diseÑo de sistema de refrigeraciÓn en ciclo cerrado

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERIA (ICAI)

INGENIERO TÉCNICO MECÁNICO

DISEÑO DE SISTEMA DE REFRIGERACIÓN EN CICLO CERRADO

Autor: D. Javier Hidalgo Manzano

Director: D. José Luis Martínez del Pozo

Madrid Junio 2012

Universidad Pontifica Comillas Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ICAI)

Memoria 1

Índice de la memoria

Pág.

Parte nº 1 Memoria 7

1 Introducción 9

2 Objetivo del proyecto 11

2.1 Metodología de trabajo 12

3 Bases de diseño 15

3.1 Ubicación 15

3.2 Climatología 17

3.3 Bases térmicas 18

4 Tipos de torres de refrigeración 23

4.1 Según el sistema de refrigeración 24

4.2 Según el flujo de agua - aire 29

5 Partes de una torre de refrigeración 31

5.1 Estructura 32

5.2 Elementos hidráulicos 39

5.3 Elementos térmicos 46

5.4 Elementos mecánicos 49

6 Selección del tipo de torre más adecuada 55

7 Acústica en torres de refrigeración 57


Memoria 2

Pág.

8 Descripción del proceso 59

8.1 Torre de refrigeración 59

8.2 Bombas de agua de refrigeración 62

8.3 Filtro riñón y paquetes de inyección de químicos 62

8.4 Controladores de proceso. 64

9 Hojas de datos de equipos 65

Parte nº 2 Cálculos 75

1 Justificación del sistema elegido 77

1.1 Agua 77

1.2 Circuito cerrado 78

1.3 Tipo de torre 78

2 Datos de partida 83

2.1 Temperatura de bulbo seco 83

2.2 Temperatura de bulbo húmedo 84

2.3 Aproximación 86

2.4 Salto térmico 86

2.5 Cálculo de caudales 86

2.6 Cálculo de L/G 87

2.7 Base de la entrada 99

2.8 Elementos estructurales 99

2.9 Número de entradas por celda 99

2.10 Velocidades del aire en el interior de la torre 100


Memoria 3

Pág.

2.11 Caudal específico del agua 100

2.12 Número óptimo de pisos de relleno 101

3 Cálculos y elección de la bomba 103

3.1 Caudal, temperatura y viscosidad de diseño 103

3.2 Presión de descarga 104

3.3 Altura efectiva de la bomba 105

3.4 NPSH 104

3.5 Potencia 107

3.6 Selección de la bomba 108

4 Dimensionado de la torre de refrigeración 113

4.1 Caudal de aire 113

4.2 Área de la torre de refrigeración 113

4.3 Altura de entrada de aire 114

4.4 Relleno 114

4.5 Eliminador de gotas 115

4.6 Área libre a la entrada de la torre de refrigeración 115

4.7 Zona de dispersión del agua 116

4.8 Colector principal 116

4.9 Tuberías laterales 118

4.10 Altura de la plataforma 120

4.11 Ventilador 120

4.12 Dimensionado de la virola 125

4.13 Motor 126

4.14 Reductor 126


Memoria 4

Pág.

4.15 Eje 126

4.16 Estudio de nivel de ruido 126

4.17 Cálculo del foso de bombas 129

4.18 Curvas de funcionamiento de la torre 131

5 Psicrometría del proceso 139

6 Balance de agua 149

7 Cálculo de las líneas 157

Parte nº 3 Estudio de impacto ambiental 159

1 Objetivos del estudio de impacto ambiental 161

2 Descripción del proyecto 163

3 Entorno geográfico, natural y socioeconómico 165

3.1 Ubicación 165

3.2 Descripción del lugar 168

4 Determinación de impactos 177

4.1 Contaminantes en las torres de refrigeración 177

4.2 Ruido 177

4.3 Agentes biológicos 178

4.4 Composición del agua 179

4.5 Enfermedades transmitidas por el agua 180

5 Programa de vigilancia ambiental 183

5.1 Fase de construcción 183

5.2 Fase de funcionamiento 191


Memoria 5

Pág.

5.3 Fase de desmantelamiento 192

Parte nº 4 Anejos 195

1 Instrucciones de puesta en marcha 197

1.1 Alimentación de la torre con el agua a refrigerar 197

1.2 Arranque del ventilador 198

1.3 Funcionamiento durante el invierno 199

2 Recursos 203

3 Datasheets, documentación de proveedores 205


Memoria 6


Memoria 7

Parte nº1 Memoria


Memoria 8


Memoria 9

1. Introducción

Una refinería de petróleo ubicado en Puertollano (Ciudad Real, España) va

incrementar su capacidad de producir combustibles y para ello va a instalar varias

unidades de proceso. Estas unidades de proceso presentan unos consumos de

servicios auxiliares, que deben ser cubiertos por nuevas instalaciones.


Memoria 10


Memoria 11

2 Objetivo del proyecto

El objetivo del Proyecto es especificar un sistema de agua de refrigeración que cubra

las necesidades demandadas por estas nuevas unidades de proceso, así como la

selección, discusión y establecimiento de los parámetros más relevantes para el

diseño del sistema de agua de refrigeración, el diseño de la torre de refrigeración:

especificación de los elementos más importantes de la misma, la especificación y

selección del equipo de bombeo y por último la estimación de la inversión y costes

operativos asociados al sistema diseñado.

A continuación se listan las demandas energéticas de enfriamiento de las unidades de

proceso que deben quedar cubiertas.

Unidad

Potencia

térmica

Mkcal/h

U-100

Unidad destilacion

crudo 42,5

U-200

Unidad destilación a

vacío 85,0

U-300 HDS gasolinas 17,0

U-400 HDS gasóleos 22,1

U-500 Unidad de aminas 3,4

Total 170,0


Memoria 12

2.1 Metodología de trabajo

Para la realización de este proyecto se divide el mismo en cuatro secciones a tratar:

-Ingeniería conceptual.

-Ingeniería básica.

-Ingeniería de detalle.

Es interesante comprender la metodología de trabajo de este tipo de proyectos

técnicos, yendo de lo general a lo particular.

Se comienza con la asimilación de los nuevos conceptos propios de cada proyecto y

estableciendo las condiciones de partida del mismo, a raíz de las cuales se comienza

a trabajar y a tomar decisiones técnicas en base a los cálculos necesarios. Una vez

hecho esto y habiendo elegido el sistema más apropiado de comienzan a determinar

los consumos de servicios auxiliares, los diagramas de procesos los equipos

principales y los balances de materia y energía.

Finalmente se pasa a desarrollar en detalle los instrumentos asociados así como la

disposición de todos los equipos que intervienen en el proyecto. Se eligen dichos

equipos y se establece el cronograma y presupuesto.

- Ingeniería conceptual:

o Selección y discusión del tipo de sistema más adecuado.

o Establecimiento de bases de diseño: capacidades, casos de diseño,

criterios de diseño.

o Consumo de servicios auxiliares (aproximación).


