Torres de refrigeración de tiro natural

A torre de refrigeración es un intercambiador de calor de tipo abierto y de contacto directo donde el agua caliente del sistema o del condensador se enfría por contacto directo con el aire fresco. Las torres de refrigeración utilizan el principio de evaporación del agua contra el flujo de aire. El agua caliente es rociada desde las boquillas para aumentar la superficie de transferencia de calor. La temperatura y la humedad del aire aumentan después de la transferencia de calor por contacto directo entre el agua caliente y el aire fresco. El aire caliente y húmedo, al ser menos denso, va a la parte superior de la torre, y el agua fría se recoge en la parte inferior de la torre. El aire fresco es suministrado desde la parte inferior de la torre de enfriamiento debido a la diferencia de densidad entre el aire caliente dentro de la pila y el aire atmosférico fuera de la torre de enfriamiento.

Generalmente, usamos torres de refrigeración en estaciones de energía…refinerías de petróleo, plantas petroquímicas y plantas de gas natural para eliminar el calor del sistema de agua en circulación. El diagrama que se muestra a continuación representa el proceso de las torres de refrigeración.

Basado en el tipo de flujo de aire en el torre de refrigeración se clasifican en dos tipos

1. Torres de refrigeración de tiro natural
2. Torres de refrigeración de tiro mecánico

Torres de refrigeración de tiro natural

En torres de refrigeración de tiro naturalel flujo de aire se obtiene por la diferencia de presión obtenida de su estructura, es decir, el efecto chimenea. El aire caliente y húmedo (menos denso) después de la transferencia de calor saldrá de la torre de refrigeración a la atmósfera, creando un flujo de aire fresco (más denso). El flujo de aire se produce debido a la diferencia de densidad entre el aire caliente (menos denso) dentro de la torre de refrigeración y el aire ambiente relativamente frío (más denso) fuera de la torre de refrigeración.
La cabeza de presión desarrollada debido a la diferencia de densidad entre el aire frío y el aire caliente está dada por la fórmula,

Donde H es la altura de la torre sobre el relleno,
ρo es la densidad del aire exterior,
ρi es la densidad del aire interior,
g es la constante de la gravedad.

A fin de proporcionar suficiente flujo de aire, la altura de la torre de refrigeración H debe ser tan grande como la diferencia de densidad (o i) no es muy grande. Estas torres tienden a ser muy grandes tanto en altura (alrededor de 200 metros) como en sección transversal, de modo que la cantidad de agua que fluye en cada torre es también grande. Las torres de refrigeración tienen generalmente una forma cilíndrica (de madera) o hiperbólica (de hormigón). La forma hiperbólica de la torre de refrigeración hecha de una cubierta de hormigón es crítica en el proceso de transferencia de calor que tiene lugar dentro de la torre de refrigeración. Estas torres de refrigeración de forma hiperbólica ofrecen una resistencia estructural superior y resistencia a altas cargas de viento ambiental que la forma cilíndrica.
Torres de refrigeración de tiro natural son generalmente preferidos en

1. Climas frescos y húmedos (baja temperatura de bombilla húmeda y alta humedad relativa)
2. Las pesadas cargas de invierno
   

   Principio de funcionamiento de las torres de refrigeración de tiro natural

   El agua caliente que debe ser enfriada en el torre de refrigeración es bombeado a la parte superior de la torre de refrigeración en la entrada de agua caliente. La entrada de agua caliente está conectada a una serie de boquillas que rocían esta agua sobre el material de relleno (proporciona una gran superficie de contacto para la transferencia de calor). El aire fresco es inducido por la estructura abierta en la parte inferior de la torre y luego el aire fluye en dirección ascendente para la transferencia de calor por contacto directo entre el agua caliente y el aire. El agua caliente libera calor tras el contacto directo con el aire fresco y parte del agua se evapora y el agua fría se recoge en la parte inferior de la torre. El aire caliente y húmedo será descargado de la parte superior de la torre a la atmósfera.

   Ventajas de las torres de refrigeración de tiro natural

   1. No hay ningún ventilador eléctrico instalado, así que el ahorro de energía
   2. No hay problemas de corrosión
   3. El mantenimiento es bajo
   4. No hay recirculación de aire debido a la salida de la pila alta

   Desventajas Torres de refrigeración de tiro natural

   1. Se requiere un gran flujo de agua.
   2. Estos requieren una gran superficie.
   3. Su rendimiento depende de la velocidad y dirección del viento.