Glosario de Términos Técnicos

• Aproximación: Diferencia entre la temperatura del agua fría y la del ambiente o la temperatura de bulbo húmedo de admisión. [°C].
• Arrastre: Pérdida de agua de la torre en forma de pequeñas gotas líquidas que entran al aire de escape. Esta pérdida es independiente de las pérdidas de agua por evaporación. [kg/h]. Los eliminadores de arrastre controlan esta pérdida.
• Carga de agua: Flujo de agua del área horizontal efectiva mojada de la torre. [m³/hm²].
• Carga de bombeo: Presión mínima necesaria para levantar el agua desde el borde del estanque hasta la parte superior del sistema. La carga de bombeo es igual a la carga estática más las pérdidas por fricción a través del sistema de distribución. [m].
• Celda: La subdivisión más pequeña de la torre que puede funcionar como una unidad independiente con respecto al flujo de aire y de agua; está limitada por paredes exteriores o particiones. Cada celda puede tener uno o más ventiladores o bocas de salida y uno o más sistemas de distribución.
• Condiciones de diseño: Se define como la temperatura del agua caliente (HWT, hot water temperature), la temperatura del agua fría (CWT, cold water temperature), caudal en (GPM, gallons per minute, [l/min]) y la temperatura de bulbo húmedo (WBT, wet bulb temperature) en las torres de tiro mecánico. En torres de tiro natural, las condiciones de diseño son HWT, CWT, GPM y WBT más la temperatura de bulbo seco (DBT, dry bulb temperature) o la humedad relativa (RH, relative humidity).
• Eliminadores de arrastre: Ensamble de madera, plástico, panel de asbesto-cemento, acero u otro material que sirve para minimizar las gotas arrastradas por el aire de descarga.
• Pleno: Espacio encerrado entre los eliminadores y la boca de salida del ventilador en las torres de tiro inducido; o el espacio encerrado entre el ventilador y el relleno en las torres de tiro forzado.
• Purga: Agua que se descarga del sistema para controlar la concentración de sales u otras impurezas en el agua circulante.
• Rango: Diferencia entre la temperatura del agua caliente y la del agua fría. [°C].
• Recirculación: Condición en la cual una porción del aire de descarga entra a la torre junto con el aire fresco. La cantidad de recirculación se determina por el diseño de la torre, su ubicación y las condiciones atmosféricas. Por lo general, el efecto se evalúa con base en un incremento en la temperatura del bulbo húmedo de entrada comparada con la temperatura del ambiente.
• Repuesto: Agua que se agrega al sistema de recirculación de agua para reemplazar la pérdida debida a la evaporación, arrastre, purga y fugas.
• Sistema de distribución: Aquellas partes de una torre, a partir de la conexión de admisión, que distribuyen el agua caliente circulante dentro de la torre a los puntos donde se pone en contacto con el aire. En una torre de contraflujo, el sistema incluye el cabezal, los laterales y las boquillas de distribución. En una torre de flujo cruzado, el sistema incluye el cabezal o múltiple de admisión, válvulas, caja de distribución, estanque y boquillas.
• Temperatura de bulbo húmedo: Temperatura indicada por un psicrómetro. También conocida como temperatura termodinámica de bulbo húmedo o temperatura de saturación adiabática.
• Temperatura del agua caliente: Temperatura del agua circulante al entrar al sistema de distribución.
• Temperatura de agua fría: Temperatura del agua que entra al estanque de agua fría antes de agregar el agua de repuesto o sustraer el agua de purga.
• Torre de contraflujo: Torre en la que el aire, que se succiona a través de la boca de admisión (tiro inducido) o se fuerza a entrar por la base mediante el ventilador (tiro forzado), fluye hacia arriba a través del material de relleno e interacciona por contracorriente con el flujo descendente de agua caliente.
• Torre de flujo cruzado: Torre en la que el aire, inducido o forzado a través de las bocas de admisión mediante el ventilador, fluye de manera horizontal a través de la sección de relleno e interacciona perpendicularmente con el flujo descendente de agua caliente.

Principios de Transferencia de Calor y Masa

El proceso combina la transferencia de calor latente y sensible hacia un proceso global que se basa en el potencial de la entalpía como fuerza de impulsión.

El calor se transfiere desde la interfaz de la partícula de agua a la masa principal de aire mediante una transferencia de calor sensible y una transferencia de calor de masa (latente) que resulta de la evaporación de una porción del volumen de agua.

Ecuación de Merkel

Lo anterior queda explicitado mediante la siguiente relación:

K_aV/L = ∫ dT / (h_w – h_a)

Definición de Variables

• K_aV/L: Característica de la torre.
• T₁: Temperatura del agua caliente.
• T₂: Temperatura del agua fría.
• T: Temperatura del volumen de agua circulante.
• h_w: Entalpía de la mezcla de aire y vapor de agua a temperatura del volumen de agua [kJ/kg aire seco].
• h_a: Entalpía de la mezcla de aire y vapor de agua a temperatura de bulbo húmedo [kJ/kg aire seco].

Balance de Energía y Masa

L(T₁ – T₂) = G(h₂ – h₁)

L/G = (h₂ – h₁) / (T₁ – T₂)

Donde:

• L: Masa del flujo de agua [kg/hm²] de área plana.
• T₁: Temperatura del agua caliente [°C].
• T₂: Temperatura del agua fría [°C].
• G: Flujo de la masa de aire [kg/hm²].
• h₂: Entalpía de la mezcla de aire con vapor de agua a la temperatura de bulbo húmedo en el escape [J/kg aire seco].
• h₁: Entalpía de la mezcla de aire con vapor de agua a la temperatura de bulbo húmedo en la admisión [J/kg aire seco].
• L/G: Razón de líquido a gas [kg de agua / kg de aire seco].

Consideraciones para el Diseño e Ingeniería

Si se conoce la temperatura de bulbo húmedo, el rango, la aproximación y la razón G/L, es posible determinar K_aV/L consultando las gráficas en el Blue Book del Cooling Tower Institute (Cooling Tower Performance Curves, Blue Book, Cooling Tower Institute, Houston).

La relación L/G es considerada la característica más importante del sistema.

Cuando se soliciten propuestas o licitaciones para este tipo de equipos, las especificaciones deben indicar la curva característica para la torre propuesta y esta debe incluirse obligatoriamente en el Set de Ingeniería (Memoria de Cálculo).