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8/17/2019 Práctica 1 - Torre de Enfriamiento
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Laboratorio de Ingeniería de Alimentos III – Facultad de
Ciencias Químicas – UNA 1
Práctica 1: Operación de una Torre de Enfriamiento de tiro
forzado.
Zacarías, Fernando; Narvaa, !ebeca; "eníte#, Larissa; $era%ini,
&ugo; $era%ini, Andrea; 's(ínola, Iv)n*
Resumen – Se operó una torre de enfriamiento de
tiro forzado; midiendo parámetros relevantespara evaluar el
funcionamiento del equipo y a la
vez identificar oportunidades de meora mediante
optimización de dise!o. Espec"ficamente se
realizaron los #alances de materia y ener$"a para
determinar el a$ua de reposición. %as varia#les
de control de la e&periencia fueron en primer
lu$ar el fluo de a$ua a refri$erar y el fluo de
aire de refri$eración en se$undo lu$ar.
I* IN+!-UCCIN
as torres de re%rigeraci.n son dis(ositivosdise/ados (ara
dis(ersar el %luo de calor en
el ambiente 0 recogido (or agua re%rigerada
(or otros dis(ositivos de en%riamiento* 'n la torre
de en%riamiento el agua a re%rigerar entra en contacto
directo con el aire del medio ambiente* 'l agua
caliente %lu0e acia el contenedor (rinci(al del
distribuidor de agua* A continuaci.n se distribu0e
a trav2s de un sistema de tuberías a las bo3uillas de
rocío* Las bo3uillas dis(ersan el corro de agua en
los blo3ues de relleno, %ormando una (elícula de
agua con gran su(er%icie de contacto* 'l agua cae
desde los bordes in%eriores de los elementos degoteo de relleno,
cae en %orma de lluvia a la balsa de
recogida in%erior desde donde es bombeada de nuevo
al circuito 415*
L
'l en%riamiento de agua se debe (rinci(almente a la
eva(oraci.n de una (e3ue/a (arte de agua en la
corriente de aire 3ue %lu0e, evacuando el calor
latente obtenido de la corriente de agua 0 en menor
medida debido a la trans%erencia de calor (or
convecci.n desde el agua al aire* Los %actores 3ue
in%lu0en sobre el rendimiento de una torre son todos
los 3ue gobiernan el grado de eva(oraci.n agua6aire7•-i%erencia
media entre la (resi.n de va(or del aire
0 del agua en la torre*
•Cantidad de su(er%icie cubierta con agua e8(uesta
0 tiem(o dee8(osici.n*
•9elocidad del aire 3ue circula a trav2s de la torre*
•-irecci.n del %luo de aire en relaci.n con la
su(er%icie de agua e8(uesta*
Cuando m)s baa sea la tem(eratura del aire de
a la entrada, m)s elevada es la di%erencia de
(resiones de va(or 0 ma0or la ca(acidad de la torre*
II* :A+'!IAL'$ :'+-L, =? 0 1@ gs, manteniendo constante la
(otencia en ?,@ B 0 el caudal de aire en
1=,@mm&=* Los datos obtenidos en el e3ui(o son7
6 +em(eratura de bulbo seco de aire de entrada D+1E*
6 +em(eratura de bulbo medo de aire de entrada
D+=E*
6 +em(eratura de bulbo seco de aire de salida D+GE*
6 +em(eratura de bulbo medo de aire de salidaD+>E*
6 +em(eratura de entrada de agua caliente D+@E*
6 +em(eratura de salida de agua %ría D+HE*
6 +em(eratura de agua de re(osici.n D+E
-+ Parte ll. ,ediciones de temperatura con
caudal de aire varia#le.
$e reali#aron dos mediciones con caudales de
aire de 1=,@ 0 J,@ mm&=, manteniendo
constante la (otencia en ?,@B 0 el caudal de agua
en => gs* Los datos obtenidos son los mismos 3ueen la (arte l
de la e8(eriencia*
' (eterminaciones e&perimentales.
