantemente el flujo de aire que circula a través de la torre, atrapando todo tipo de material extraño. Además, al ser la evaporación el modo primario de operación de la torre tenemos que cualquier sólido tiende a concentrarse progresivamente en la torre. Si añadimos a esto los problemas de formación de espumas y el crecimiento de algas y la corrosión al material de la torre, realmente notaremos que es indispensable un control sobre ellos para el adecuado funcionamiento de la torre. Es necesario, pues, añadir al agua circulante una serie de sustancias floculantes, microbicidas, algicidas, dispersantes, inhibidores, estabilizadores de pH, etc., originando un costo, a veces excesivo, de operación. En esta planta se utilizan utili zan una serie de de reactivos reactiv os químicos que se agregan al agua circulante circul ante cada uno con la dosificación adecuada proporcionada por el proveedor A. Para Línea I tenemos:

COSTO MENSUAL POR CONSUMO DE REACTIVOS REACTIVO 3307 450 520 591 511 587

CONSUMO 2080 LLtt/mes 450 LLtt/mes 135 LLtt/mes 400 LLtt/mes 22 Lt/mes 160 LLtt/mes

$ $ $ $ $ $

LINEA I COSTO 1.231 USD/L 1.497 USD/L 2.111 USD/L 3.678 USD/L 5.266 USD/Kg 4.508 USD/Kg

COSTO TOTAL MENSUAL

COSTO MENSUAL $ 2,560.320 USD $ 673.598 USD $ 284.979 USD $ 1,471.217 USD $ 115.852 USD $ 721.258 USD $

5,827.224 USD

 

32

 

 

  Para línea II: COSTO MENSUAL POR CONSUMO DE REACTIVOS LINEA II CONSUMO COSTO COSTO MENSUAL REACTIVO 3307 450 520 591 511 587

2080 LLtt/mes 900 LLtt/mes 320 LLtt/mes 640 LLtt/mes 22 Lt/mes 408 LLtt/mes

$ $ $ $ $ $

1.231 1.497 2.111 3.678 5.266 4.508

USD/L USD/L USD/L USD/L USD/Kg USD/Kg

COSTO TOTAL MENSUAL

$ $ $ $ $ $

2,560.320 1,347.196 675.505 2,353.948 115.852 1,839.209

USD USD USD USD USD USD

$

8,892.030 USD

 

9.2 Costos de Operación Dentro del costo del agua de reposición para la torre se consideró: 1).-Consumo energético de las bombas empleadas para el suministro desde el pozo profundo a la torre de enfriamiento. (Ver diagrama de Distribución de agua). En este se considera la capacidad de cada bomba utilizada utili zada (m3/Hr) y el volumen de agua (m3), que fue necesario bombear para la reposición de la torre; con ésto obtenemos un tiempo estimado (hr) de trabajo de cada bomba, lo cual junto con el consumo energético de dicho motor (Kw/hr) nos da un costo en base al precio de cada Kwhr especificado por la Comisión Federal de Electricidad. 2).-Costo del agua cruda. Este constituye el costo por m 3 de agua que es asignado por la Comisión Nacional del Agua. 3).-Costo del tratamiento del agua de reposición. a).-Consumo de sal (NaCl) para la regeneración de los suavizadores. b).-Consumo de energía eléctrica en suavizadores. Se calculan cuantos ciclos de trabajo de un suavizador se necesitan para tratar el total del agua necesaria para la reposición. Cada ciclo es de 130 m 3 de agua a tratar y al final de cada uno se 33

 

 

hace una regeneración con salmuera (NaCl), cuyo costo también se calcula así como el consumo energético de las bombas empleadas. 4).- Costo energetico para la operación de las torres de enfriamiento.  Aquí se incluye la erogacion erogacion por concepto de consumo consumo de energia de las bombas y ventiladores que mantinen funcionando las torres de enfriamiento, exceptuando las comprendidas en los puntos anteriores.

1.- CONSUMO ENERGETICO DE LAS BOMBAS EMPLEADAS PARA EL SUMINISTRO DE  AGUA TRATADA A TORRE DE ENFRIAMIENTO ENFRIAMIENTO LINEA I.

Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba

CONSUMO ENERGETICO PARA SUMINISTRO DE AGUA DE REPOSICION TORRE LINEA I Equipo Capac Capacida idadd de Bombe Bombeoo Gasto Gasto Me Mens nsual ual en en Torre Torre Consumo Energético Pozo Profundo 296.136 m3 m3/Hr 16916.328 m m33/mes 46.56 KW KW/Hr AAggua Cruda Cisterna LI 162.18 16916.328 52.42 AAggua Tratada Cisterna LI 95.61 16916.328 41.19 Salmuera Concentrada 7.02 106.6119 5.24 Sa Salmuera Alim a Suavizadores 1.232 106.6119 3.37 COSTO TOTAL=

Costo Mensual 114.3658 U USSD/Mes 235.1117 313.3740 3.4219 12.5399 678 678.813 .81344 USD/Mes USD/Mes

2.- CONSUMO ENERGÉTICO PARA OPERACIÓN DE TORRES DE ENFRIAMIENTO LINEA I

Equipo Ventilador celda 1 Ventilador celda 2 Bomba recirculación 1 Bomba recirculación 2

CONSUMO ENERGETICO PARA OPERACIÓN TORRE LINEA I Carga mensual Consumo Energético 720 Hr/Mes 32.2 KW/Hr 720 22.46 720 82.38 720 78.63

Bomba recirculación filtro purificador

720

3.2 COSTO TOTAL =

Costo Mensual 996.912 USD/Mes 695.3616 2550.485 2434.385 99.072 6776.215 6776.2 15 USD/Mes USD/Mes 34

  

 

  CONSUMO

TOTAL DE

ENERGIA ELECTRICA PARA EL FUNCIONAMIENTO DE

LA

TORRE DE ENFRIAMIENTO LINEA I

COSTOS TOTAL DE OPERACIÓN TORRE LINEA I Insumo Consumo Costo Agua cruda empleada para reposición 16,916.33 m3 m3/Mes 0.083 U USSD/m3 Sal para regeneración Suavizadores 32.6811 To Ton/Mes 130 US USD/Ton Consumo Energético para suministro de agua de reposición Consumo energético para Operación Consumo reactivos químicos para tratamiento COSTO TOTAL OPERATIVO TORRE LINEA I =

$ $ $ $ $ $

Costo Mensual 1,404.06 USD/Mes 4,248.54 678.81 6,776.22 5,827.22 18,934.85 USD/Mes

1.-CONSUMO ENERGETICO DE LAS BOMBAS EMPLEADAS PARA EL SUMINISTRO DE  AGUA TRATADA A TORRE DE ENFRIAMIENTO ENFRIAMIENTO LINEA II.

Equipo mbbaa BBoom Bomba Bomba Bomba Bomba

CONSUMO ENERGETICO PARA SUMINISTRO DE AGUA DE REPOSICION TORRE LINEA II Capacidad de Bombeo Gasto Mensual en Torre Consumo Energét ico

APgouzoa PCrroufduandCoisterna LI Agua Tratada Cisterna LI Agua Tratada Cisterna LII Salmuera Concentrada Salmuera Alim a Suavizadores

219662.1.1386 m m33/Hr 95.61 46.44 7.02 1.232

m3/mes 1144667766 m3 14676 14677 92.4927 92.4927 COSTO TOTAL=

KW/Hr 5426..4526 KW 41.19 19.47 5.24 3.37

Costo Mensual USD/Mes 20939..92714957 US 271.8721 264.5937 2.9687 10.8792 $ 853.51 USD/Mes

35

  

 

2.- CONSUMO ENERGÉTICO ENERGÉTICO PARA OPERACIÓN DE TORRES DE ENFRIAM ENFRIAMIENTO IENTO LINEA II

CONSUMO ENERGETICO PARA OPERACIÓN TORRE LINEA II Carga mensual Consumo Energético

Equipo Ventilador celda 1 Ventilador celda 2 Bomba recirculación 1 Bomba recirculación 2 Bomba recirculación filtro purificador

CONSUMO

TOTAL DE

720 Hr/Mes 720 720 720 720

22.46 KW/Hr 21.71 89.87 56.17 3.2 COSTO TOTAL =

Costo Mensual 695.3616 USD/Mes 672.1416 2782.3752 1739.0232 99.072 $ 5,988.0 USD/Mes

ENERGIA ELECTRICA PARA EL FUNCIONAMIENTO DE

LA

TORRE DE ENFRIAMIENTO LINEA II

COSTOS TOTAL DE OPERACIÓN TORRE LINEA II Insumo Consumo 14676 m3 m 3/Mes Agua cruda empleada para reposición Sal para regeneración Suavizadores 28.353 To Ton/Mes Consumo Energético para suministro de agua de reposición Consumo energético para Operaci ón Consumo reactivos químicos para tratamiento COSTO TOTAL OPERATIVO TORRE LINEA I

Costo 0.083 US U SD/m3 $ 130 US USD/Ton $ $ $ $ $ =

Costo Mensual 1,218.11 USD/Mes 3,685.89 853.51 5,987.97 8,892.03 20,637.51 USD/Mes

36

 

 

10.0.- Evaluación de los sistemas para tratamiento de Agua

Se realizaron cotizaciones cotizaci ones para dos nuevos proyectos opcionales de tratamiento (Cloro y Ozono) y se comparó el costo con la actual erogación mensual por concepto de reactivos del proveedor “A”. Las cantidades que se presentan a continuación son globales, es decir son los costos de ambas Líneas.

