Consejos para aumentar la eficiencia de la torre de enfriamiento industrial

Consejos para aumentar la eficiencia de la torre de enfriamiento industrial

Una torre de enfriamiento funciona tomando el calor no deseado del agua y liberándolo a la atmósfera. Pone el aire frío y el agua caliente en contacto para enfriar el agua de manera eficiente y rechazar el calor a través de la evaporación. Las torres de enfriamiento se encuentran entre los sistemas de agua de enfriamiento más rentables disponibles, por lo que es vital mantener la eficiencia y mejorar su inversión.

La importancia de la eficiencia de la torre de enfriamiento

Las torres de enfriamiento están diseñadas para aumentar el área de superficie del proceso de transferencia de calor. Cantidades significativas de agua deben pasar regularmente a través del sistema. La eficiencia y la longevidad de estos mecanismos de enfriamiento dependen de la gestión adecuada y la reducción del uso del agua.

Es crucial monitorear la eficiencia de su torre de enfriamiento para que su instalación pueda:

  • Ahorra energía
  • Prolongar la vida útil del equipo
  • Reducir la cantidad de agua que se consume
  • Disminuir la cantidad de productos químicos necesarios para el tratamiento del agua.
  • Reducir los costos operativos generales

Las agencias federales deben entender cómo reducir el uso de agua y mejorar la eficiencia del agua de las torres de enfriamiento. Todas las pérdidas en el suministro de agua deben reemplazarse con agua de reposición como parte de un enfoque integral para la gestión del agua. El uso de fuentes alternativas para el agua de reposición de la torre de enfriamiento permite otras oportunidades de eficiencia del agua. Explorar formas dereciclar y reutilizar el agua de otros equipos de las instalacionescon poco o ningún pretratamiento.

Torres de enfriamiento de alta eficiencia

Torres de enfriamiento de alta eficiencia

Antes de que pueda mejorar la eficiencia de su torre de enfriamiento, debe familiarizarse con el tipo de mecanismo de enfriamiento que tiene y cómo funciona. Las torres de enfriamiento industriales generalmente se clasifican de varias maneras, con muchos dispositivos que caen en más de una categoría según:

  • Si el aire pasa vertical u horizontalmente a través del sistema
  • Ya sea que usen tiro mecánico o convección natural para dirigir el flujo de aire
  • Dónde están ubicados los ventiladores y cómo llevan aire a la torre de enfriamiento

Los diferentes tipos de torres de enfriamiento también están expuestos a diversos contaminantes y requieren tratamientos específicos para funcionar de la mejor manera posible.

Cómo pasa el agua o el aire a través del sistema de torre de enfriamiento

Cómo pasa el agua o el aire a través del sistema de torre de enfriamiento

Hay tres tipos principales de torres de enfriamiento definidas por cómo fluye el agua o el aire a través de ellas. Estos tipos incluyen:

1. Torres de enfriamiento de flujo cruzado

El aire atraviesa el agua que fluye con menor resistencia al flujo de aire, lo que reduce los requisitos de potencia del ventilador. Los modelos de flujo cruzado utilizan un relleno por salpicadura que facilita el flujo de aire horizontal a través del agua a medida que cae desde los depósitos superiores hasta el fondo de la torre de enfriamiento. Las cubiertas de agua alimentadas por gravedad aseguran que el agua se envíe al relleno de la torre y lejos de los depósitos de distribución. Si bien es rentable y fácil de mantener, es más probable que el relleno se obstruya con suciedad y desechos. Las torres de enfriamiento de flujo cruzado son más vulnerables a la congelación que otros tipos.

2. Torres de enfriamiento de contraflujo

El aire fluye hacia arriba contra el agua que fluye hacia abajo, de modo que el aire más frío entra en contacto con el agua más fría. Proporcionan una excelente eficiencia térmica y permiten que el aire viaje verticalmente sobre el relleno de salpicadura. Debido a que no pueden usar plataformas alimentadas por gravedad con flujo de aire ascendente, los modelos de contraflujo tienen boquillas de rociado presurizadas para esparcir el agua por el relleno.