Memoria 13

- Ingeniería Básica:

o Balances de materia y Energía.

o Diagrama de flujo de procesos.

o Especificación de proceso de equipos principales.

- Ingeniería de detalle:

o Planos de tuberias e instrumentos (PIDs).

o Especificación de detalles de los equipos principales.

o Selección de equipos en base a catálogo de vendedores.

o Establecimiento de cronograma.


Memoria 14


Memoria 15

3 Bases de diseño

En este apartado se comienza a establecer las bases de diseño, que acabarán siendo

totalmente desarrolladas en el apartado de cálculos.

3.1 Ubicación

Este sistema de agua de refrigeración en ciclo cerrado se ubica en el complejo

industrial que nuestro cliente (Repsol) posee en la localidad de Puertollano.

Puertollano es una localidad y municipio español de la provincia de Ciudad

Real, comunidad autónoma de Castilla-La Mancha, con más de 52.000 habitantes

(INE 2010) en crecimiento estacionario. Es el séptimo municipio más poblado de

Castilla-La Mancha tras Albacete, Guadalajara, Toledo, Ciudad Real, Cuenca (las

cinco capitales de provincia) y Talavera de la Reina.

Información detallada de la ubicación:

Nombre del complejo: REPSOL QUÍMICA C.I. PUERTOLLANO

Empresa matriz: REPSOL QUIMICA, S.A.

Dirección: CTRA. CALZADA DE CALATRAVA, KM.3,5. PUERTOLLANO 13.500

(CIUDAD REAL)

Número de vía: Nº 280

Código postal: 28086

Población: PUERTOLLANO

Municipio: PUERTOLLANO

Provincia: Ciudad Real

Demarcación hidrográfica: GUADIANA

S. coordenadas geográficas: WGS84 (equivalente a ETRS89 y, en Islas Canarias,

REGCAN95 (RD 1071/2007))

Longitud:-4,051000

Latitud:38,680400

http://es.wikipedia.org/wiki/Espa%C3%B1a

http://es.wikipedia.org/wiki/Provincia_de_Ciudad_Real


http://es.wikipedia.org/wiki/Comunidad_aut%C3%B3noma

http://es.wikipedia.org/wiki/Castilla-La_Mancha

http://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Nacional_de_Estad%C3%ADstica_de_Espa%C3%B1a

http://es.wikipedia.org/wiki/2010

http://es.wikipedia.org/wiki/Albacete

http://es.wikipedia.org/wiki/Guadalajara_(Espa%C3%B1a)

http://es.wikipedia.org/wiki/Toledo

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciudad_Real

http://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_(Espa%C3%B1a)

http://es.wikipedia.org/wiki/Talavera_de_la_Reina


Memoria 16

CNAE - 2009:20.14 - Fabricación de otros productos básicos de química orgánica

Actividad económica principal: PRODUCCIÓN DE PLÁSTICOS

WEB: www.repsolypf.com

Ubicación en el mapa

Puertollano

C. Industrial Repsol



Memoria 17

3.2 Climatología

Debido a las características del proyecto cabe resaltar la importancia de las

condiciones climatológicas del entorno en donde va a estar situado el sistema de agua

de refrigeración. Tanto por temas informativos como por introducción al apartado

siguiente de bases de diseño.

Puertollano goza de un clima mediterráneo continental con inviernos fríos y secos y

veranos calurosos. Su altitud a 711 metros sobre el nivel del mar y su orografía, le

sumerge dentro de una fuerte oscilación térmica anual, con bajas temperaturas

invernales y altas en el estío.

Las temperaturas medias anuales están entre los 13 y 14 grados, 10 grados en las

sierras. Los estíos son muy calurosos que pueden rozar los 45º en Julio o Agosto. Las

precipitaciones anuales suelen situarse entre los 300 y los 600 mm concentrándose

especialmente en otoño y primavera. Durante el invierno se suelen dar algunas

precipitaciones en forma de nieve. El verano es seco, salvo la esporádica presencia de

alguna tormenta en la primera quincena de Agosto.

La humedad relativa media es de 66.5%, es la media anual durante los últimos cinco

años según los datos que recoge la Junta de Comunidades de Castilla la Mancha

(jccm) en la estación más próxima al complejo industrial de Repsol, denominada

estación “Puertollano campo de fútbol”.

Así mismo, también procedente del mismo lugar y con las mismas consideraciones, la

presión atmosférica media es de 935.5 mbar.

Finalmente los vientos predominantes en esta zona son de dirección oeste – suroeste ,

denominados como viento ligero mayoritariamente (velocidades de 3.1 a 5.2 m/s) ó

brisa moderada (velocidades entre 5.2 y 8.3 m/s) siendo extraño que sobrepasen

estas velocidades llegando a la denominación de brisa recia ( hasta 11 m/s).

http://es.wikipedia.org/wiki/Clima_mediterr%C3%A1neo_continental


Memoria 18

3.3 Bases térmicas

En este apartado se definen los principales parámetros térmicos característicos de

este tipo de proyectos de refrigeración y una breve explicación teórica de los mismos.

Dichos parámetros principales son: temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo

húmedo, aproximación y salto térmico.

Temperatura de bulbo seco

La temperatura de bulbo seco o también llamada temperatura seca, es la temperatura

medida en un ambiente seco, es decir, en la que el bulbo instrumento de medida

(normalmente mercurio) se encuentra en un ambiente seco.

Para establecer este parámetro se ha hecho la media de temperaturas secas en

verano durante los últimos cuatro años. Sólo se tienen en cuenta las temperaturas de

verano porque en esta estación será la situación más desfavorable, teniendo en

cuenta que nuestro objetivo es la refrigeración de un caudal de agua. En verano será

más difícil refrigerarlo porque hace más calor. Si diseñamos para este caso más

desfavorable, el diseño será válido para el resto de casos.

Por tanto la temperatura de Bulbo seco en Puertollano es de 27.7ºC

Temperatura de bulbo húmedo

Temperatura de bulbo húmedo o temperatura húmeda, es la temperatura que da

un termómetro bajo sombra, con el bulbo envuelto en una mecha de algodón húmedo

bajo una corriente de aire, como se puede ver en la imagen inferior.

Al evaporarse el agua, absorbe calor rebajando la temperatura, efecto que reflejará el

termómetro. Cuanto menor sea la humedad relativa del ambiente, más rápidamente se

evaporará el agua que empapa el paño. Este tipo de medición se utiliza para dar una

idea de la sensación térmica, o en los psicrómetros para calcular la humedad relativa y

la temperatura del punto de rocío.

http://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Mecha

http://es.wikipedia.org/wiki/Algod%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Aire

http://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_(proceso_f%C3%ADsico)

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_relativa

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensaci%C3%B3n_t%C3%A9rmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Psicr%C3%B3metro


http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_roc%C3%ADo


Memoria 19

Este mecanismo es el usado por los higrómetros para medir la humedad existente en

el medio.

