Torre de enfriamiento

Dispositivo que expulsa el calor residual a la atmósfera mediante el enfriamiento de una corriente de agua.

Una típica torre de enfriamiento de circuito abierto, con tiro forzado y evaporativo que rechaza el calor del circuito de agua del condensador de una unidad enfriadora industrial.

Torres hiperboloides de enfriamiento húmedo de tiro natural en la central eléctrica de Didcot (Reino Unido)

Torres de enfriamiento húmedo de tiro forzado (altura: 34 metros) y torre de enfriamiento húmedo de tiro natural (altura: 122 metros) en Westfalia , Alemania

Torre de refrigeración húmeda de tiro natural en Dresde (Alemania)

Una torre de enfriamiento es un dispositivo que rechaza el calor residual a la atmósfera mediante el enfriamiento de una corriente de refrigerante , generalmente una corriente de agua, a una temperatura más baja. Las torres de enfriamiento pueden usar la evaporación de agua para eliminar el calor y enfriar el fluido de trabajo hasta cerca de la temperatura del aire de bulbo húmedo o, en el caso de las torres de enfriamiento secas , depender únicamente del aire para enfriar el fluido de trabajo hasta cerca de la temperatura de bulbo seco. Temperatura del aire mediante radiadores .

Las aplicaciones comunes incluyen el enfriamiento del agua en circulación utilizada en refinerías de petróleo , plantas petroquímicas y otras plantas químicas , centrales térmicas , centrales nucleares y sistemas HVAC para enfriar edificios. La clasificación se basa en el tipo de inducción de aire en la torre: los principales tipos de torres de enfriamiento son las torres de enfriamiento de tiro natural y las de tiro inducido .

Las torres de enfriamiento varían en tamaño, desde pequeñas unidades de techo hasta estructuras hiperboloides muy grandes que pueden tener hasta 200 metros (660 pies) de altura y 100 metros (330 pies) de diámetro, o estructuras rectangulares que pueden tener más de 40 metros (130 pies). ) de alto y 80 metros (260 pies) de largo. Las torres de enfriamiento hiperboloides a menudo se asocian con plantas de energía nuclear , ^[1] aunque también se usan en algunas plantas alimentadas con carbón y, hasta cierto punto, en algunas grandes plantas químicas y otras plantas industriales. La turbina de vapor es lo que necesita la torre de enfriamiento. Aunque estas grandes torres son muy prominentes, la gran mayoría de las torres de enfriamiento son mucho más pequeñas, incluidas muchas unidades instaladas en edificios o cerca de ellos para descargar el calor del aire acondicionado . El público en general también suele pensar que las torres de refrigeración emiten humo o vapores nocivos, cuando en realidad las emisiones de esas torres en su mayoría no contribuyen a la huella de carbono y consisten únicamente en vapor de agua . ^{[2] [3]}

Historia

Un grabado de 1902 de la "torre de autoenfriamiento sin ventilador de Barnard", una de las primeras grandes torres de enfriamiento por evaporación que dependía de tiro natural y lados abiertos en lugar de un ventilador; El agua a enfriar se roció desde arriba sobre el patrón radial de esteras verticales de malla de alambre.

Las torres de enfriamiento se originaron en el siglo XIX mediante el desarrollo de condensadores para su uso con la máquina de vapor . ^[4] Los condensadores utilizan agua relativamente fría, a través de diversos medios, para condensar el vapor que sale de los cilindros o turbinas. Esto reduce la contrapresión , lo que a su vez reduce el consumo de vapor y, por tanto, el consumo de combustible, al mismo tiempo que aumenta la potencia y recicla el agua de la caldera. ^[5] Sin embargo, los condensadores requieren un amplio suministro de agua de refrigeración, sin la cual no son prácticos. ^{[6] [7]} Si bien el uso de agua no es un problema con los motores marinos , constituye una limitación significativa para muchos sistemas terrestres. ^{[ cita necesaria ]}

A principios del siglo XX, se utilizaban varios métodos de evaporación para reciclar el agua de refrigeración en áreas que carecían de un suministro de agua establecido, así como en ubicaciones urbanas donde las tuberías municipales de agua pueden no ser suficientes; confiable en tiempos de demanda; o de otro modo adecuado para satisfacer las necesidades de refrigeración. ^{[4] [7]} En áreas con tierra disponible, los sistemas tomaron la forma de estanques de enfriamiento ; en áreas con terreno limitado, como en las ciudades, tomaron la forma de torres de enfriamiento. ^{[6] [8]}

Estas primeras torres se ubicaban en los tejados de los edificios o como estructuras independientes, alimentadas con aire por ventiladores o dependiendo del flujo de aire natural. ^{[6] [8]} Un libro de texto de ingeniería estadounidense de 1911 describió un diseño como "una carcasa circular o rectangular de placa de luz; en efecto, una chimenea muy acortada verticalmente (de 20 a 40 pies de alto) y muy agrandada lateralmente. En En la parte superior hay un conjunto de canales de distribución, a los que se debe bombear el agua del condensador; desde estos se escurre sobre "esteras" hechas de listones de madera o pantallas de alambre tejido, que llenan el espacio dentro de la torre. ^[8]

Torre de enfriamiento Van Iterson , 1918

Los ingenieros holandeses Frederik van Iterson y Gerard Kuypers patentaron una torre de enfriamiento hiperboloide en los Países Bajos el 16 de agosto de 1916. ^[9] Las primeras torres de enfriamiento de hormigón armado hiperboloide fueron construidas por la mina estatal holandesa (DSM) Emma en 1918 en Heerlen. . ^[10] Los primeros en el Reino Unido se construyeron en 1924 en la central eléctrica de Lister Drive en Liverpool , Inglaterra. ^[11] En ambos lugares se construyeron para enfriar el agua utilizada en una central eléctrica alimentada por carbón.

Según el informe del Instituto de Tecnología del Gas (GTI), el ciclo Maisotsenko de enfriamiento por evaporación con punto de rocío indirecto (ciclo M) es un método teóricamente sólido para reducir un fluido a una temperatura de punto de rocío que es inferior a su temperatura de bulbo húmedo. El ciclo M utiliza la energía psicrométrica (o la energía potencial) disponible del calor latente del agua que se evapora en el aire. Si bien su manifestación actual es el M-Cycle HMX para aire acondicionado, a través del diseño de ingeniería este ciclo podría aplicarse como un dispositivo de recuperación de calor y humedad para dispositivos de combustión, torres de enfriamiento, condensadores y otros procesos que involucran corrientes de gas húmedo.