CLORO En el costo del presente proyecto se consideraron: . Consumo Consumo mensual de cloro gas. . Costo mensual de reactivos. . Costo del equipo instalado incluyendo equipo de seguridad. Costo del Proyecto para dos Clorinadores Wallace Wal lace and Tiernan cotizados por el proveedor “B”, incluyen periféricos e instalación instalación:: Costo Proyecto:

50,000 USD

 Además de la adición de gas cloro, se utilizan dos reactivos : un inhibidor de la corrosión corrosión y el otro para control de pH.

Costos:

Reactivo R35 R45 Cloro (gas)

Costo por tratamiento de Torre con Cloro gas Consumo Costo Total Mensual 1820 Lt/mes 0.89 USD/Lt 1619.8 USD 1200 Lt/mes 1.414 USD/Lt 1696.8 330 KKgg/mes 0.737 US USD/Kg 243.21 TOTAL = $ 3,559.81 USD/Mes  

37

 

 

 

OZONO

El costo del proyecto para los dos generadores de Ozono incluye: . Costo de Generadores instalados más equipo periférico. . Gasto mensual de energía eléctrica para la generación del ozono. Costo del Proyecto para Generadores de Ozono PCI, cotizados por el proveedor “C”, incluyen periféricos e instalación: instalación: Costo Proyecto : Para

155,000 USD

el costo mensual por por generación de ozono se se tomaron en consideración los datos

proporcionados por el fabricante del equipo de 21 y 14 lb/dia de ozono para cada una de las torres así como el consumo de 26 Kwh/lb de ozono producido.

Consumo de Ozono 77 Kg Kg/día

Costo por tratamiento de Torre con Ozono Consumo costo Energético KWH 55.11464 Kw Kwh/Kg 0.043 US USD $

Costo Total Mensual 5,485.95 USD/Mes  

COMPARATIVA DE COSTOS POR SISTEMAS DE TRATAMIENTO EN TORRES SISTEMA Reactivos Químicos Ozono Cloro (gas)

$ $

COSTO PROYECTO 155,000.00 USD 50,000.00 USD

$ $ $

COSTO MENSUAL 14,719.3 USD/Mes 5,485.95 3,559.81  

38

 

 

 

CONCLUSIONES CONCLUS IONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES Como se mencionó anteriormente, las torres de enfriamiento suelen ser tratadas con indiferencia dada su aparente simpleza de operación. Para las torres analizadas se dio el mismo caso, puesto que no había una previa previ a cuantificación cuantif icación de los costos de de operación operación desconociéndose también la eficiencia de operativa, por lo que fueron precisamente esos parámetros los evaluados en el presente trabajo. En lo que respecta a las condiciones de operación, pudimos apreciar que la Torre LI maneja una tasa de recirculación 27% mayor que el de la LII, lo que parece ser un factor decisivo para el desempeño térmico de la torre, puesto que a condiciones muy similares y temperaturas en el agua alimentada, aliment ada, la torre LII tiene un diferencial diferenci al de temperatura 8% mayor, lo que traducido a grados Celsius significa casi un grado. En el caso de los costos operativos, estos se calcularon basados en los consumos de químicos para tratamientos y en los

gastos energéticos (sin considerar los gastos anuales por

mantenimiento) mantenim iento) y pudimos observar que, en lo que respecta al costo energético, la relación costo/ capacidad difiere en ambas torres, siendo la torre LII la de mayor gasto operativo y de tratamiento. Esto pone de manifiesto la necesidad de trabajar sobre la optimización de ambas torres. Los costos que se tienen por tratamientos químicos hacen patente la necesidad de considerar opciones más efectivas y de menor costo, y en este caso, de las opciones analizadas el cloro parece ser el indicado. Aun cuando no se hace mención en el soporte teórico, el manejo del cloro conlleva numerosos riesgos, por lo que una de las sugerencias se refiere a desarrollar el sistema mas seguro posible de dosificación.

39

 

 

 

GLOSARIO

∆T

= Diferencial de temperatura.