La importancia de la temperatura de bulbo húmedo reside en que condiciona la

refrigeración del sistema, constituye en sí misma un límite inferior de refrigeración por

debajo del cual no se puede enfriar.

La temperatura de bulbo húmedo es de 23ºC, se explica su cálculo posteriormente en

el apartado de cálculos.

Aproximación

La aproximación es la diferencia de temperaturas entre el agua fría (para este caso

28ºC) y el bulbo húmedo (para este caso 23ºC). Por tanto será de 5ºC.

La torre será más grande cuanto mayor sea la aproximación dado que se acercará

más el agua fría a la temperatura de referencia.


Memoria 20

Salto térmico

El salto térmico es la diferencia de temperatura entre el agua caliente (para este caso

45ºC) y el agua fría (para este caso 28ºC). Es decir, es la diferencia de temperaturas

entre en agua caliente procedente de las unidades de proceso que queremos enfriar y

el agua que sale de la torre una vez enfriada.

En nuestro caso este valor será de 17ºC.

Es independiente de la torre en circuitos cerrado, depende de las calorías a evacuar

en la planta.

La torre será más grande cuanto mayor sea el salto térmico por lo que es uno de los

parámetros que van a definir a la misma.

Bases de diseño para el agua

En este apartado también se comenta las características del agua de refrigeración con

la que vamos a tratar. Para poder hablar sobre ellas se ha realizado un estudio sobre

la calidad del agua a la que se tiene acceso en el complejo industrial donde estará

ubicado el sistema. Los resultados se recogen en la siguiente tabla, de la que se

desprende que es un agua de una calidad aceptable que nos permitirá no tener que

tratarla excesivamente con productos químicos.

Datos del agua

Ph 7,75

Temperatura 24,5

Oxígeno (mg/l) 6

Conductividad (μS/cm) 370

Turbidez (FTU) 8

Cloruros (mg/l) 20

Alcalinidad (mmol/L) 3,25

Dureza (mmol/l) 1,15

Amonio (mg/l) 0,9

Nitrato (mg/l) 4


Memoria 21

Bases de diseño de equipos

Por último en las bases de diseño se pasa a adjuntar una tabla con otros datos de

diseño necesarios para la elección y cálculo de los equipos e instrumentación

necesarios para el sistema. Por lo que posteriormente se recurrirá a esta tabla.

Esta tabla es aportada por el cliente por lo que no corresponde ningún tipo de

justificación.

VARIABLE UNIDADES VALOR

Presión de Aporte (en el suelo) kg/cm2 g 3

Presión de Retorno (en el suelo) kg/cm2 g 1,5

kg/cm2 1,0

Presión de Diseño del sistema kg/cm2 g 6,0

Temperatura de Diseño del sistema ºC 80

Máxima Tª Aporte a Intercambiadores ºC 28

Max. Tª Retorno de Intercambiadores ºC 45

Coeficiente de ensuciamiento h·m2·ºC / kcal 0,0005

Cloruros ppm p 800 max

Dureza Total como CaCO3 ppm p 1800 max

pH 6,8-7,8


Memoria 22


Memoria 23

4 Tipos de torre de refrigeración

La industria tiene grandes necesidades de agua, que junto, con el aire es el medio de

refrigeración por excelencia en la mayoría de los equipos.

En esencia podemos definir las torres de refrigeración como un intercambiador de

calor cuyo objeto es la eliminación de una cantidad de calor de un sistema hidráulico.

Este calor se transmite a la atmósfera por lo que el agua retorna a una temperatura

inferior a la inicial. El aire se usa como un medio de refrigeración viéndose

involucrados los fenómenos de transferencia de calor y de masa, explicados

posteriormente en el apartado de funcionamiento del sistema.

En el siguiente cuadro se pueden observar los distintos tipos de torres de refrigeración

existentes según las dos características principales, el sistema de refrigeración y el

flujo de agua – aire:

Tipos de torres

de refrigeración

Según el sistema

de refrigeración

Según el flujo

agua-aire

Tiro natural

Tiro mecánico

Tiro natural asistido

Forzado

Inducido

Flujo cruzado

Flujo en contracorriente


Memoria 24

4.1 Tipos de torre según el sistema de refrigeración

Tiro natural

Este tipo de torres, también llamadas hiperbólicas, cilíndricas o troncocónicas, son

aquellas en las que el principal motivo que produce la aspiración es la diferencia de

densidades y temperaturas entre el aire húmedo caliente y el aire atmosférico, que

forman una corriente convectiva.

Esta corriente se ve favorecida por la diferencia de presiones entre la base de la torre

y la parte superior y la diferencia de velocidades del viento también entre esos puntos,

por lo que este tipo de torres tienen que tener una altura considerable.

Otro requisito importante para el empleo de torres de tipo natural es que es que los

caudales de agua a refrigerar sean muy grandes (entre 10000 y 40000 m3/h), como es

el caso de centrales energéticas.

Como hemos dicho anteriormente este tipo de torre debe tener unas grandes

dimensiones, siendo las habituales entre 50 y 90 metros de diámetro de la base y una

altura superior a los 100 metros.


Memoria 25

En cuanto a la forma existen distintos tipos: cilíndricas, troncocónicas e hiperbólicas. El

perfil más usado es el hiperbólico, pues presenta un mejor comportamiento estructural

resistiendo mejor las acciones exteriores (empuje del viento principalmente), es el

perfil más aerodinámico por los motivos siguientes:

El cambio en la dirección del flujo se realiza de manera suave y progresiva.

La velocidad del aire varía desde un valor cero en la base (teóricamente) hasta

su valor máximo en la descarga, disminuyendo el riesgo de recirculación, lo

cual no ocurre con perfiles que mantienen la velocidad constante.

Se requiere menor altura de entrada de aire y la resistencia al flujo en el relleno

es menor gracias a que la superficie en planta es menor.

La lámina del hiperboloide presenta mayor resistencia mecánica por ser de

doble curvatura.

Se puede aumentar el volumen de relleno al ser mayor la circunferencia de la

base, por lo que se aumenta la superficie de intercambio aire agua.

Por tanto como ventajas de este tipo encontramos que posee un buen rendimiento en

los meses de invierno, un muy bajo coste de mantenimiento (prácticamente nulo),

ningún ruido salvo el de la caída del agua y mínimo riesgo de averías puesto que

carece de equipos mecánicos en movimiento.

Sin embargo como principales inconvenientes encontramos su gran inversión en la

construcción, puesto que son unas grandes estructuras, su mal rendimiento con

temperaturas altas, la necesidad de que la superficie aledaña esté libre de obstáculos

por lo que deberá construirse en superficies libres, también necesitaremos mayores

alturas de bombeo debido a su gran altura y por tanto necesitaremos equipos más

potentes.

También influye decisivamente la humedad relativa de la zona en donde esté ubicada,

pues a menos humedad relativa disminuye el tiro y por tanto el rendimiento.