Se estima que el consumo de agua de refrigeración por parte de las centrales eléctricas y de procesamiento del interior reducirá la disponibilidad de energía para la mayoría de las centrales térmicas entre 2040 y 2069. ^[12]

En 2021, los investigadores presentaron un método para recuperar el vapor. El vapor se carga mediante un haz de iones y luego se captura en una malla de alambre de carga opuesta. La pureza del agua superó los estándares de potabilidad de la EPA . ^[13]

Clasificación por uso

Calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC)

Dos torres de refrigeración HVAC en la azotea de un centro comercial (Darmstadt, Hesse, Alemania)

Torre de enfriamiento de FRP instalada en la azotea

Celda de una torre de enfriamiento de flujo cruzado con material de relleno y agua en circulación visible

Una torre de enfriamiento HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) se utiliza para eliminar ("rechazar") el calor no deseado de un enfriador . Los enfriadores enfriados por líquido normalmente son más eficientes energéticamente que los enfriadores enfriados por aire debido al rechazo del calor al agua de la torre a temperaturas de bulbo húmedo o cercanas a ellas . Los enfriadores enfriados por aire deben rechazar el calor a la temperatura de bulbo seco más alta y, por lo tanto, tener una efectividad promedio más baja del ciclo de Carnot inverso . En áreas con clima cálido, los grandes edificios de oficinas, hospitales y escuelas suelen utilizar una o más torres de refrigeración como parte de sus sistemas de aire acondicionado. Generalmente, las torres de enfriamiento industriales son mucho más grandes que las torres HVAC. El uso de HVAC de una torre de enfriamiento combina la torre de enfriamiento con un enfriador enfriado por líquido o un condensador enfriado por líquido. Una tonelada de aire acondicionado se define como la eliminación de 12.000 unidades térmicas británicas por hora (3,5 kW). La tonelada equivalente en el lado de la torre de enfriamiento en realidad rechaza alrededor de 15.000 unidades térmicas británicas por hora (4,4 kW) debido al calor residual adicional, equivalente a la energía necesaria para accionar el compresor del enfriador. Esta tonelada equivalente se define como el rechazo de calor al enfriar 3 galones estadounidenses por minuto (11 litros por minuto) o 1.500 libras por hora (680 kg/h) de agua a 10 °F (5,6 °C), lo que equivale a 15.000 toneladas británicas. unidades térmicas por hora (4,4 kW), suponiendo un coeficiente de rendimiento (COP) del enfriador de 4,0. ^[14] Este COP equivale a un índice de eficiencia energética (EER) de 14.

Las torres de enfriamiento también se utilizan en sistemas HVAC que tienen múltiples bombas de calor de fuente de agua que comparten un circuito de agua de tubería común . En este tipo de sistema, el agua que circula dentro del circuito de agua elimina el calor del condensador de las bombas de calor siempre que las bombas de calor están funcionando en modo de enfriamiento, luego la torre de enfriamiento montada externamente se usa para eliminar el calor del circuito de agua y rechazarlo. a la atmósfera . Por el contrario, cuando las bombas de calor funcionan en modo calefacción, los condensadores extraen calor del agua del circuito y lo rechazan al espacio a calentar. Cuando el circuito de agua se utiliza principalmente para suministrar calor al edificio, la torre de enfriamiento normalmente se apaga (y puede drenarse o prepararse para el invierno para evitar daños por congelamiento) y el calor se suministra por otros medios, generalmente desde calderas separadas .

Torres de enfriamiento industriales

Torres de enfriamiento industriales para una central eléctrica

Torres de enfriamiento industriales para procesamiento de frutas

Las torres de enfriamiento industriales se pueden utilizar para eliminar el calor de diversas fuentes, como maquinaria o material de proceso calentado. El uso principal de las grandes torres de enfriamiento industriales es eliminar el calor absorbido en los sistemas de agua de enfriamiento en circulación utilizados en plantas de energía , refinerías de petróleo , plantas petroquímicas , plantas de procesamiento de gas natural , plantas de procesamiento de alimentos, plantas de semiconductores y otras industrias. ^[15] La velocidad de circulación del agua de refrigeración en una típica central eléctrica _{de carbón de} 700 MW con torre de refrigeración asciende a unos 71.600 metros cúbicos por hora ( 315.000 galones estadounidenses por minuto) ^[16] y el agua en circulación requiere una tasa de reposición de agua de suministro de quizás el 5 por ciento (es decir, 3.600 metros cúbicos por hora, equivalente a un metro cúbico por segundo).

Si esa misma planta no tuviera torre de enfriamiento y usara agua de enfriamiento de un solo paso , requeriría alrededor de 100.000 metros cúbicos por hora ^[17] Una gran ingesta de agua de enfriamiento normalmente mata a millones de peces y larvas anualmente, ya que los organismos inciden en la entrada. pantallas . ^[18] Una gran cantidad de agua tendría que devolverse continuamente al océano, lago o río del que se obtuvo y reabastecerse continuamente a la planta. Además, descargar grandes cantidades de agua caliente puede elevar la temperatura del río o lago receptor a un nivel inaceptable para el ecosistema local. Las temperaturas elevadas del agua pueden matar peces y otros organismos acuáticos (ver contaminación térmica ), o también pueden provocar un aumento de organismos indeseables como especies invasoras de mejillones cebra o algas .

En cambio, una torre de refrigeración sirve para disipar el calor a la atmósfera, de modo que la difusión del viento y del aire distribuye el calor en un área mucho mayor que la que el agua caliente puede distribuir calor en una masa de agua. El agua de enfriamiento evaporativo no se puede usar para fines posteriores (que no sean lluvia en algún lugar), mientras que el agua de enfriamiento solo de superficie se puede reutilizar. Algunas centrales nucleares y de carbón ubicadas en zonas costeras utilizan agua del océano de paso único. Pero incluso allí, la salida de agua de descarga en alta mar requiere un diseño muy cuidadoso para evitar problemas ambientales.

Las refinerías de petróleo también pueden tener sistemas de torres de enfriamiento muy grandes. Una gran refinería típica que procesa 40.000 toneladas métricas de petróleo crudo por día (300.000 barriles (48.000 m ³ ) por día) hace circular alrededor de 80.000 metros cúbicos de agua por hora a través de su sistema de torre de enfriamiento.

La torre de enfriamiento más alta del mundo es la torre de enfriamiento de 210 metros (690 pies) de altura de la central eléctrica Pingshan II en Huaibei , provincia de Anhui, China. ^[19]

Torre de enfriamiento montada en campo

Clasificación por construcción

Tipo de paquete

Torres de enfriamiento construidas en campo

Torre de enfriamiento Brotep-Eco

Torre de enfriamiento del paquete

Este tipo de torres de refrigeración vienen premontadas de fábrica, y pueden transportarse fácilmente en camiones, al ser máquinas compactas. La capacidad de las torres tipo paquete es limitada y, por esa razón, generalmente son preferidas por instalaciones con bajos requisitos de rechazo de calor, como plantas de procesamiento de alimentos, plantas textiles, algunas plantas de procesamiento de productos químicos o edificios como hospitales, hoteles, centros comerciales, fábricas de automóviles. , etc.