Las torres de contraflujo derivan su nombre de la acción contraria del aire y el agua que ingresan por extremos opuestos. Requieren más energía para empujar el aire hacia arriba, lo que genera un mayor riesgo de ineficiencias operativas. Sin embargo, las torres de enfriamiento de contraflujo generalmente tienen una huella más pequeña a pesar de la extensa área de superficie. Su diseño hace que la transferencia de calor sea más eficiente.

3. Torres de enfriamiento hiperbólicas

La forma de hipérbola ayuda a dirigir el aire exterior hacia arriba, mejorando la eficiencia de la torre de enfriamiento. Una técnica de apilamiento de chimeneas permite que el aire exterior más frío empuje el aire más cálido hacia el interior del sistema. Cuando el agua caliente se rocía sobre el relleno de salpicadura, se enfría con el aire que fluye hacia arriba que pasa a través del sistema de la torre de enfriamiento. Las unidades hiperbólicas ofrecen una base sólida y requieren recursos mínimos. A menudo se utilizan para gestionar tareas a gran escala para plantas químicas y de energía.

Tipo de flujo de aire: tiro mecánico frente a tiro natural

Además de clasificar los mecanismos en función de cómo pasa el aire a través de ellos, también existen variedades definidas únicamente por el flujo de aire. Las torres de enfriamiento pueden usar presión mecánica o convección natural para dirigir el flujo de aire.

Las torres de enfriamiento de tiro mecánico utilizan un sistema de ventilador para empujar el aire hacia arriba en la unidad. Los diferentes tipos de torres mecánicas generalmente se dividen en una de dos categorías:

  • Tiro inducido: Los ventiladores están colocados en la parte superior de la salida de aire. La fuerza de inducción atrae el aire frío a través del sistema para que el aire cálido y húmedo se descargue a alta velocidad. El aire sale por la salida de descarga a una distancia suficiente para evitar la recirculación de aire no deseada. Las torres de tiro inducido suelen ser más grandes que los modelos de tiro forzado.
  • tiro forzado: Los ventiladores se colocan dentro de la entrada de aire en la base de la torre. Funcionan empujando el aire directamente hacia la torre en lugar de empujarlo. El aire ingresa al sistema a alta velocidad, pero se ralentiza a través de la torre debido a la fricción. Debido a que el aire se descarga a menor velocidad, las unidades de tiro forzado pueden experimentar una recirculación no deseada. Su menor tamaño los hace ideales para instalaciones de interior.

Las torres de enfriamiento de tiro natural o de tiro pasivo utilizan la convección natural para mover el aire hacia arriba sin ventiladores. El aire ambiente frío que fluye orgánicamente hacia la torre tiene una densidad diferente del aire cálido y húmedo descargado. Después del contacto con el agua caliente, el aire caliente se vuelve menos denso y asciende de forma natural. A medida que cae el aire frío, estos movimientos opuestos crean un patrón constante de circulación de aire que ayuda a enfriar el agua entrante y a rechazar el calor a través de la evaporación.

Los diseños de contraflujo y flujo cruzado se pueden usar para torres de enfriamiento de tiro natural, aunque son más necesarios para unidades de tiro mecánico. Mientras tanto, las torres hiperbólicas son siempre de tiro pasivo y particularmente efectivas para inducir un flujo de aire natural adecuado.

Torres de enfriamiento de un solo paso

Las torres de enfriamiento de un solo paso extraen agua de una fuente cercana, la hacen circular a través de tuberías para absorber el calor y descargar el agua calentada nuevamente al medio ambiente. Estos sistemas consumen grandes volúmenes de agua durante el proceso de evaporación, ya que los condensadores de vapor absorben el calor para satisfacer las necesidades de enfriamiento del proceso o de comodidad. Otros tipos de torres de enfriamiento pueden usar mucha menos agua para lograr una capacidad similar.

Las instalaciones deben estar ubicadas en un lugar con suficiente agua para extraer. Los ríos y lagos son las mejores fuentes, aunque puede ser un desafío establecer una instalación si el agua escasea en el área. Las torres de enfriamiento de un solo paso son generalmente el tipo más rentable y sencillo de instalar. Sin embargo, las regulaciones locales pueden exigir la cantidad de agua que se puede extraer y descargar al medio ambiente. Estas reglas a menudo impiden el uso de este sistema de refrigeración debido a la gran cantidad de agua requerida.