A su vez, al ser un tiro más fuerte, las pérdidas por arrastre serán mayores. También

presenta una gran dificultad de cálculo de las pérdidas de carga.En definitiva, este tipo

de torre al no contar con equipos mecánicos para el control de su funcionamiento se

ve totalmente expuesta a las condiciones climatológicas del lugar de ubicación.


Memoria 26

Como hemos hablado anteriormente, de su correcto funcionamiento y por tanto de su

rendimiento dependen numerosos factores externos, siendo muy complicado modificar

o ampliar la capacidad de enfriamiento una vez está construida la torre.

Tiro mecánico

En contraposición a las torres de tiro natural, en las torres de tiro mecánico la corriente

de aire que propiciará el intercambio de calor se produce por métodos mecánicos,

normalmente a través de ventiladores. Normalmente utilizadas para caudales medios o

pequeños.

Puesto que ésta corriente se crea por métodos mecánicos tendremos un control total

sobre la misma pudiendo controlar de forma precisa la temperatura de agua deseada

produciendo acercamientos de 1 o 2ºC. El único factor a tener en cuenta es la

temperatura de bulbo húmedo, pero ya no se ve afectado por el viento exterior.

Este tipo de torres se caracteriza por su tamaño compacto y por tanto menor sección

transversal y altura de bombeo.

El aire circula por el relleno de la torre más rápido que en la convección natural, por

este motivo se pueden emplear rellenos más compactos, por lo que serán más

efectivos. Para compensar este efecto de aumento de velocidad del flujo de aire, el

cual implica un mayor arrastre de agua pulverizada se emplean eliminadores de gotas.

Dependiendo la posición del ventilador encontramos dos subtipos diferentes. Si el

ventilador está a la entrada del aire, hablaremos de torres de tiro forzado y si el

ventilador está a la salida del aire, de tiro inducido.

Tiro forzado

En este tipo de torres, el ventilador está situado en la entrada de aire, cerca del suelo,

tal y como se puede apreciar en la imagen inferior.

Presentan una mayor eficiencia porquela presión dinámica convertida a estática

realiza un trabajo útil y el ventilador trabaja con aire frío de más densidad que en el

caso de tiro inducido. Tienen un mantenimiento más bajo y un ventilador menos

expuesto al sol y al agua, además, éste está en contacto con una corriente de aire

relativamente seca y tiene un fácil acceso para el mantenimiento.


Memoria 27

Sin embargo en este tipo de torres el rendimiento en invierno disminuye porque hay

una tendencia a que aparezca hielo en los ventiladores, taponando la entrada de aire.

El coste y el ruido aumentan porque el tamaño del ventilador está limitado y se

necesitan más de un pequeño ventilador.

Tiro inducido

En este tipo de torre el ventilador se sitúa a la salida del aire, es decir, en la parte

superior de la torre.

En ellos se pueden instalar grandes ventiladores por lo que pueden mantenerse bajas

velocidades reduciendo ruidos con respecto a las torres de tiro forzado.

Como los ventiladores están situados en la parte superior de la estructura se puede

disminuir el espacio de la base. Sin embargo, puede producir vibraciones debiendo

ser observadas y en el caso de que se superen los límites establecidos, el ventilador, y

por tanto la torre, deberá ser parada.

Por el contrario, los elementos mecánicos están sumidos en una corriente de aire

húmedo y caliente por lo que su accesibilidad se reduce, debiendo realizarse a través

de escalas.

Finalmente cabe destacar que este tipo de torres permite mayores velocidades del aire

a la salida, reduciéndose el riesgo de recirculación, que es uno de los mayores

inconvenientes de operación de las torres de tiro forzado.


Memoria 28

Tiro natural asistido

El funcionamiento de este tipo de torres consiste en la adición de ventiladores en la

parte baja de una torre de tiro natural, rodeándola.

Este tipo es muy parecido a las torres de tiro forzado, exceptuando que poseen una

altura mayor, disminuyendo así el fenómeno negativo de la recirculación. Por esto

mismo necesitan una gran cantidad de ventiladores, aumentando por tanto los costes

de mantenimiento y el ruido.


Memoria 29

4.2 Tipos de torre según el flujo agua – aire

Flujo cruzado

En las torres con flujo cruzado el caudal de agua y el caudal de aire entran en

direcciones perpendiculares a la misma. El agua circula en dirección vertical en

sentido descendente mientras que el agua circula en sentido horizontal según muestra

la figura inferior.

El agua es distribuida en una plataforma por encima del relleno facilitando el acceso

desde el exterior. Por el contrario, la balsa superior es pesada por lo que requiere una

mayor estructura.

El relleno es casi siempre de goteo (listones o parrillas). Es menos eficiente pues

posee un diseño térmico menos exigente. Necesitaremos una mayor altura de bombeo

por la mayor altura en la distribución del agua de la torre.

Es un tipo adecuado para aguas de peor calidad pero presenta mayor posibilidad de

que se produzca recirculación.


Memoria 30

Flujo en contracorriente

En las torres con flujo en contracorriente los caudales de agua y aire circulan en la

misma dirección con sentidos opuestos. El caudal de agua va de arriba abajo y

viceversa con el de aire.

En este tipo de torres el agua se distribuye con tuberías situadas sobre el relleno por lo

que presenta una mayor dificultad de acceso (habría que quitar los separadores de

gotas) pero su estructura es más ligera.

El relleno puede ser de tipo goteo ó laminar por lo que se trata de un relleno más

compacto y por tanto eficiente y adaptado a cualquier calidad del agua. Al ser más

compacto se necesita menor altura de la torre y por tanto no tendremos que elevar

tanto el agua, es decir, requiere menor altura de bombeo.

En cuanto a la disposición las celdas son cuadradas con mayor longitud de la fila de

celdas.

Presenta un mejor comportamiento frente a la recirculación.

Actualmente son las más usadas.


Memoria 31

5 Partes de una torre de refrigeración

Partes de una

torre de

refrigeración

Estructurales

Hidráulicos

Térmicos

Mecánicos

Estructura

Cerramientos

Pantallas divisoras

de flujo

Virola

Sistema de distr. de

agua

Pulverizadores

Separadores de

gota

Balsa agua fría

Relleno

Ventilador

Motor eléctrico

Eje transmisión

Reductor

Líneas de lubricación

Soporte del equipo mecánico


Memoria 32

En este apartado se pasa a tratar las distintas partes de una torre de refrigeración, en

él se explicará basándonos fundamentalmente en las torres de tiro mecánico inducido,

con flujo en contracorriente con pulverización por ser la torre de nuestra elección.

No hay grandes cambios en los elementos que intervienen según los tipos de torres, lo

que cambia principalmente es la disposición de éstos o incluso que existan o no

(véase el ventilador en una torre de tiro natural).

En la siguiente figura podemos apreciar diferentes partes que posteriormente

pasaremos a explicar.

5.1 Estructura

Es el elemento principal desde el punto de vista del comportamiento mecánico o

resistencia de la misma. Es el soporte del conjunto de la torre de refrigeración que

contiene al resto de los componentes.