Debido a su uso frecuente en o cerca de áreas residenciales, el control del nivel de sonido es un tema relativamente más importante para las torres de enfriamiento tipo paquete.

Tipo montado en campo

Instalaciones como plantas de energía, plantas de procesamiento de acero, refinerías de petróleo o plantas petroquímicas generalmente instalan torres de enfriamiento del tipo construidas en el campo debido a su mayor capacidad de rechazo de calor. Las torres construidas en campo suelen ser mucho más grandes en comparación con las torres de enfriamiento tipo paquete.

Una torre de enfriamiento típica construida en el campo tiene una estructura de plástico reforzado con fibra pultruida (FRP), un revestimiento de FRP , una unidad mecánica para la corriente de aire y un eliminador de deriva.

Métodos de transferencia de calor

Con respecto al mecanismo de transferencia de calor empleado, los principales tipos son:

• Las torres de enfriamiento húmedo o las torres de enfriamiento de circuito abierto o las torres de enfriamiento evaporativo funcionan según el principio de enfriamiento evaporativo . El refrigerante de trabajo (generalmente agua) es el fluido evaporado y está expuesto a los elementos.
• Las torres de enfriamiento de circuito cerrado (también llamadas enfriadores de líquido ) pasan el refrigerante de trabajo a través de un gran intercambiador de calor , generalmente un radiador , sobre el cual se rocía agua limpia y se aplica una corriente de aire inducida por un ventilador. El rendimiento de transferencia de calor resultante es cercano al de una torre de enfriamiento húmeda, con la ventaja de proteger el fluido de trabajo de la exposición y contaminación ambiental.
• Las torres de enfriamiento adiabáticas rocían agua en el aire entrante o sobre una almohadilla de cartón para enfriar el aire antes de que pase por un intercambiador de calor enfriado por aire. Las torres de enfriamiento adiabáticas utilizan menos agua que otras torres de enfriamiento, pero no enfrían el fluido tan cerca de la temperatura del bulbo húmedo. La mayoría de las torres de enfriamiento adiabáticas también son torres de enfriamiento híbridas.
• Las torres de enfriamiento seco (o enfriadores secos ) son torres de enfriamiento de circuito cerrado que funcionan mediante transferencia de calor a través de un intercambiador de calor que separa el refrigerante de trabajo del aire ambiente, como en un radiador, utilizando transferencia de calor por convección. No utilizan evaporación.
• Las torres de enfriamiento híbridas o torres de enfriamiento húmedo-seco son torres de enfriamiento de circuito cerrado que pueden cambiar entre operación húmeda o adiabática y seca. Esto ayuda a equilibrar el ahorro de agua y energía en una variedad de condiciones climáticas. Algunas torres de enfriamiento híbridas pueden cambiar entre modos seco, húmedo y adiabático. Se han observado eficiencias térmicas de hasta el 92% en torres de enfriamiento híbridas. ^[20]

En una torre de enfriamiento húmeda (o torre de enfriamiento de circuito abierto), el agua tibia se puede enfriar a una temperatura más baja que la temperatura de bulbo seco del aire ambiente, si el aire está relativamente seco (ver punto de rocío y psicrometría ). A medida que el aire ambiente pasa por un flujo de agua, una pequeña porción del agua se evapora y la energía requerida para evaporar esa porción del agua se toma de la masa restante de agua, reduciendo así su temperatura. Aproximadamente 2300 kilojulios por kilogramo (970 BTU/lb) de energía térmica se absorben en el agua evaporada. La evaporación da como resultado condiciones de aire saturado, lo que reduce la temperatura del agua procesada por la torre a un valor cercano a la temperatura de bulbo húmedo , que es menor que la temperatura ambiente de bulbo seco , la diferencia determinada por la humedad inicial del aire ambiente.

Para lograr un mejor rendimiento (más enfriamiento), se utiliza un medio llamado relleno para aumentar la superficie y el tiempo de contacto entre los flujos de aire y agua. El relleno contra salpicaduras consiste en material colocado para interrumpir el flujo de agua provocando salpicaduras. El relleno de película se compone de finas láminas de material (normalmente PVC ) sobre las que fluye el agua. Ambos métodos crean una mayor superficie y tiempo de contacto entre el fluido (agua) y el gas (aire), para mejorar la transferencia de calor.

Métodos de generación de flujo de aire.

Las escaleras de acceso en la base de una enorme torre de enfriamiento hiperboloide dan una idea de su escala (Reino Unido).

Con respecto a la extracción de aire a través de la torre, existen tres tipos de torres de enfriamiento:

• Tiro natural : utiliza flotabilidad a través de una chimenea alta. El aire cálido y húmedo se eleva naturalmente debido a la diferencia de densidad en comparación con el aire exterior seco y más frío. El aire cálido yes menos denso que el aire más seco a la misma presión. Esta flotabilidad del aire húmedo produce una corriente de aire ascendente a través de la torre.
• Tiro mecánico : utiliza motores de ventilador accionados eléctricamente para forzar o aspirar aire a través de la torre.
  • Tiro inducido : una torre de tiro mecánico con un ventilador en la descarga (en la parte superior) que empuja el aire hacia arriba a través de la torre. El ventilador induce aire caliente y húmedo a través de la descarga. Esto produce velocidades de aire de entrada bajas y altas de salida, lo que reduce la posibilidad de recirculación en la que el aire descargado regresa a la entrada de aire. Esta disposición de abanico/aleta también se conoce como extracción .
  • Tiro forzado : una torre de tiro mecánico con un ventilador tipo soplador en la entrada. El ventilador fuerza el aire hacia la torre, creando altas velocidades de entrada y bajas velocidades de salida del aire. La baja velocidad de salida es mucho más susceptible a la recirculación. Con el ventilador en la entrada de aire, el ventilador es más susceptible a complicaciones debido a condiciones de congelación. Otra desventaja es que un diseño de tiro forzado generalmente requiere más potencia del motor que un diseño de tiro inducido equivalente. El beneficio del diseño de tiro forzado es su capacidad para trabajar con alta presión estática . Estas configuraciones se pueden instalar en espacios más reducidos e incluso en algunas situaciones interiores. Esta geometría de ventilador/aleta también se conoce como soplado .
• Tiro natural asistido por ventilador : un tipo híbrido que parece una configuración de tiro natural, aunque el flujo de aire es asistido por un ventilador.