Torres de enfriamiento de circuito abierto

Las torres de refrigeración de circuito abierto o de recirculación abierta recirculan la misma agua durante todo el proceso. Después de acumular calor, el agua recirculada regresa a la torre, donde nuevamente se enfría por contacto directo con la atmósfera. En los sistemas de circuito abierto, el calor se elimina con la evaporación y el agua que no se pierde se reutiliza continuamente.

Las unidades de circuito abierto ayudan a reducir la cantidad de agua necesaria para alimentar el sistema. Por lo general, también reducen el costo de los productos químicos necesarios para el tratamiento del agua.

Torres de enfriamiento de circuito cerrado

Las torres de enfriamiento se dividen en dos categorías distintas: sistemas de circuito abierto y de circuito cerrado. Las torres de enfriamiento de circuito cerrado, a veces conocidas como sistemas de enfriamiento de circuito cerrado o de recirculación cerrada, difieren de las unidades de circuito abierto. El agua reutilizada circula a través de la propia estructura de la torre sin exposición directa al aire libre.

El calor rechazado se transfiere a un intercambiador de calor y circula a través del sistema en un serpentín. De esta manera, el agua no se evapora durante el proceso y solo es necesario maquillar si hay una fuga. Mientras tanto, la química adecuada del agua elimina el riesgo de contaminación en las torres de circuito cerrado.

Cómo hacer que su sistema de torre de enfriamiento existente sea más eficiente

Cómo hacer que su sistema de torre de enfriamiento existente sea más eficiente

Las torres de refrigeración son sistemas dinámicos. El entorno funcionan internamente y la naturaleza de su operación le permite mejorar la eficiencia de su torre de enfriamiento de varias maneras.

1. Sea consciente de la calidad del agua

La calidad del agua de origen debe coincidir con la del agua necesaria para hacer funcionar su sistema específico. Los diferentes tipos de torres de enfriamiento pueden requerir diferentes tratamientos de agua según su operación. Las áreas del proceso de agua de enfriamiento que requieren tratamiento incluyen:

  • El agua de alimentación: La calidad del agua de alimentación de la torre de enfriamiento puede indicar una abundancia de sílice o la necesidad de estabilizar el pH. En esta área del proceso del sistema de enfriamiento, el tratamiento del agua generalmente involucra tecnología que puede ayudar a ajustar el pH o eliminar la dureza del agua. Los productos químicos se introducen en puntos posteriores del proceso, aunque es posible que no sean suficientes para que se drene el sangrado. El tratamiento adecuado del agua de alimentación puede minimizar la tasa de purga de agua para drenar y optimizar los ciclos de evaporación de la torre.
  • El agua de circulación: El agua circulante dentro de la torre puede requerir algún tipo de filtración de flujo lateral para ayudar a mantener un equilibrio saludable. Los tratamientos químicos generalmente ocurren en este punto del proceso de enfriamiento de la torre para minimizar la formación de incrustaciones y prevenir la corrosión de los equipos críticos. Al hacer pasar parte del agua circulante a través de un filtro de corriente lateral e introducir el tratamiento químico adecuado, las partículas y los sólidos en suspensión se dispersan en lugar de dejar que se asienten en la superficie.
  • El sangrado para drenar: Es posible que sea necesario reciclar la purga o el sangrado de la torre de enfriamiento con un tratamiento posterior. Dependiendo de la cantidad de agua requerida para una capacidad de enfriamiento adecuada, puede tratar la purga para reutilizarla de manera eficiente en la torre. La capacidad de reciclar esta purga es crucial para los lugares donde el agua escasea. Los tratamientos comunes incluyen la ósmosis inversa para la filtración o el intercambio de iones para el ablandamiento. De esta manera, los contaminantes no deseados se concentran y eliminan del agua.

2. Conozca los materiales utilizados en su unidad

Diferentes materiales pueden soportar el deterioro y los factores ambientales de diferentes maneras. Su unidad puede estar hecha de varios materiales, por lo que es vital saber qué material se usa para qué parte. El fabricante y su especialista en tratamiento de agua pueden recomendar tratamientos basados ​​en la calidad del agua de su torre de enfriamiento para reducir los riesgos de corrosión. Sin la consideración adecuada de los componentes materiales de su unidad, puede notar una corrosión severa de la torre y una vida útil más corta para su equipo.