Chimenea

Ventilador

Reductor Motor

Separador de gotas

Pulverizadores

Canal de distribución

Relleno

Balsa de agua fría


Memoria 33

Existen numerosas modalidades, formas y diseños pero normalmente la elección de

un sistema u otro se hace a través de la elección del material a emplear en ella, la cual

se realiza mediante el estudio de las necesidades estructurales que debemos

solventar.

Los materiales más usados son: madera, hormigón armado, plástico y metal.

Madera

Es un material de origen natural de origen local o importado dependiendo de la

ubicación de la torre y limitado. Con una calidad uniforme difícil de conseguir por

tratarse de un material natural. Para su utilización se requiere la realización de varios

tratamientos químicos (entre otros para prevenir la aparición de hongos) que darán

distinta durabilidad al material.

El uso de este material ha venido a menos, pues hace algunos años la estructura y los

cerramientos se construían de maderas de alta calidad. Hoy en día se usa para

pequeñas torres de refrigeración y en sitios donde la construcción en madera suele ser

habitual (como Estados Unidos).


Memoria 34

Hormigón armado

Consiste en la utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero,

llamadas armaduras. También es posible armarlo con fibras, tales como plásticas, fibra

de vidrio o de acero.

Es un material industrial de origen locas y de carácter ilimitado con una calidad

uniforme difícil de conseguir, pues la mezcla se hace de una manera muy artesanal.

No requiere de ningún tratamiento posterior y posee una duración muy larga.

Es el elemento más resistente de todos los aquí tratados, es el que mejor se comporta

ante situaciones externas desfavorables.

Plástico (poliéster reforzado con fibra de vidrio, PRFV)

El Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio (P.R.F.V.) es un material compuesto,

constituido por una estructura resistente de fibra de vidrio y un material plástico que

actúa como aglomerante de las mismas. El refuerzo de fibra de vidrio, provee al

compuesto: resistencia mecánica, estabilidad dimensional, y resistencia al calor. La

resina plástica aporta: resistencia química dieléctrica y comportamiento a la

intemperie.

Es un material industrial de origen local o importado, con gran facilidad de conseguir

una calidad uniforme notable. No necesita de ningún tratamiento posterior y posee una

larga duración.


Memoria 35

Cabe destacar su bajo precio comparándolo con otros materiales y, sobre todo, con la

facilidad de manipulación, que le permite adaptarse a cualquier forma y diseño.

Metálica

El metal más usado en este caso es el acero. Es un material industrial muy resistente

a las acciones mecánicas, a su vez existe una gran cantidad de variedades del mismo

muy útiles para la correcta elección según nuestras necesidades constructivas.

Necesitará tratamientos posteriores para eliminar posibles fenómenos adversos como

por ejemplo la corrosión.

Usada para la construcción de pequeñas torres o intercambiadores de calor.


Memoria 36

Cerramientos

Los cerramientos se forman por un conjunto de paredes o tabiques cuya función es la

de recubrir y proteger el conjunto de la estructura y todos los equipos y elementos

asociados que haya en el interior de la torre de refrigeración.

Debe ser completamente estanco para evitar que por alguna grieta o fisura se pueda

filtrar el agua que cae por el interior. Por tanto, también debe contar con buenas

propiedades mecánicas, evitando la posibilidad de grietas o roturas que perjudiquen la

protección del sistema.

Por otra parte deben utilizarse materiales completamente opacos, evitando así la

posibilidad de formación de microorganismos dentro de la torre por la penetración de

rayos solares al interior. Es un ambiente muy propicio para la formación de éstos, pues

es un ambiente muy húmedo y aireado.

Los materiales usados para los cerramientos son los mismos que en la estructura.


Memoria 37

Pantallas divisoras de flujo

Se utilizan para independizar las diferentes zonas de operación de la torre., como los

tabiques que encontramos entre celda y celda, o para evitar turbulencias en las partes

en que confluyen dos flujos de aire, como los cortavientos.

En las torres con flujo en contracorriente con entradas de aire opuestas, se sitúan

estos cortavientos en este caso en el eje longitudinal de la torre hasta una altura

equivalente a la entrada de aire.

Virola o chimenea

La virola o chimenea es el elemento utilizado en las torres de refrigeración de tipo

inducido para proporcionar al ventilador una cámara protectora del aire exterior, de

manera que aumente su efectividad puesto que eliminan las turbulencias que se

producen en la garganta de salida y en la zona de giro del ventilador, ayudando a la

evacuación del aire húmedo favoreciendo su dispersión . También disminuyen la

presión estática que se ha de vencer en el movimiento del aire y reducen el riesgo de

recirculación.

También sirven para proteger los equipos mecánicos de posibles golpes o

interferencias y a los propios operarios de las aspas del ventilador.

Existen varios tipos de perfiles, en todos ellos se tienen en cuenta los principios

aerodinámicos para eliminar las posibles turbulencias. Los más usados son los

siguientes:


Memoria 38

Para aumentar la velocidad de salida en la virola, se utilizan virolas con difusor, este

hecho es beneficioso porque además de reducir el riesgo de recirculación (cuanto más

rápido dispersemos el aire húmedo proveniente de la torre menos posibilidades de

recirculación habrá), se reduce sensiblemente el consumo de energía, pues estamos

produciendo un estrangulamiento de la corriente, la cual aumenta su velocidad de

salida y adquiriendo mayor energía cinética.

A continuación se muestra un gráfico donde se puede ver la recuperación de energía

cinética con un difusor:

En el punto 2 disminuye la velocidad de salida del aire y se produce un aumento de la

presión disponible P’2, que equivale de modo efectivo a una disminución de la presión

estática que debe vencer el ventilador para dar el mismo caudal de aire y por lo tanto

equivale a una reducción del consumo del mismo.

Las virolas se construyen con los mismos materiales que la estructura y los

cerramientos: hormigón, madera, PRFV o acero.


Memoria 39

Vista interior de una virola con difusor

5.2 Elementos hidráulicos

Sistema de distribución de aguas

Como su propio nombre indica es el sistema a través del cual el agua se distribuye por

el interior de la torre. Este sistema deberá estar protegido de la radiación solar para

evitar la proliferación de microorganismos que empeoren la calidad del agua. Existen

dos métodos principales:

Por gravedad

Por presión

Por gravedad

Utilizada mayoritariamente en torres de flujo cruzado debido a la dificultad que se

presenta en el diseño y ajuste de la distribución de agua en las torres de flujo a

contracorriente; se interfiere con el flujo de aire y es complicado mantener su ubicación

interna.

Su principal ventaja es su bajo coste de operación, esto es así por la necesidad de

poca altura de bombeo y por la facilidad del mantenimiento de las balsas abiertas.


Memoria 40

Por presión

Mayoritariamente utilizada en las torres con flujo a contracorriente. Este método de

distribución de agua está equipado con sistemas de pulverización a presión dirigidos

hacia abajo.