Torre de enfriamiento hiperboloide

El 16 de agosto de 1916, ^[21] Frederik van Iterson obtuvo la patente británica (108.863) para la construcción mejorada de torres de refrigeración de hormigón armado . ^[22] La patente se presentó el 9 de agosto de 1917 y se publicó el 11 de abril de 1918. En 1918, DSM construyó la primera torre de enfriamiento de tiro natural hiperboloide en Staatsmijn Emma , ​​según su diseño.

Las torres de enfriamiento hiperboloides (a veces conocidas incorrectamente como hiperbólicas ) se han convertido en el estándar de diseño para todas las torres de enfriamiento de tiro natural debido a su resistencia estructural y uso mínimo de material. ^{[23] [24] [25] [26]} La forma hiperboloide también ayuda a acelerar el flujo de aire convectivo ascendente , mejorando la eficiencia de enfriamiento. ^{[27] [28]} Estos diseños se asocian popularmente con las centrales nucleares . Sin embargo, esta asociación es engañosa, ya que el mismo tipo de torres de refrigeración se utilizan a menudo en grandes centrales eléctricas alimentadas con carbón y también en algunas plantas geotérmicas. La turbina de vapor es lo que necesita la torre de enfriamiento. Por el contrario, no todas las centrales nucleares tienen torres de refrigeración, sino que algunas enfrían su fluido de trabajo con agua de lago, río o océano.

Categorización por flujo aire-agua

Flujo cruzado

Torre de enfriamiento de flujo cruzado de tiro mecánico utilizada en una aplicación HVAC

Paquete de torre de enfriamiento de flujo cruzado

Por lo general, un costo inicial y a largo plazo más bajo, principalmente debido a los requisitos de la bomba.

El flujo cruzado es un diseño en el que el flujo de aire se dirige perpendicular al flujo de agua (consulte el diagrama a la izquierda). El flujo de aire ingresa a una o más caras verticales de la torre de enfriamiento para encontrarse con el material de relleno. El agua fluye (perpendicular al aire) a través del relleno por gravedad. El aire continúa a través del relleno y, por lo tanto, pasa el flujo de agua hacia un volumen pleno abierto. Por último, un ventilador expulsa el aire a la atmósfera.

Cerca de la parte superior de una torre de flujo cruzado se encuentra un depósito de distribución o de agua caliente que consta de una bandeja profunda con orificios o boquillas en su fondo. La gravedad distribuye el agua a través de las boquillas de manera uniforme sobre el material de relleno. Flujo cruzado V/s Contraflujo

Ventajas del diseño de flujo cruzado:

• La distribución de agua por gravedad permite bombas más pequeñas y mantenimiento mientras está en uso.
• El rociado no presurizado simplifica el flujo variable.

Desventajas del diseño de flujo cruzado:

• Más propensos a congelarse que los diseños de contraflujo.
• El flujo variable es inútil en algunas condiciones.
• Más propensos a la acumulación de suciedad en el relleno que los diseños de contracorriente, especialmente en áreas polvorientas o arenosas.

Contraflujo

Duchas dentro de la torre de enfriamiento

Torre de enfriamiento tipo paquete de contraflujo y tiro forzado

En un diseño de contracorriente, el flujo de aire es directamente opuesto al flujo de agua (ver diagrama a la izquierda). El flujo de aire ingresa primero a un área abierta debajo del medio de relleno y luego asciende verticalmente. El agua se rocía a través de boquillas presurizadas cerca de la parte superior de la torre y luego fluye hacia abajo a través del relleno, en dirección opuesta al flujo de aire.

Ventajas del diseño a contracorriente:

• La distribución del agua pulverizada hace que la torre sea más resistente a las heladas.
• La descomposición del agua en la pulverización hace que la transferencia de calor sea más eficiente.

Desventajas del diseño a contracorriente:

• Por lo general, un costo inicial y a largo plazo más alto, principalmente debido a los requisitos de la bomba.
• Es difícil utilizar un flujo de agua variable, ya que las características de pulverización pueden verse afectadas negativamente.
• Generalmente es más ruidoso, debido a la mayor altura de caída de agua desde el fondo del relleno hacia el depósito de agua fría.

Aspectos comunes

Aspectos comunes de ambos diseños:

• Las interacciones del flujo de aire y agua permiten una igualación parcial de la temperatura y la evaporación del agua.
• El aire, ahora saturado con vapor de agua, se descarga desde la parte superior de la torre de enfriamiento.
• Se utiliza una "cuenca de recolección" o "cuenca de agua fría" para recolectar y contener el agua enfriada después de su interacción con el flujo de aire.

Tanto los diseños de flujo cruzado como los de contraflujo se pueden utilizar en torres de enfriamiento de tiro natural y de tiro mecánico.

Balance de materiales de torres de enfriamiento húmedo

Cuantitativamente, el equilibrio de materiales alrededor de un sistema de torre de enfriamiento evaporativo húmedo se rige por las variables operativas del caudal volumétrico de reposición , las pérdidas por evaporación y viento, la tasa de extracción y los ciclos de concentración. ^{[29] [30]}

En el diagrama adyacente, el agua bombeada desde el depósito de la torre es el agua de refrigeración que se envía a través de los refrigeradores y condensadores del proceso en una instalación industrial. El agua fría absorbe calor de las corrientes calientes del proceso que deben enfriarse o condensarse, y el calor absorbido calienta el agua en circulación (C). El agua tibia regresa a la parte superior de la torre de enfriamiento y gotea hacia abajo sobre el material de relleno dentro de la torre. A medida que gotea, entra en contacto con el aire ambiente que sube a través de la torre, ya sea por tiro natural o por tiro forzado utilizando grandes ventiladores en la torre. Ese contacto hace que una pequeña cantidad de agua se pierda como viento o deriva (W) y parte del agua (E) se evapore . El calor necesario para evaporar el agua se deriva del agua misma, que la enfría a la temperatura original del agua de la cuenca y luego el agua está lista para recircular. El agua evaporada deja sus sales disueltas en la mayor parte del agua que no se ha evaporado, aumentando así la concentración de sal en el agua de refrigeración circulante. Para evitar que la concentración de sal del agua sea demasiado alta, una parte del agua se extrae o se sopla (D) para su eliminación. Se suministra agua dulce (M) al depósito de la torre para compensar la pérdida de agua evaporada, la pérdida de agua por viento y el agua de extracción.