Q = Carga de calor. M = Flujo de reemplazo. Rc = Relación de concentración. Cb = Concentración de sales en el agua de recirculación. Cm = Concentración de sales en el agua de reemplazo. tw = Temperatura de bulbo húmedo. L/G = Relación Líquido/Gas tL = Temperatura de líquido saliente. z = Altura g = aceleración de la gravedad q = tiempo Qc = flujo f lujo de alimentación a la torre. E = Flujo de evaporación Bo = Briseo B = Purga.

40

 

 

   APENDICE Gráfica 1.- Comportamiento Comportamiento diario humedad relativa. °C

%HR

Condiciones Ambientales

35 33

80

Comportamiento diario

70

31

60

29 27

50

25

40

23

30

21

20

19

Tw Td

17

% Hum.

15           0           0        :

          0           0        :

          0           0        :

          0           3        :

          0           0        :

          0           0        :

          0           0        :

          0           3        :

          0           3        :

         7

          9

          2           1

         5           1

          0           2

          3           2

          1

          3

         5

HORA % Hum. Relativa 7:00 60.5 8:00 56 9:00 47.5 10:15 38.5 12:00 28.5 13:00 32 15:30 36 19:00 54 20:00 61 21:00 61.5 23:00 63.2 0:00 64.5 1:00 68.5 2:00 68.5 3:30 70.5 4:30 74 5:30 72.5 6:30 66

Tw °C 18.88 19.63 19.83 20.42 19.68 21.02 20.63 20.98 22.17 22.26 21.13 21.07 20.72 20.43 20.09 20.39 20.28 20.06

Td °C 24.3 26 28 31 33.1 33.8 32 28 28 28 26.4 26.1 25 24.7 24 23.8 23.9 24.7  

10 0

 

41

 

 

Gráfica 2.- Comportamiento anual torre de enfriamiento Línea I. (T1,T2,DT). Comportamiento anual de Temperaturas Agua de Recirculación Torre Línea I

40 35 30 25

Entrada Salida DT

      C 20       °

15 10 5 0       E       N       E

      B       E       F

      R       A       M

      R       B       A

      Y       A       M

      N       U       J

      L       U       J

      O       G       A

      T       P       E       S

      T       C       O

      V       O       N

      C       I       D

 

42

 

 

  Gráfica 3.- Comportamiento anual torre de enfriamiento Línea II, (T1,T2,DT).

Comportamiento anual de Temperaturas Agua de Recirculación Torre Línea II

40 35 30

Entrada Salida DT

25       C20       °

15 10 5 0

      E       N       E

      B       E       F

      R       A       M

      R       B       A

      Y       A       M

      N       U       J

      L       U       J

      O       G       A

      T       P       E       S

      T       C       O

      V       O       N

      C       I       D

 

43

 

 

  Gráfica Gráfi ca 4.- Comportamiento Comportam iento anual Condiciones Ambientales Ambiental es 1992

°C

%HR

C omporta omportamiento miento anual de condiciones ambientales

35

90

1992

33 85

31 29

80

27 25

75

23

Td Tw % Hum. Hum.

21 19

70

17 65

15       E       N       E

      B       E       F

      R       A       M

      R       B       A

      Y       A       M

      N       U       J

      L       U       J

      O       G       A

      T       P       E       S

      T       C       O

      V       O       N

      C       I       D

 

Mes

 Condiciones Ambientales Año 1992 Td Tw P

% Hum.

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEPT OCT NOV DIC

°C 24.4 23.2 25.7 25.5 27.6 29 28 28.1 27.5 27.6 26.6 26.2

Relativa 77 73 78 79 81 80 84 83 86 82 74 78  

°C 21.5 19.8 22.7 22.8 25.3 26.1 25.8 25.7 25.5 25.2 23 22.4

mbar 1013.3 1013.4 1012.2 1011.5 1011 1010 1012.1 1012.5 1010.9 1010 1011.1 1012.3

44

 

 

Gráfica Gráfi ca 5.- Comportamiento anual Condiciones Ambientales 1993

%HR

Comportamiento anual de condiciones c ondiciones am ambient bientaales les 1993

°C 35

88

33

86

31

84

29

82

27

80

25 78

23

76 21 19

Td Tw % Hum. Hum.

