Implementación de un Sistema de instrumentación para la torre de enfriamiento de la Universidad del Atlántico

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Las torres de refrigeración húmedas utilizan agua como medio de transferencia de calor y se basan en el calor latente del agua para proporcionar un enfriamiento significativo al proceso. Teóricamente, el enfriamiento húmedo permite que el agua caliente se enfríe a la temperatura del bulbo húmedo a la atmosfera.

En zonas áridas, las torres de enfriamiento tienen como ventajas el poco consumo de agua, bajo costo de mantenimiento, lo que las convierte en la principal opción para algunas centrales térmicas para liberar calor residual a la atmosfera, enfriando a una temperatura más baja el fluido caliente.

Acerca de los instrumentos empleados en este trabajo, se tienen referencias también de instrumentos utilizados en investigaciones previas como son por ejemplo la configuración para la utilización de una termocupla, de la siguiente manera. Es bien sabido que un termopar grande es más afectado por la radiación que un termopar pequeño. El efecto de área es un hecho indirecto y puede ser explicado demostrando que para cualquier termopar en un gas bajo cualquier convección es ¼ del Nu y la relación de 2:7 (Jones, 2007).

Más específicamente para termocuplas tipo K encontramos aportes significativos tales como, resulta obvio que una punta de termopar de 1mm influirá en la estructura de una llama de 4 a 6 mm de diámetro. Termopares de metal noble en alambre desnudo están disponibles con un diámetro de alambre de 25 lm con un diámetro de grano alrededor de dos veces (Jones, Difficulties with reported thermocouple usage, 2009).

A modo de aplicación de los termopares se encuentra que son ampliamente utilizados para medir temperatura en la industria moderna, especialmente en las centrales nucleares debido a su rango de medición, alta confiabilidad y alta intercambiabilidad. La vigilancia y el control de la temperatura son pertinentes a la operación segura del reactor nuclear (Jie Chen a, 2016).

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MARCO TEÓRICO

La instrumentación, diseño y simulación de los dispositivos de enfriamiento de agua ha constituido a lo largo de las operaciones unitarias un marco de referencia en el estudio, compresión y aplicación de la fenomenología de los mecanismos de transferencia de masa, energía y cantidad de movimiento. (Lu, Guan, Gurgenci, Alkhedhair, & He, 2016)

Las torres de enfriamiento tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporización parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible y latente de una corriente de aire seco y frío que circula en el mismo aparato. Las torres pueden ser de muchos tipos, sin embargo el enfoque de este trabajo se centra en costo de instrumentación de bajo precio pero muy eficiente. (Lu, Guan, Gurgenci, Alkhedhair, & He, 2016)

En seco las torres de enfriamiento se pasa agua caliente a través de tubos, y el aire se hace pasar el flujo entre los tubos. Como resultado, no hay contacto directo entre los flujos de agua y aire y la transferencia de calor sólo se produce a la diferencia de temperatura entre el aire y el flujo de agua. Sobre el por otro lado, en torres de enfriamiento húmedas hay contacto directo entre aire y agua. En estas torres de refrigeración debido a la diferencia de temperatura entre flujo de agua y aire, la transferencia de calor sensible mientras que la transferencia de calor latente es inducida por diferencias en la humedad relativa del aire y aire saturado en la superficie de las gotas de agua. (Nikolaj Walraven, 2016)

Las torres de enfriamiento constituyen una solución energéticamente disipación de calor residual de centrales eléctricas, aire acondicionado y procesos industriales. Sin embargo, algunas preguntas impacto ambiental potencial han surgido en las últimas décadas. (J. Ruiz, 2016)

En una torre de enfriamiento, una fracción minuciosa de la circulación el agua se lleva a cabo de la torre en forma de pequeñas gotitas, que se denomina deriva. La deriva de la torre de enfriamiento es objetable razones tales como los siguientes problemas de corrosión en el equipo, la tubería y acero estructural, sales acumuladas sobre la vegetación a favor del viento y productos químicos corrosivos en la superficie de automóviles y ventanas de automóviles. (J. Ruiz, 2016)

Esta diferencia hace que el agua se evapore y algo de humedad para entrar a la delgada capa de aire alrededor de la gota donde la humedad relativa es del 100% con el fin de aumentar el contacto área y tiempo de contacto entre el agua y el flujo de aire en refrigeración húmeda torres, comúnmente, diferentes tipos de embalaje incluyendo splash y el tipo de película que comúnmente se utiliza. (Nikolaj Walraven, 2016)

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DESCRIPCIÓN DEL PROCESO INDUSTRIAL

Las torres de enfriamiento están diseñadas y fabricadas en varios tipos, con numerosos tamaños (modelos) disponibles en cada tipo. No todos los tipos son adecuados para su aplicación en cada configuración de carga térmica. Los diversos tipos poseen ventajas y limitaciones (Hensley, 1983). El equipo consiste en una torre de enfriamiento por convección forzada construida en madera (Ceiba roja curada) y rellena con plataforma tipo contacto con barras de madera de la misma. El ventilador es de flujo axial colocado en la base de la torre. El sistema de distribución de agua se obtiene de un depósito de agua caliente proveniente de los intercambiadores de calor en servicio, mediante una motobomba que descarga en la parte superior mediante distribuidor para la pulverización del agua. Un eliminador de arrastre a la salida del aire en el tope de la torre. El agua fría que desciende se recoge en un depósito, la cual es enviada nuevamente a los intercambiadores, recirculándola de esta manera. (Peralta)

En este proceso el agua caliente absorbe la energía térmica del aire a temperatura ambiente por contacto directo entre el aire y el fluido de trabajo (agua) (Haijiao Cui, 2017), enfriándose por convección y vaporización al pulverizarla o dejarla caer cerca de la superficie experimentan colisiones que aumentan su energía por arriba de la necesaria para vencer la energía de unión de la superficie. La energía que se requiere para mantener la evaporación debe venir de la energía interna del líquido, que entonces experimenta una reducción de la temperatura.

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EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE CONTROL IMPLEMENTADOS EN EL PROCESO

- MEDIDORES DE TEMPERATURA

La medida de la temperatura es una de las más comunes