Torre de enfriamiento de contraflujo y tiro inducido por ventilador

Usando estos caudales y unidades dimensionales de concentración:

Un balance hídrico alrededor de todo el sistema es entonces: ^[30]

METRO = E + D + W

Dado que el agua evaporada (E) no tiene sales, el balance de cloruros alrededor del sistema es: ^[30]

MX _M = DX _C + WX _C = X _C ( D + W )

${\displaystyle MX_{M}=DX_{C}+WX_{C}=X_{C}(D+W)}$

y, por tanto: ^[30]

${\displaystyle {X_{C} \over X_{M}}={\text{Cycles of concentration}}={M \over (D+W)}={M \over (M-E)}=1+{E \over (D+W)}}$

A partir de un balance de calor simplificado alrededor de la torre de enfriamiento:

${\displaystyle E={C\Delta Tc_{p} \over H_{V}}}$

Las pérdidas por viento (o deriva) (W) son la cantidad de flujo total de agua de la torre que es arrastrada en el flujo de aire a la atmósfera. De las torres de refrigeración industriales de gran escala, a falta de datos del fabricante, se puede suponer que:

W = 0,3 a 1,0 por ciento de C para una torre de enfriamiento de tiro natural sin eliminadores de deriva por viento

W = 0,1 a 0,3 por ciento de C para una torre de enfriamiento de tiro inducido sin eliminadores de deriva por viento

W = aproximadamente 0,005 por ciento de C (o menos) si la torre de enfriamiento tiene eliminadores de deriva por efecto del viento

W = aproximadamente 0,0005 por ciento de C (o menos) si la torre de enfriamiento tiene eliminadores de deriva por viento y utiliza agua de mar como agua de reposición.

Ciclos de concentración

El ciclo de concentración representa la acumulación de minerales disueltos en el agua de refrigeración recirculante. La descarga de extracción (o purga) se utiliza principalmente para controlar la acumulación de estos minerales.

La química del agua de reposición, incluida la cantidad de minerales disueltos, puede variar ampliamente. Las aguas de reposición bajas en minerales disueltos, como las de los suministros de agua superficial (lagos, ríos, etc.), tienden a ser agresivas con los metales (corrosivas). Las aguas de reposición de los suministros de agua subterránea (como los pozos ) suelen tener un mayor contenido de minerales y tienden a tener incrustaciones (minerales de depósito). Aumentar la cantidad de minerales presentes en el agua mediante ciclos puede hacer que el agua sea menos agresiva para las tuberías; sin embargo, los niveles excesivos de minerales pueden causar problemas de incrustación.

Relación entre ciclos de concentración y caudales en una torre de enfriamiento

A medida que aumentan los ciclos de concentración, es posible que el agua no pueda retener los minerales en solución . Cuando se excede la solubilidad de estos minerales, pueden precipitar como sólidos minerales y causar incrustaciones y problemas de intercambio de calor en la torre de enfriamiento o en los intercambiadores de calor . Las temperaturas del agua en recirculación, las tuberías y las superficies de intercambio de calor determinan si los minerales precipitarán del agua en recirculación y dónde. A menudo, un consultor profesional en tratamiento de agua evaluará el agua de reposición y las condiciones operativas de la torre de enfriamiento y recomendará un rango apropiado para los ciclos de concentración. El uso de productos químicos para el tratamiento del agua, tratamientos previos como ablandamiento del agua , ajuste del pH y otras técnicas pueden afectar el rango aceptable de ciclos de concentración.

Los ciclos de concentración en la mayoría de las torres de enfriamiento suelen oscilar entre 3 y 7. En los Estados Unidos, muchos suministros de agua utilizan agua de pozo que tiene niveles significativos de sólidos disueltos. Por otro lado, uno de los mayores suministros de agua, para la ciudad de Nueva York , tiene una fuente de agua de lluvia superficial bastante baja en minerales; por lo tanto, a las torres de enfriamiento de esa ciudad a menudo se les permite concentrarse en 7 o más ciclos de concentración.

Dado que los ciclos más altos de concentración representan menos agua de reposición, los esfuerzos de conservación del agua pueden centrarse en aumentar los ciclos de concentración. ^[31] El agua reciclada altamente tratada puede ser un medio eficaz para reducir el consumo de agua potable de las torres de enfriamiento, en regiones donde el agua potable es escasa. ^[32]

Mantenimiento

Limpie la suciedad y los residuos visibles del recipiente de agua fría y de las superficies con cualquier biopelícula visible (es decir, limo). ^{[ cita necesaria ]}

Los niveles de desinfectante y otros productos químicos en las torres de enfriamiento y jacuzzis deben mantenerse continuamente y monitorearse periódicamente. ^[33]

Se deben realizar controles periódicos de la calidad del agua (específicamente los niveles de bacterias aeróbicas) mediante sumergibles, ya que la presencia de otros organismos puede favorecer la legionella al producir los nutrientes orgánicos que necesita para prosperar. ^{[ cita necesaria ]}

Tratamiento de aguas

Además de tratar el agua de refrigeración en circulación en grandes sistemas de torres de refrigeración industriales para minimizar las incrustaciones y la contaminación , el agua debe filtrarse para eliminar las partículas y también dosificarse con biocidas y alguicidas para evitar crecimientos que puedan interferir con el flujo continuo del agua. ^[29] Bajo ciertas condiciones, una biopelícula de microorganismos como bacterias, hongos y algas puede crecer muy rápidamente en el agua de enfriamiento y puede reducir la eficiencia de transferencia de calor de la torre de enfriamiento. La biopelícula se puede reducir o prevenir utilizando clorito de sodio u otros productos químicos a base de cloro . Una práctica industrial normal es utilizar dos biocidas, como los de tipo oxidante y no oxidante, para complementar las fortalezas y debilidades de cada uno y garantizar un espectro de ataque más amplio. En la mayoría de los casos, se utiliza un biocida oxidante continuo de bajo nivel, alternando luego con una dosis de choque periódica de biocidas no oxidantes. ^{[ cita necesaria ]}

Alguicidas y biocidas

Los alguicidas, como su nombre sugiere, están destinados a matar algas y otros microbios similares a plantas relacionados en el agua. Los biocidas pueden reducir el resto de materia viva que queda, mejorando el sistema y manteniendo un uso de agua limpio y eficiente en una torre de enfriamiento. Una de las opciones más comunes cuando se trata de biocidas para el agua es el bromo. ^[34]

Inhibidores de incrustaciones

Entre los problemas que causan el mayor daño y tensión a los sistemas de una torre de agua está el sarro. Cuando un material no deseado o contaminante en el agua se acumula en un área determinada, puede crear depósitos que crecen con el tiempo. Esto puede causar problemas que van desde el estrechamiento de las tuberías hasta bloqueos totales y fallas en los equipos. ^[34]

El consumo de agua de la torre de enfriamiento proviene de la deriva, el purga y la pérdida por evaporación. El agua que se repone inmediatamente en la torre de enfriamiento debido a la pérdida se llama agua de reposición. La función del agua de reposición es hacer que la maquinaria y el equipo funcionen de forma segura y estable. ^{[ cita necesaria ]}

Legionelosis

Legionella pneumophila (5000 × aumento)

Una multitud de organismos microscópicos, como colonias de bacterias, hongos y algas, pueden prosperar fácilmente dentro de las temperaturas moderadamente altas presentes dentro de una torre de enfriamiento.