Con la determinaci.n de tem(eratura de bulbo seco
0 medo del aire se obtuvieron (or medio de
diagrama (sicom2trico las umedades absolutas en
la entrada 0 la salida* Kosteriormente se obtuvieron
las ental(ias mediante la siguiente ecuaci.n
i A=(0.24+0.46Y ) T + λ0Y
Kro%esores7 I* Q* uan Carlos :artine#; I* Q* :ario $midt;
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Laboratorio de Ingeniería de Alimentos III – Facultad de
Ciencias Químicas – UNA =
-ondei A es la ental(ia del aire en la entrada
0
salida, λ
0 es el calor de va(ori#aci.n del agua a
tem(eratura dada, + es la tem(eratura e es la
cantidad de umedad (or Milogramo de aire seco*
'l %luo m)sico de entrada 0 salida del aire se
obtiene (or
ḿ A =0.0137√
x
(1+Y A 0 )V 0
dondeḿ A es el %luo de masa de aire en Bgs, 8
corres(onde a la altura en el man.metro inclinado en
mm&=,Y A0 es la umedad absoluta del aire
a
la salida en Bg&=B aire seco 0V
0 es el
volumen es(eci%ico del aire enm
3/ Kg
,determinado (or
V 0=( 129+
Y A0
18 ) 0.082T Pdonde + es la tem(eratura en B
0 K la (resi.n en
atm*
Las ental(ias de agua de entrada, salida 0 re(osici.n
se obtienen (or medio de tablas a trav2s de las
tem(eraturas* Kosteriormente se a(lica el balance deenergía
ḿ A i Ai+ḿw hwi+ḿr hr=ḿ A i A0+ḿw
hw0
se des(eaḿ
r 3ue es la masa de re(osici.n de
agua en Bgs*
La masa de re(osici.n de agua obtenida (or balance
de energía se com(ara con la obtenida de la
siguiente ecuaci.n
ḿr=ḿ A (Y A 0−Y Ai )
III*!'$UL+A-$ -I$CU$IN
'n las tablas 1 0 @ se a(recian los datos obtenidos de
la unidad e8(erimental, donde en (rimer lugar se
i#o variar el caudal de agua 3ue circula a trav2s de
la columna de em(a3ue, manteniendo el %luo de aire
constante 0 la carga t2rmica en ?*@B* 'n segundo
lugar se tomaron = mediciones donde se varío la
entrada de aire al sistema, modi%icando el regulador
de tiro, manteniendo el caudal de circulaci.n de
agua al m)8imo 0 la carga t2rmica en ?*@B*
'n las tablas = 0 G se detallan los valores de ental(ia
del aire 0 agua, de la entrada 0 salida del sistema,
obtenidos del (rograma ''$* Las tablas G 0
corres(onde a una oa de c)lculo, donde utili#ando
el (rograma '8cel se obtuvieron los valores de agua
de re(osici.n resolviendo mediante balance de masa
0 energía*
'valuando la cantidad de agua de re(osici.n 3ue
debe agregarse (ara com(ensar la (2rdida de agua
(or arrastre del aire, se observa 3ue 2sta disminu0e
con%orme se disminu0e el caudal de agua de
circulaci.n a trav2s del em(a3ue* 'l mismo e%ecto se
(resenta cuando se disminu0e el %luo de aire a
trav2s del em(a3ue manteniendo constante el caudal
de agua de circulaci.n*
Com(arando los valores de agua de re(osici.nobtenidos (or
balance de energía con los valores
e8(erimentales se encuentran valores bastante
irregulares, con errores relativos de ==,@ a HG (ara
las variaciones del caudal de agua de circulaci.n 0
de H1 a 111 (ara las variaciones del %luo de aire*
Los valores del balance de masa con res(ecto al
e8(erimental tienen errores relativos de @,H a GG,H
(ara las variaciones del caudal de agua de
circulaci.n 0 de O a ==,> (ara las variaciones del
%luo de aire* Los valores altos de error (uede
deberse a 3ue no se dio el tiem(o su%iciente (ara 3ue
el e3ui(o se estabili#ara entre una medici.n 0 otra*
I9* CNCLU$IN'$
$e logro determinar mediante balances de materia 0
energía (ar)metros o(eracionales .(timos en el
%uncionamiento de una torre de en%riamiento*
's(ecí%icamente se logro desarrollar m2todos de
medici.n del agua de re(osici.n 0 se identi%icaron
los %ocos de movimiento de masa en el sistema 0 la
in%luencia de la trans%erencia de energía en ellos*
9* !'F'!'NCIA$
415 tt(7PPP*(ro%icool6%ans*comes
Sánc/ez Pineda de las 0nfantas' ,. T. Ingeniería
del Frío7 +eoría 0 Kr)ctica'ditorial7 $*A* :undi6
Krensa Libros, 's(a/a* 1 'dici.n* A/o =??1
Perry' . 2.' 3reen' (. 4.' ,aloney' 5. O. Manual
del Ingeniero Químico* 'ditorial :c
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Laboratorio de Ingeniería de Alimentos III – Facultad de
Ciencias Químicas – UNA G
+abla 1* !egistros reali#ados variar los caudales de agua de
alimentaci.n*
e$istros 1 )