El principal problema asociado es la dificultad de limpieza de los ramales y

distribuidores, pues al ir a presión, acumularán mucha suciedad. También es

complicado el igualar el caudal para las diferentes celdas porque se utilizan presiones

bajas, conseguir esta igualdad de caudales es imprescindible para el buen

funcionamiento de la torre de refrigeración.

Las velocidades del agua en las tuberías de distribución suelen oscilar entre 1 y 3 m/s

porque si es inferior a 1m/s aumenta el nivel de suciedad depositada y si es superior a

3 m/s se erosiona más rápidamente.


Memoria 41

En las imágenes superiores podemos ver un sistema de distribución de agua a presión

con sus principales elementos, que son el colector principal (la tubería más grande)

por ella llega el agua proveniente de la bomba y se reparte por igual entre las distintas

tuberías de distribución (tuberías más pequeñas) y finalmente el agua desciende a

través de los dispersores, de los que hablaremos posteriormente.

Implicaciones requeridas del sistema de distribución de agua

Todos los tipos de sistemas deben cumplir una serie de condiciones que permitirán y

facilitarán el correcto funcionamiento de las torres.

Deben ser fáciles de montar y mantener, debe operar adecuadamente durante

largos periodos de tiempo solo contando con la limpieza rutinaria. Esto se

conseguirá entre otras cosas reduciendo lo máximo posible el peso del

sistema.

Debe funcionar adecuadamente cuando se modifiquen, de una manera no muy

excesiva, ciertos parámetros como por ejemplo el caudal de agua a distribuir.

Por último y más importante, la distribución de agua debe ser completamente

homogénea y uniforme sobre el relleno en toda la extensión de la superficie del

mismo. Para ellos hay que hacer hincapié en la correcta fabricación y

colocación de la red de canales (una ligera variación de la inclinación podría

causar una distribución desigual del agua), además de hacer un correcto

estudio de la distribución de los dispersores.

Habitualmente los materiales usados para estos sistemas son:

PVC en la distribución de agua por presión.

Hormigón en la distribución de agua por gravedad.

Por último la conexión del sistema de distribución de agua al colector principal vertical

de entrada a la torre (raiser) se realiza mediante bridas de tipo DIN.

Este no puede ejercer ningún tipo de carga sobre el sistema de distribución de agua y

para permitir la expansión y liberar tensiones se deben colocar juntas de dilatación de

goma. Así mismo para poder cortar el agua para el mantenimiento se deberán instalar

en cada raiser válvulas de mariposa de posición todo nada.


Memoria 42

Pulverizadores

Estos elementos forman parte del sistema de distribución de agua. Su misión es la de

dividir la corriente de agua hasta conseguir un tamaño lo más pequeño posible

compatible con el arrastre de aire. La finalidad de esta división es la de aumentar la

superficie de contacto entre aire y agua, favoreciendo la transmisión de calor. Una vez

divide el agua, ésta cae al relleno, del que hablaremos posteriormente.

La mayor ventaja de la utilización de dispersores a presión frente a la salpicadura es el

mayor fraccionamiento de las gotas, aumentando la capacidad de transferencia de

calor de la torre de refrigeración.

Existen distintos tipos, entre los que destacan:

Dispersor tipo up-spray.

Dispersor tipo down – spray.


Memoria 43

- De simple plato o americano.

- De doble plato o francés.

Existe una distancia de separación entre los pulverizadores y el relleno para la

correcta dispersión y homogenización del reparto de agua. Esta zona, mostrada en la

imagen inferior, se llama zona de dispersión o zona de spray y normalmente tiene una

distancia de 0,8 a 1m de longitud.


Memoria 44

Separador de gotas

La misión de los separadores de gotas es evitar al máximo posible el arrastre de agua

por parte del aire una vez que el agua se ha fraccionado en pequeñas gotas por la

acción de los dispersores.

Básicamente funcionan forzando al aire a un cambio brusco de dirección, en el que la

fuerza centrífuga resultante separa por su mayor inercia a las gotas de agua de

corriente de aire, las cuales se depositan sobre las ondas que forman el eliminador.

También gracias a estos dispositivos se consigue la homogeneización del flujo de aire

a la salida del relleno ya que los separadores ejercen una presión que actúa como

amortiguador entre el relleno y el ventilador.

Normalmente las láminas son de Policloruro de Vinilo (PVC) y los soportes de

Polipropileno (PP).

Zona de spray


Memoria 45

Balsa de agua fría

Es el recipiente a donde va a parar el agua proveniente del relleno una vez se ha

producido la transferencia de calor y está enfriada. Constituyen la cimentación de la

torre y pueden servir como un depósito de reserva en situaciones de emergencia (por

ejemplo en incendios cercanos).

Normalmente están construidas con hormigón armado favoreciendo la accesibilidad

para el mantenimiento y limpieza.

Cuentan con los sistemas de admisión del agua de reposición, sistema de evacuación

del agua de purga y diferentes sensores como por ejemplo de nivel (para evitar que

pueda rebosar) o temperatura (para verificar la correcta refrigeración del agua).

Foso de bombas

En este, se encuentran las bombas de impulsión, casi siempre se suelen emplear

bombas centrífugas, de una o varias etapas, dependiendo del caudal y alturas

manométricas requeridas. Los sistemas de bombeo del agua recirculada por la torre

consumen una fracción muy importante de la potencia requerida por el sistema de

refrigeración. El diseño del foso se realiza a partir de los estándares de diseño del

Instituto Hidráulico Americano, será desarrollado en la sección de cálculos.


Memoria 46

5.3 Elementos térmicos

Relleno

Es uno de los elementos más importantes en el funcionamiento del conjunto de la torre

de refrigeración. En él es donde se produce el intercambio de calor, su misión es la de

favorecerlo. Para ello debe proporcionar una superficie de contacto lo más grande

posible entre el agua que cae y el aire que asciende y retardar el tiempo de caída,

para que dicho intercambio tenga una mayor duración en el tiempo.

Las características del mismo son:

Debe ser un material de poco peso por unidad de volumen, de bajo coste, de

fácil colocación, de fácil limpieza debido a la gran cantidad que se emplea.

La relación entre la superficie de relleno y el volumen que ocupa debe ser

máxima, logrando una mayor eficiencia.

Ha de ser muy resistente mecánicamente porque en él se producen

intercambios de temperaturas y se ve sumido en corrientes de fluidos.

Debe ofrecer poca resistencia al paso del aire, pues si la ofrece necesitaremos

que el ventilador nos dé más potencia.

Debe ser resistente al deterioro ambiental, químico, biológico y térmico.

Existen dos tipos de relleno que se diferencian en la forma de realizar el reparto de

agua a través del mismo: relleno por salpicadura o goteo y relleno de película o

laminar.

Relleno de tipo salpicadura

En este tipo de relleno la distribución del agua se realiza dividiendo el agua en

pequeñas gotas. La superficie de éstas constituirá el área de intercambio de calor.

Esta división se realiza mediante la caída del agua caliente por una serie de pisos de

listones o rejillas superpuestos entre sí, dividiéndose más a medida que más

desciende.