Otra razón muy importante para usar biocidas en torres de enfriamiento es prevenir el crecimiento de Legionella , incluidas las especies que causan legionelosis o enfermedad del legionario, en particular L. pneumophila , ^[35] o Mycobacterium avium . ^[36] Las diversas especies de Legionella son la causa de la enfermedad del legionario en humanos y la transmisión se produce a través de la exposición a aerosoles : la inhalación de gotas de niebla que contienen la bacteria. Las fuentes comunes de Legionella incluyen torres de enfriamiento utilizadas en sistemas abiertos de recirculación de agua de enfriamiento por evaporación, sistemas de agua caliente sanitaria, fuentes y diseminadores similares que aprovechan un suministro público de agua. Las fuentes naturales incluyen estanques y arroyos de agua dulce. ^{[37] [38]}

Investigadores franceses descubrieron que la bacteria Legionella viajó hasta 6 kilómetros (3,7 millas) a través del aire desde una gran torre de enfriamiento contaminada en una planta petroquímica en Pas-de-Calais, Francia. Ese brote mató a 21 de las 86 personas que tenían una infección confirmada por laboratorio. ^[39]

Deriva (o viento) es el término para las gotas de agua del flujo del proceso que se dejan escapar en la descarga de la torre de enfriamiento. Los eliminadores de deriva se utilizan para mantener las tasas de deriva típicamente entre 0,001 y 0,005 % del caudal circulante. Un eliminador de gotas típico proporciona múltiples cambios direccionales del flujo de aire para evitar el escape de gotas de agua. Un eliminador de deriva bien diseñado y equipado puede reducir en gran medida la pérdida de agua y la posibilidad de exposición a Legionella o a sustancias químicas del tratamiento del agua. Además, aproximadamente cada seis meses, inspeccione las condiciones de los eliminadores de gotas asegurándose de que no queden espacios que permitan el libre flujo de suciedad. ^[40]

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU. no recomiendan que los centros de atención médica realicen pruebas periódicas para detectar la bacteria Legionella pneumophila . La monitorización microbiológica programada para Legionella sigue siendo controvertida porque su presencia no es necesariamente evidencia de un potencial para causar enfermedad. Los CDC recomiendan medidas de desinfección agresivas para la limpieza y el mantenimiento de dispositivos que se sabe que transmiten Legionella , pero no recomiendan ensayos microbiológicos programados periódicamente para la bacteria. Sin embargo, se podría considerar el monitoreo programado del agua potable dentro de un hospital en ciertos entornos donde las personas son altamente susceptibles a enfermedades y mortalidad por infección por Legionella (por ejemplo, unidades de trasplante de células madre hematopoyéticas o unidades de trasplante de órganos sólidos). Además, después de un brote de legionelosis, los funcionarios de salud coinciden en que es necesario realizar un seguimiento para identificar la fuente y evaluar la eficacia de los biocidas u otras medidas de prevención. ^{[41] [ verificación fallida ]}

Los estudios han encontrado Legionella en entre el 40% y el 60% de las torres de enfriamiento. ^[42]

Terminología

Placas de relleno en la parte inferior de la torre de refrigeración de la central eléctrica de Iru (Estonia). La torre está cerrada, lo que revela numerosos cabezales rociadores de agua.

• Viento o deriva : gotas de agua que salen de la torre de enfriamiento con el aire de escape. Las gotas de deriva tienen la misma concentración de impurezas que el agua que ingresa a la torre. La tasa de deriva generalmente se reduce empleando dispositivos similares a deflectores, llamados eliminadores de deriva, a través de los cuales debe viajar el aire después de abandonar las zonas de llenado y aspersión de la torre. La deriva también se puede reducir utilizando temperaturas de entrada más cálidas a la torre de enfriamiento.

• Expulsión : Gotas de agua expulsadas de la torre de enfriamiento por el viento, generalmente en las aberturas de entrada de aire. También se puede perder agua, en ausencia de viento, por salpicaduras o nebulización. Para limitar estas pérdidas se utilizan dispositivos como parabrisas, rejillas, deflectores de salpicaduras y desviadores de agua.

• Penacho : la corriente de aire de escape saturado que sale de la torre de enfriamiento. La columna es visible cuando el vapor de agua que contiene se condensa en contacto con el aire ambiente más frío, como el aire saturado en la niebla del aliento en un día frío. Bajo ciertas condiciones, la columna de una torre de enfriamiento puede presentar riesgos de empañamiento o formación de hielo en su entorno. Tenga en cuenta que el agua evaporada en el proceso de enfriamiento es agua "pura", en contraste con el porcentaje muy pequeño de gotas de deriva o agua expulsada por las entradas de aire.

• Extracción o purga : la porción del flujo de agua circulante que se elimina (generalmente se descarga a un drenaje) para mantener la cantidad de sólidos disueltos totales (TDS) y otras impurezas en un nivel aceptablemente bajo. Una mayor concentración de TDS en la solución puede resultar de una mayor eficiencia de la torre de enfriamiento. Sin embargo, cuanto mayor sea la concentración de TDS, mayor será el riesgo de incrustaciones, crecimiento biológico y corrosión. La cantidad de purga se regula principalmente midiendo la conductividad eléctrica del agua en circulación. El crecimiento biológico, las incrustaciones y la corrosión se pueden prevenir con productos químicos (respectivamente, biocidas, ácido sulfúrico, inhibidores de corrosión). Por otro lado, la única forma práctica de disminuir la conductividad eléctrica es aumentando la cantidad de descarga de purga y posteriormente aumentando la cantidad de agua limpia de reposición.

• La purga cero para torres de enfriamiento , también llamada purga cero para torres de enfriamiento , es un proceso para reducir significativamente la necesidad de purgar agua con sólidos residuales del sistema al permitir que el agua retenga más sólidos en solución. ^{[43] [44] [45]}

• Reposición : el agua que se debe agregar al sistema de agua en circulación para compensar las pérdidas de agua como la evaporación, la pérdida por deriva, la purga, la purga, etc.

• Ruido : energía sonora emitida por una torre de enfriamiento y escuchada (grabada) a una distancia y dirección determinadas. El sonido se genera por el impacto del agua que cae, por el movimiento del aire por los ventiladores, las aspas del ventilador moviéndose en la estructura, la vibración de la estructura y los motores, cajas de cambios o correas de transmisión.

• Enfoque : el enfoque es la diferencia de temperatura entre la temperatura del agua enfriada y la temperatura del bulbo húmedo del aire entrante (twb). Dado que las torres de enfriamiento se basan en los principios del enfriamiento evaporativo, la eficiencia máxima de la torre de enfriamiento depende de la temperatura del bulbo húmedo del aire. La temperatura de bulbo húmedo es un tipo de medición de temperatura que refleja las propiedades físicas de un sistema con una mezcla de un gas y un vapor, generalmente aire y vapor de agua.