3. Realice un seguimiento de la pérdida de agua de su sistema

Administre cómo sale el agua del sistema de la torre de enfriamiento como parte de su enfoque integral para la gestión del agua. Todas las pérdidas en el suministro de agua deben ser reemplazadas por agua de reposición. El seguimiento de cuándo y cuánta agua pierde su sistema es esencial para la conservación del agua.

Las tres formas principales en que el agua puede salir de la torre de enfriamiento incluyen:

  • Evaporación: El método principal utilizado para transferir el calor no deseado del agua al medio ambiente.
  • Deriva: Gotas de agua que se escapan por la parte superior de la torre de enfriamiento o por el costado con vientos cruzados
  • Purga: Agua que se descarga para eliminar las impurezas, los sedimentos y el alto contenido de minerales del suministro.

Las torres de enfriamiento que funcionan correctamente no experimentarán fugas ni desbordamientos en el sistema. Sin embargo, este tipo de pérdida de agua es igualmente importante al calcular la cantidad de agua de reposición que necesita.

A la hora de mejorar la eficiencia del agua, es fundamental maximizar los ciclos de concentración. Trabaje con un especialista en tratamiento de agua de torres de enfriamiento para utilizar la proporción de conductividad del agua de purga en comparación con el agua de reposición. De esta forma, minimiza la cantidad de purga y reduce la demanda de agua de reposición.

4. Supervise y minimice el uso de productos químicos

Mejore la eficiencia de su uso de productos químicos para reducir la corrosión y disminuir el costo de los productos químicos utilizados en el tratamiento del agua. Trabaje con su especialista en tratamiento de agua para monitorear la química de la torre de enfriamiento y minimizar el uso de productos químicos. El pretratamiento adecuado del agua de reposición puede ayudar a mejorar la eficiencia, lo que prolonga la vida útil de su equipo. La ósmosis inversa o el intercambio de iones pueden reducir la cantidad de productos químicos necesarios para evitar la formación de incrustaciones y el ensuciamiento.

5. Tenga en cuenta las preocupaciones del sistema de refrigeración

La forma en que funciona su sistema de refrigeración y el entorno en el que funcionan pueden presentar una amplia gama de problemas operativos. Asegúrese de que el rendimiento térmico sea eficiente y confiable al abordar las cuatro preocupaciones principales:

  • Corrosión
  • Escalada
  • Abordaje
  • Crecimiento microbiológico

Los programas tradicionales de tratamiento de agua están diseñados para tener en cuenta varios problemas del sistema de enfriamiento. Los aditivos químicos como inhibidores de corrosión, inhibidores de incrustaciones, dispersantes y biocidas mantienen las superficies del sistema de refrigeración protegidas y limpias.

Cómo puede ayudar Chardon

Los especialistas de Chardon Laboratories pueden ayudarlo a decidir las soluciones correctas para el tratamiento de agua de su torre de enfriamiento. Consulte con técnicos bien capacitados que pueden hacer recomendaciones basadas en las necesidades específicas de su instalación. Nuestros servicios ahorran dinero a los clientes con tratamientos que mejoran la eficiencia de su proceso. Conserve agua y energía con nuestra ayuda, experiencia, equipos, productos y servicios.

Mantenga las torres de enfriamiento operando con alta eficiencia con tratamientos de agua químicos monitoreados de cerca y equipos actualizados. Algunos proveedores pueden ser reacios a mejorar la eficiencia del agua porque reducirá la cantidad de productos químicos necesarios. En Chardon Labs, no vendemos productos químicos. Vendemos sistemas limpios que ayudan a aumentar la eficiencia de la torre de enfriamiento industrial.

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Retrato de Matt Welsh, el copresidente

mate galés


Matt Welsh es vicepresidente y consultor de agua en Chardon Labs. Ayuda a consultar a una amplia gama de clientes que utilizan varios métodos de tratamiento de agua, desde enfoques químicos hasta enfoques libres de químicos, aplicaciones grandes y pequeñas, y en una amplia gama de influencias geográficas. Con 20 años de experiencia en tratamiento de agua, incluida una amplia gama de solución de problemas y servicio en aplicaciones industriales y de HVAC de agua potable y no potable, es un experto en química de tratamiento de agua para torres de enfriamiento, calderas y sistemas de circuito cerrado.


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