Memoria 47

La forma más característica de estos rellenos la constituyen las parrillas a base de

listones de sección rectangular o triangular, con dimensiones que oscilan entre 1.5y

1.8 m de largo por 0.9 m de ancho, colocadas en pisos consecutivos distanciados

unos 60 cm. Aunque funcionalmente el fabricante los distribuye en bloques de unas

medidas limitadas y la decisión estriba en el número que más se acerca a nuestros

parámetros ideales.

Como inconvenientes encontramos:

- Altura de relleno necesaria superior que en los sistemas laminares.

- Caudal de arrastre importante, lo que conlleva a la utilización de

eliminadores de gota de alto rendimiento.

- La homogenización del flujo está condicionada a la perfecta

nivelación de las parrillas, puesto que si ésta no es óptima, la cortina

de lluvia se acumulará en las partes más bajas.

Relleno de tipo laminar

En este tipo de relleno la distribución del agua se realiza por medio de pequeñas

corrientes que fluyen por la superficie del relleno. Los materiales usados para la

fabricación de este tipo de rellenos han de tener buenas cualidades de adherencia,

permitiendo que la tensión superficial del líquido “moje” su superficie de manera

uniforme y con espesor de lámina constante.


Memoria 48

Como ventaja encontramos:

- Facilidad de definición de la superficie de transferencia, cosa que no

ocurre así con el relleno de salpicadura, con el cual es imposible

determinar la superficie total de las gotas de agua que se originan

en el proceso de enfriamiento.

- La principal ventaja es que al no existir gotas se reduce

considerablemente las pérdidas por arrastre por lo que se pueden

usar velocidades de aire más altas y menor volumen de separadores

de gotas, por lo que ahorraremos espacio y por tanto dinero.

- Desde el punto de vista de rendimiento térmico, los rellenos de

película ofrecen mayor capacidad de transferencia por unidad de

volumen que los sistemas de salpicadura y mixtos, por lo cual las

torres resultan en general más compactas, con un menor coste de

inversión.

Sin embargo como inconvenientes encontramos:

- Mayor posibilidad de almacenamiento de residuos y suciedad entre

las placas paralelas pudiendo llegar a obstrucciones.

- En relación con lo anterior existe el riesgo de que aparezcan canales

preferenciales por los que discurra el agua, rompiendo la

homogeneidad de la película.

El material más utilizado para este tipo de relleno es el PVC, estos paquetes de

material plástico, resultan muy ligeros y poseen una elevada eficiencia térmica por la

gran superficie que presentan, aunque para flujos de aire elevados producen altas

caídas de presión.


Memoria 49

5.4 Elementos mecánicos

Ventilador

Es el elemento que proporciona energía al aire para su impulsión de la torre, han de

mover grandes volúmenes de aire con una contrapresión estática pequeña.

Normalmente se usan ventiladores axiales, pues en estos ventiladores, el aire

mantiene la dirección del eje antes y después de su paso por el ventilador y son

apropiados para grandes cantidades de aire.

Son relativamente baratos y pueden ser utilizados para torres de cualquier tamaño.

Con virolas correctamente diseñadas, los ventiladores axiales operan con eficiencias

que alcanzan hasta el 90%.

La velocidad lineal del aspa (velocidad tangencial debido al giro, v= w·r) está limitada

por la resistencia mecánica del material del que estén formadas las palas y,

principalmente, por la vibración que origina (ISO 10816-3) y el nivel acústico que se

produce con el movimiento de la rotación, estando definida para cada tipo de

ventilador, para una instalación industrial sin limitaciones estrictas sobre niveles de

ruido, llegan a los 60 m/s.

Los materiales de los ventiladores han de ser resistentes, pues éstos están en

contacto con aire húmedo y caliente pudiendo producirse la corrosión de los mismos.

También deben ser ligeros, puesto que así menos nos costará moverlos. Por esto los

materiales más empleados son el plástico y el aluminio.

Otro dato a tener en cuenta es el número de aspas, pues a mayor número de aspas

menor presión se ejerce en ellas. Igualmente, un número mayor de aspas supone

facilidades para un óptimo equilibrado, para evitar posibles problemas de vibraciones.

Las palas de los ventiladores estarán diseñadas con un perfil aerodinámico de modo

que aseguren una operación suave. Serán ajustables manualmente a máquina parada,

pues estarán fijadas al cubo mediante simples abarcones en forma de U.

Los ventiladores deberán contar con sensores de vibración debiendo pararse cuando

sobrepasen los límites establecidos, evitando así el funcionamiento anómalo, que

podría ser peligroso.


Memoria 50

Eje

Transmite el giro desde el motor eléctrico hasta el reductor, pueden ser ejes con

acoplamientos flexibles, que son los más comunes puesto que las desviaciones

axiales entre el motor y el reductor son muy pequeñas.

Reductor

Es el elemento que se encarga de reducir la velocidad de giro del ventilador con

respecto a la del motor eléctrico. Desde el punto de vista operativo es el elemento más

delicado del sistema, por lo que deberá ser resistentes con muy poco mantenimiento y

una vida útil muy larga, puesto que para cualquier tipo de acción no rutinaria deberá

pararse la celda correspondiente.

El cociente entre la velocidad de giro del motor (generalmente 1500 rpm) y la del

ventilador (tal que la velocidad a borde de pala resulte 60 m/s) se denomina índice de

reducción.

Los reductores se calculan de acuerdo con la norma AGMA (American Gear

Manufacturers Association) y generalmente se indica que el valor AGMA sea mayor o

igual a 2, que quiere decir que el reductor debe ser capaz de soportar una potencia

igual o superior a dos veces la potencia absorbida por el motor.


Memoria 51

Reductor con ventilación forzada para evitar calentamientos.

Los reductores tienen una lubricación básica que se denomina lubricación por

barboteo, el propio juego de los engranajes a partir de una velocidad de 750 rpm

produce un chapoteo que lubrica el reductor. Cuando se desea garantizar una

lubricación en condiciones más desfavorables se instala una bomba de lubricación que

permite la lubricación de la parte alta del reductor en cualquier caso.

A continuación se muestra un detalle del sistema de lubricación.

Es recomendable en los reductores la instalación de un dispositivo interior de

antirretorno que impide el giro en sentido inverso del ventilador, de modo que el

arranque de un ventilador parado es más seguro y además no se produce un giro en

sentido inverso a baja velocidad.


Memoria 52

Motor

Suministra la potencia necesaria para mover el ventilador. Cabe destacar que deben

ser motores muy resistentes, pues estarán situados a la intemperie en unas

condiciones muy adversas puesto que el ambiente es caliente y muy húmedo pues se

sitúan al lado de la virola, en la zona de descarga del aire de la torre. Se sitúan como

hemos dicho fuera de la virola, para facilitar así la accesibilidad al mismo para el

mantenimiento, limpieza y demás posibles situaciones.

Líneas de lubricación

Todas las tuberías de lubricación y venteo estarán tiradas desde el reductor a través

de la virola hasta la plataforma, de modo que el servicio de inspección y llenado se

pueda hacer desde el exterior de la torre.