• Rango : el rango es la diferencia de temperatura entre la entrada de agua tibia y la salida de agua enfriada.

• Relleno : dentro de la torre, se agregan rellenos para aumentar la superficie de contacto y el tiempo de contacto entre el aire y el agua, para proporcionar una mejor transferencia de calor. La eficiencia de la torre depende de la selección y cantidad de relleno. Hay dos tipos de rellenos que se pueden utilizar:
  • Relleno tipo película (hace que el agua se extienda formando una película delgada)
  • Relleno tipo salpicadura (rompe la corriente de agua que cae e interrumpe su avance vertical)

• Filtración de flujo total : la filtración de flujo total filtra continuamente las partículas de todo el flujo del sistema. Por ejemplo, en un sistema de 100 toneladas, el caudal sería de aproximadamente 300 gal/min. Se seleccionaría un filtro para acomodar todo el caudal de 300 gal/min. En este caso, el filtro normalmente se instala después de la torre de enfriamiento en el lado de descarga de la bomba. Si bien este es el método ideal de filtración, para sistemas de mayor flujo puede tener un costo prohibitivo.

• Filtración de corriente lateral : la filtración de corriente lateral, aunque popular y eficaz, no proporciona una protección completa. Con la filtración de corriente lateral, una parte del agua se filtra continuamente. Este método funciona según el principio de que la eliminación continua de partículas mantendrá limpio el sistema. Los fabricantes suelen empaquetar filtros de flujo lateral sobre un patín, completos con una bomba y controles. Para sistemas de alto flujo, este método es rentable. El tamaño adecuado de un sistema de filtración de flujo lateral es fundamental para obtener un rendimiento de filtrado satisfactorio, pero existe cierto debate sobre cómo dimensionar adecuadamente el sistema de flujo lateral. Muchos ingenieros dimensionan el sistema para filtrar continuamente el agua de la cuenca de la torre de enfriamiento a una tasa equivalente al 10% del caudal de circulación total. Por ejemplo, si el flujo total de un sistema es de 1200 gal/min (un sistema de 400 toneladas), se especifica un sistema de corriente lateral de 120 gal/min.

• Ciclo de concentración : multiplicador máximo permitido para la cantidad de sustancias diversas en el agua en circulación en comparación con la cantidad de esas sustancias en el agua de reposición.

• Madera tratada : un material estructural para torres de enfriamiento que fue abandonado en gran medida a principios de la década de 2000. Todavía se utiliza ocasionalmente debido a su bajo coste inicial, a pesar de su corta vida útil. La vida útil de la madera tratada varía mucho, dependiendo de las condiciones operativas de la torre, como la frecuencia de las paradas, el tratamiento del agua circulante, etc. En condiciones de trabajo adecuadas, la vida útil estimada de los elementos estructurales de madera tratada es de unos 10 años.

• Lixiviación : la pérdida de productos químicos conservantes de la madera por la acción de lavado del agua que fluye a través de una torre de enfriamiento de estructura de madera.

• FRP pultruido : un material estructural común para torres de enfriamiento más pequeñas, el plástico reforzado con fibra (FRP) es conocido por sus altas capacidades de resistencia a la corrosión. El FRP pultruido se produce mediante tecnología de pultrusión y se ha convertido en el material estructural más común para pequeñas torres de enfriamiento. Ofrece menores costes y requiere menos mantenimiento en comparación con el hormigón armado, que todavía se utiliza para grandes estructuras.

Producción de niebla

Niebla producida por la central eléctrica de Eggborough

En determinadas condiciones ambientales, se pueden ver columnas de vapor de agua elevándose de la descarga de una torre de refrigeración y pueden confundirse con el humo de un incendio. Si el aire exterior está en la saturación o cerca de ella, y la torre agrega más agua al aire, se puede descargar aire saturado con gotas de agua líquida, lo que se ve como niebla. Este fenómeno suele ocurrir en días fríos y húmedos, pero es raro en muchos climas. La niebla y las nubes asociadas con las torres de enfriamiento pueden describirse como homogenitus, al igual que otras nubes de origen artificial, como las estelas de vapor y las huellas de los barcos . ^[46]

Este fenómeno se puede prevenir disminuyendo la humedad relativa del aire de descarga saturado. Para ello, en las torres híbridas, el aire de descarga saturado se mezcla con aire calentado de baja humedad relativa. Parte del aire ingresa a la torre por encima del nivel del eliminador de gotas y pasa a través de intercambiadores de calor. La humedad relativa del aire seco disminuye aún más instantáneamente a medida que se calienta al entrar a la torre. La mezcla descargada tiene una humedad relativa relativamente más baja y la niebla es invisible. ^{[ cita necesaria ]}

Formación de nubes

En una serie de modelos y experimentos se examinaron cuestiones relacionadas con la meteorología aplicada de las torres de refrigeración, incluida la evaluación del impacto de las torres de refrigeración en la mejora de las nubes. Uno de los resultados del grupo de Haman indicó influencias dinámicas significativas de los rastros de condensación en la atmósfera circundante, manifestadas en alteraciones de temperatura y humedad. El mecanismo de estas influencias parecía estar asociado ya sea con el flujo de aire sobre el sendero como un obstáculo o con ondas verticales generadas por el sendero, a menudo a una altitud considerable sobre él. ^[47]

Contaminación por emisiones de sal

Cuando se instalan torres de enfriamiento húmedas con agua de mar en diversas industrias ubicadas en o cerca de áreas costeras, la deriva de finas gotas emitidas por las torres de enfriamiento contiene casi un 6% de cloruro de sodio que se deposita en las áreas terrestres cercanas. Esta deposición de sales de sodio en las tierras agrícolas/vegetales cercanas puede convertirlas en suelos sódicos salinos o sódicos alcalinos dependiendo de la naturaleza del suelo y mejorar la sodicidad del agua subterránea y superficial. El problema de la deposición de sal de dichas torres de enfriamiento se agrava cuando no se imponen o no se implementan estándares nacionales de control de la contaminación para minimizar las emisiones de deriva de las torres de enfriamiento húmedas que utilizan agua de mar. ^[48]

Las partículas suspendidas respirables , de menos de 10 micrómetros (μm) de tamaño, pueden estar presentes en la deriva de las torres de enfriamiento. Las partículas más grandes, superiores a 10 µm, generalmente se filtran en la nariz y la garganta a través de cilios y mocos, pero las partículas de menos de 10 µm, denominadas PM ₁₀ , pueden depositarse en los bronquios y los pulmones y causar problemas de salud. De manera similar, las partículas menores de 2,5 µm (PM _2,5 ) tienden a penetrar en las regiones de intercambio de gases del pulmón, y partículas muy pequeñas (menos de 100 nanómetros) pueden atravesar los pulmones y afectar otros órganos. Aunque las emisiones totales de partículas de las torres de enfriamiento húmedas con composición de agua dulce son mucho menores, contienen más PM ₁₀ y PM _2,5 que las emisiones totales de las torres de enfriamiento húmedas con composición de agua de mar. Esto se debe al menor contenido de sal en el agua dulce (por debajo de 2.000 ppm) en comparación con el contenido de sal en el agua de mar (60.000 ppm). ^[48]

Utilizar como chimenea de gases de combustión.