"* seco entradade aire, +1 DCE
=,O =, =,
"* m entradade aire, += DCE
=G,1 =G =G,1
"* seco salida de
aire, +G DCE =H,G =H,1 =H,1"* m salida de
aire, +> DCE=@, =@,H =@,H
+em(* entrada deagua, +@ DCE
G?,O G1,@ GG
+* salida de agua
DtHE=@,H =@,@ =@,G
+* re(osici.n, +PDCE
=O =O =O
-i%* de ori%icio,R Dmm&=E
1=,@ 1=,@ 1=,@
Carga de re%rig*
DBE
?,@ ?,@ ?,@
91 DmLE H?? @=? >O?
9= DmLE @=? >O? >??
+iem(o DsE =>?,H =@O G1=
+abla =* 'ntal(ía (ara el balance de energía*
Entalpias 1 )
Aireent*, AiDBMgE
HO,> HO,?J HO,>O
Airesal*, Ao
DBMgEJ,=H O,O> O,O>
Agua ent*, i
DBMgE1=J,1 1G= 1GO,G
Agua sal*, oDBMgE
1?,> 1?H,J 1?H,1
Agua re(*, r DBBgE
11,> 11,> 11,>
+abla G* Fluos Calculados*
1 2 3
Flujo aire,mA (kg/s)
0,051209252
0,05123172
0,05123172
Kro%esores7 I* Q* uan Carlos :artine#; I* Q* :ario $midt;
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Ciencias Químicas – UNA >
Flujo deagua, mW
(Kg/s)0,024 0,02 0,015
Agua rep,m! (g/s)"#audal
0,33123$57
0,154449%12
0,255435$97
Agua rep,
m! (g/s)"&um
0,247$52
77$
0,24949$
477
0,241$13
719
Agua rep,m! (g/s) "
'al
0,270424399
0,415170291
0,40%$19%02
+abla>* 'rroresrelativos*
Er=|V .Teórico−V .RealV .teórico .100|
1 )
"alance :asa GG,H>G=@>G GO,?J@JHJJH @,HGGGG@>J
"alance 'nergia ==,>OO>1OHG H=,JO>J1=1 G,=11@??G
Kro%esores7 I* Q* uan Carlos :artine#; I* Q* :ario $midt;
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Ciencias Químicas – UNA @
+abla @* !egistros reali#ados variar los caudales de aire a la
entrada de la torre*
e$istros 1 )
"* seco entrada
de aire, +1 DCE =,O =,
"* m entrada
de aire, += DCE=G,= =G,1
"* seco salida deaire, +G DCE
=H,@ =
"* m salida deaire, +> DCE
=H,1 =H,
+em(* entrada deagua, +@ DCE
G1,J G=,1
+* salida de aguaDtHE
=@,J =H,G
+* re(osici.n, +P
DCE
=J =J
-i%* de ori%icio,R Dmm&=E
1=,@ J
Carga de re%rig*
DBE?,@ ?,@
91 DmLE >>? =G?
9= DmLE >?? =??
+iem(o DsE 1=? 1=?
+abla H* 'ntal(ía (ara el balance de energía*
Entalpias 1 )Aireent*, Ai
DBMgEHO,OH HO,>O
Airesal*,Ao DBMgE
O1,?1 OG,HJ
Agua ent*,i DBMgE
1GG, 1G>,@
Agua sal*,o DBMgE
1?O,H 11?,G
Agua re(*, r
DBBgE1=1,H 1=1,H
Kro%esores7 I* Q* uan Carlos :artine#; I* Q* :ario $midt;
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+abla * Fluos calculados*
1 )
Fluo aire, mADMgsE
?,?@11@G1= ?,?>GG=?>H
Fluo de agua,m DBgsE
?,?=> ?,?=>
Agua re(*, mP
DgsE –e8(erim*?,GG= ?,=>J
Agua re(*, mPDgsE –bal* masa
?,=1111@> ?,=?@=OH
Agua re(*, mPDgsE 6bal* ener*
?,1@1@O ?,H>=G?>?1
+abla O*'rrores!elativos
1 )
"alance de:asa
==,>@OO=GH O,?G>=1G@
"alance de'nergía
111,=@=G H1,=GGG1?
Kro%esores7 I* Q* uan Carlos :artine#; I* Q* :ario $midt;