74 72

17

70

15       E       N       E

      B       E       F

      R       A       M

      R       B       A

      Y       A       M

      N       U       J

      L       U       J

      O       G       A

      T       P       E       S

      T       C       O

      V       O       N

      C       I       D

 

 Condiciones Ambientales Año 1993 Mes ENE FE B MAR ABR MAY J UN JUL AGO SEPT OCT NOV DIC

Td °C 25.2 24.6 24.5 24.5 24.6 27.5 27.7 27.8 27.8 28.3 26.7 25.8

Tw °C 22.5 19.6 21.4 22.2 22.5 24.8 26 25.8 25.6 26.1 24.6 22.9

P mbar 1013.1 1013 1012.6 1010.8 1010.5 1009.2 1011.2 1011 1010.6 1010.6 1012.1 1012.2

% Hum. Relativa 79 79 76 82 83 81 85 86 84 84 86 79

 

45

 

 

Gráfica Gráfi ca 6.- Comportamiento anual Condiciones Ambientales 1995

°C

%HR

C omporta omportamiento miento anual de c ond ondiciones iciones ambient ambientales ales 1995

35

90

33

80

31

70

29

60

27

50

25

40

23 30

21

Td Tw % Hum.

19

20 10

17

0

15       E       N       E

      B       E       F

      R       A       M

      R       B       A

      Y       A       M

      N       U       J

      L       U       J

      O       G       A

      T       P       E       S

      T       C       O

      V       O       N

      C       I       D

 

Mes ENE FE B MAR ABR MAY J UN JUL AGO SEPT OCT NOV DIC

 Condiciones Ambientales Año 1995 Td Tw P °C °C mbar 25.8 22.3 1012.4 26.3 22.7 1011.9 24.7 21.3 1011.8 23.8 20.4 1009.5 25.4 22.9 1010.5 28.1 25.3 1009.7 28.6 26.3 28.1 26 27.9 25.7 1010.1 28 25 1009.5 27.3 24 1012.2 25.5 21.4 1013

% Hum. Relativa 73 74 74 73 80 80 83 84 84 77 75 70  

46

 

 

Ejemplo datos de muestreo en campo. LINEA I (26/06/92) Hora de Agua Recirculación (°C) Muestreo T1 T2    9:20 37 31 6 1110::2200 12:20 13:20 14:20 15:20 16:20 18:10

3377 37 37 38 37 37.5 37

3322 32 33 33 32 33 32

55 5 4 5 4 4.5 5

LINEA I (27/06/92) Recirculación (°C) Hora de Agua Re Muestreo T1 T2    11:00 37.5 32 5.5 12:00 36 32.5 3.5 1134::0000 14:30

3377 37.5

3322.5 32

45.5 5.5

LINEA II (30/06/92) Hora de Agua Re Recirculación (°C) Muestreo T1 T2    9:20 39 32 7 10:10 38.5 32 6.5 12:20 36 30 6 13:15 38 31.5 6.5 14:20 39.5 32 7.5

Aire ddee entrada Tw Td %HR 25.5 30.5 70%

Aire de Salida Tw Td %HR 31.5 31.5 100%

2268.5 26 27 27 27 26.5 26.5

3219 30.5 31.5 31 34 34 30

Aire Tw 28.5 28 2278 27.5

3342 34 35 35 34 33 31

% 6669% 59% 56% 56% 61% 59% 71%

de de entrada Td %HR 31 84% 32 79% 3334 32

% 6647% 73%

3330 3 2 .5 34 33 35 3 5 .5 32

8975% % 88% 86% 88% 94% 90% 95%

Aire de Salida Tw Td %HR 35 35 100% 34 35 94% 3323 33

3345 3 4 .5

9808% % 90%  

Aire Tw 28 26.5 27 27 26.5

de de entrada Td %HR 29.5 92% 31 75% 32 72% 32 72% 31.5 70%

Aire de Salida Tw Td %HR 32.5 34 91% 33.5 34.5 95% 31.5 34 85% 33 35 89% 31 35 78%

Aire Tw 23 25 26 26 26.5 27 26.5 26

de de entrada Td %HR 25 88% 27 88% 29 82% 30 75% 32 69% 32 71% 30.5 76% 30 75%

Aire de Salida Tw Td %HR 30.5 3 1 .5 93% 31 3 2 .5 90% 31 33 87% 33 34 95% 32.5 34.5 89% 32 35 83% 34 35 94% 33 34 95%  

LINEA II (02/07/92) Recirculación (°C) Hora de Agua Re Muestreo T1 T2    10:20 35 29 6 11:15 36 29.5 6.5 12:15 36 30 6 13:00 37 31 6 14:00 36 30.5 5.5 16:10 37 31.5 5.5 17:10 37 31 6 18:05 37 31 6

47

 

   

B I B L I O G R A F I A

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