Pila de gases de combustión dentro de una torre de enfriamiento húmedo de tiro natural

Conexión de la chimenea de gases de combustión a una torre de enfriamiento húmedo de tiro natural

En algunas centrales eléctricas modernas equipadas con depuración de gases de combustión , como la central eléctrica de Großkrotzenburg y la central eléctrica de Rostock , la torre de refrigeración también se utiliza como chimenea de gases de combustión (chimenea industrial), ahorrando así el coste de una estructura de chimenea independiente. En plantas sin depuración de gases de combustión pueden producirse problemas de corrosión debido a las reacciones de los gases de combustión sin tratar con agua para formar ácidos . ^{[ cita necesaria ]}

A veces, las torres de enfriamiento de tiro natural se construyen con acero estructural en lugar de concreto (RCC) cuando el tiempo de construcción de la torre de enfriamiento de tiro natural excede el tiempo de construcción del resto de la planta o el suelo local tiene poca resistencia para soportar el peso pesado. El peso de las torres de enfriamiento RCC o los precios del cemento son más altos en un sitio para optar por torres de enfriamiento de tiro natural más baratas hechas de acero estructural. ^{[ cita necesaria ]}

Funcionamiento en climas helados

Grandes torres de refrigeración hiperboloides fabricadas en acero estructural para una central eléctrica en Kharkiv (Ucrania)

Algunas torres de enfriamiento (como los sistemas de aire acondicionado de edificios más pequeños) se apagan estacionalmente, se drenaron y se acondicionaron para el invierno para evitar daños por congelación.

Durante el invierno, otros sitios operan continuamente torres de enfriamiento con agua a 4 °C (39 °F) que sale de la torre. En climas fríos se emplean a menudo calentadores de lavabo, desagües de torre y otros métodos de protección contra el congelamiento. Las torres de enfriamiento operativas con mal funcionamiento pueden congelarse durante climas muy fríos. Normalmente, la congelación comienza en las esquinas de una torre de enfriamiento con una carga de calor reducida o nula. Las condiciones de congelación severa pueden crear volúmenes crecientes de hielo, lo que resulta en mayores cargas estructurales que pueden causar daños estructurales o colapso.

Para evitar la congelación, se utilizan los siguientes procedimientos:

• No se recomienda el uso de sistemas de derivación moduladores de agua durante climas helados. En tales situaciones, la flexibilidad de control de motores de velocidad variable, motores de dos velocidades y/o torres de celdas múltiples con motores de dos velocidades debe considerarse un requisito.
• No opere la torre sin supervisión. Se pueden instalar alarmas y sensores remotos para monitorear las condiciones de la torre.
• No opere la torre sin una carga de calor. Se pueden usar calentadores de lavabo para mantener el agua en la bandeja de la torre a una temperatura superior al punto de congelación. La traza calefactora ("cinta calefactora") es un elemento calefactor resistivo que se instala a lo largo de las tuberías de agua para evitar la congelación en climas fríos.
• Mantener el caudal de agua de diseño sobre el relleno de la torre.
• Manipule o reduzca el flujo de aire para mantener la temperatura del agua por encima del punto de congelación.

Peligro de incendio

Las torres de refrigeración construidas total o parcialmente con materiales combustibles pueden favorecer la propagación interna del fuego. Estos incendios pueden llegar a ser muy intensos debido a la alta relación superficie-volumen de las torres, y los incendios pueden intensificarse aún más mediante la convección natural o la corriente de aire asistida por ventilador. El daño resultante puede ser lo suficientemente grave como para requerir el reemplazo de toda la estructura de la celda o torre. Por esta razón, algunos códigos y normas ^{[49] recomiendan que las torres de enfriamiento de combustibles estén provistas de un} sistema automático de rociadores contra incendios . Los incendios pueden propagarse internamente dentro de la estructura de la torre cuando la celda no está en operación (como por mantenimiento o construcción), e incluso mientras la torre está en operación, especialmente aquellos del tipo de tiro inducido, debido a la existencia de áreas relativamente secas. dentro de las torres. ^[50]

Estabilidad estructural

Al ser estructuras muy grandes, las torres de enfriamiento son susceptibles a los daños causados ​​por el viento y en el pasado se han producido varios fallos espectaculares. En la central eléctrica de Ferrybridge el 1 de noviembre de 1965, la estación sufrió una falla estructural importante , cuando tres de las torres de enfriamiento colapsaron debido a las vibraciones de los vientos de 85 mph (137 km/h). ^[51] Aunque las estructuras habían sido construidas para soportar velocidades de viento más altas, la forma de las torres de enfriamiento provocó que los vientos del oeste se canalizaran hacia las propias torres, creando un vórtice . Tres de las ocho torres de refrigeración originales quedaron destruidas y las cinco restantes sufrieron graves daños. Posteriormente, las torres fueron reconstruidas y las ocho torres de enfriamiento fueron reforzadas para tolerar condiciones climáticas adversas. Se cambiaron los códigos de construcción para incluir un soporte estructural mejorado y se introdujeron pruebas en el túnel de viento para verificar las estructuras y la configuración de las torres. ^{[ cita necesaria ]}

Ver también

• Lista de torres de enfriamiento más altas
• Suelos alcalinos
• Ingeniería arquitectónica
• Enfriamiento profundo del agua del lago
• Enfriador evaporativo
• Enfriamento evaporativo
• Central eléctrica de combustibles fósiles
• Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado
• Estructura hiperboloide
• Ingeniería Mecánica
• central nuclear
• Central eléctrica
• Estanque de pulverización
• Refrigeración por agua
• Desastre de la isla Willow

Referencias

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enlaces externos

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• "Torres de Enfriamiento" – incluye diagramas – Turista Nuclear Virtual
• Guía de torres de enfriamiento húmedo para partículas, Environment Canada.
• Impresionantes imágenes de las torres de refrigeración abandonadas de Europa por Reginald Van de Velde, Lonely Planet, 15 de febrero de 2017 (véase también un extracto de una entrevista radiofónica, World Update , BBC, 21 de noviembre de 2016)