Memoria 53

Soporte del equipo mecánico

Para alinear adecuadamente el reductor y el motor se suministra un bastidor metálico

único para cada grupo mecánico.


Memoria 54


Memoria 55

6 Selección del tipo de torre más adecuada

El sistema de refrigeración elegido para este proyecto consiste en un sistema cerrado

con agua. El proceso de la refrigeración será mediante una torre de tipo evaporativa

de tiro mecánico inducido y de flujo en contracorriente.

La justificación de por qué se utilizará el agua como elemente refrigerador, de por qué

será un circuito cerrado y del por qué se utilizara una torre de esas características se

realiza posteriormente, en el apartado de cálculos.


Memoria 56


Memoria 57

7 Acústica en torres de refrigeración

El ruido es sin duda uno de los mayores problemas con que se enfrenta nuestra

sociedad industrial y al cual se dedica día a día una mayor atención con el fin de limitar

las fuentes sonoras que contribuyen a la polución acústica del medio ambiente.

Existen leyes y normativas al respecto que hay que seguir.

En el caso concreto de las torres de enfriamiento, hay que considerar que al instalarse

con mucha frecuencia en zonas urbanas, edificios públicos, hospitales, hoteles, etc.,

ha de estudiarse con atención este problema.

En general, el nivel de ruido generado en las torres procede de los siguientes focos:

Caída del agua: el ruido que produce solo es importante en unidades que

emplean sistemas forzados de distribución de agua y rellenos de salpicadura,

sobre todo en las torres de grandes concentraciones de agua; por otra parte, el

ruido que producen las gotas al caer sobre la balsa, es también importante.

Movimiento del aire: el flujo de aire produce turbulencias a su paso por las

angostas áreas que deja libre la estructura y el relleno, las cuales crean cierto

nivel de ruido que es mayor cuanto más alta es la velocidad del aire. Su

influencia en el nivel total es realmente pequeña por lo cual no se toman en

consideración.

Giro del ventilador: el ruido proviene en esta caso del cambio de dirección y de

velocidad del aire al a travesar la zona de giro de las aspas o del rodete de los

ventiladores axiales o centrífugos respectivamente. El nivel acústico aumenta

de manera importante con el diámetro del ventilador, las revoluciones y al

disminuir el número de palas. Para ello, los ventiladores que se utilizan han de

cumplir el requisito de no producir pulsaciones ni frecuencias de vibración en

las aspas, elevadas a causa del paso del aire por la abertura que existe entre

el borde de la pala y la virola, también hay que evitar los obstáculos que

puedan limitar y el aire en la garganta de salida pues darán lugar a turbulencias

con la elevación consiguiente del nivel de ruido.


Memoria 58

Funcionamiento de los equipos mecánicos: el ruido procede principalmente de

los rodamientos del motor y reductor y de los engranajes de este último, así

como del sistema de transmisión. De cualquier modo, un alineación correcta y

un mantenimiento adecuado siguiendo las instrucciones de lubricación,

reducen al mínimo estos ruidos y no debe olvidarse que en las pruebas de

funcionamiento de motores y reductores son corregidas las anomalías que se

observen por vibraciones o ruido excesivo de sus partes móviles.

Existen tres posibilidades para reducir los niveles de ruido:

Reducir el nivel de ruido en las fuentes anteriormente mencionadas, mediante

atenuación en balsa, ventiladores de bajo nivel sonoro, utilización de

reductores y motores de bajo nivel sonoro.

Atenuar el ruido en el medio de emisión: tipo de cerramiento (cerramiento de

hormigón menor nivel sonoro que PRFV), bafles, recubrimiento del motor.

Poner un obstáculo entre la fuente de ruido y el punto de recepción: muro o

pantalla de atenuación.

Normativa

Todo lo comentado anteriormente se ve reflejado en la LEY 37/2003, de 17 de

noviembre, del Ruido. En ella se limitan los ruidos procedentes de las torres de

refrigeración y demás elementos industriales.

Para una torre de refrigeración, el ruido que hay a una distancia en horizontal de 1 m

del borde de balsa y a una distancia vertical de 1,5 m también del borde de balsa no

debe ser superior a 85 dB, con un margen de ±2 dB. Por lo que si en el estudio del

ruido los niveles de éste son superiores habrá que utilizar alguna medida expuesta

anteriormente para su atenuación.

http://www.coitiab.es/reglamentos/medio_ambient/reglamentos/ley_3703.htm


Memoria 59

8 Descripción del proceso

En este apartado se pasa a describir el proceso que tiene lugar el sistema de

refrigeración que se proyecta, diseñado para atender unas demandas energéticas de

enfriamiento de 170 Mkcal/h producidas en las nuevas unidades de proceso situadas

en el complejo industrial de Repsol situado en Puertollano.

Esta potencia energética se refrigerará con un caudal de 10000 m3/h (calculado

posteriormente en el apartado de cálculos).

El sistema proyectado consta de las siguientes secciones, las cuales pasaremos a

explicar a continuación:

Torre de refrigeración.

Bombas de agua de refrigeración.

Filtro riñón y paquetes de inyección de químicos.

Controladores de proceso.

Hojas de datos de equipos.

8.1 Torre de refrigeración

Como hemos hablado anteriormente podemos definir las torres de refrigeración como

un intercambiador de calor cuyo objeto es la eliminación de una cantidad de calor de

un sistema hidráulico. Este calor se transmite a la atmósfera por lo que el agua retorna

a una temperatura inferior a la inicial. El aire se usa como un medio de refrigeración

viéndose involucrados los fenómenos de transferencia de calor y de masa, explicados

posteriormente en el apartado de funcionamiento del sistema.

En cuanto a la física del proceso, podemos decir que En el interior de la torre se

produce un contacto íntimo entre el agua que desciende y aire que asciende. En la

caída del agua, se arrastra una capa finísima de aire que desciende. En estas

condiciones el calor del agua se transfiere al aire circundante de tres formas:


Memoria 60

Por radiación (qR); a través de la superficie exterior de la gota, este cede calor

a la interfase. Se considera despreciable por el bajo nivel térmico.

Por conducción (qC); la cantidad transferida depende de la diferencia de

temperaturas entre las dos fases, llegando a ser como máximo un tercio del

total.

Por evaporación (qev) de una cantidad de agua. Es el proceso más importante.

Esquema de proceso de transferencia en una gota.

Esquema del proceso evaporativo

FASE: gota interfase interfase Aire

FENÓMENO: Evaporación Saturación Transmisión de calor Difusión

PROCESO: Pérdida de

calor y

masa

Absorción

del vapor

Cesión de una parte del

vapor masa como

energía

Absorción del

calor cedido

Temperatura t T’ T’ T

Humedad

absoluta xs xs s

Entalpía hs hs h


Memoria 61

Las ecuaciones que estudian este proceso de transferencia térmico y másico son las

ecuaciones de Merkel, creadas en 1925 por el científico del mismo nombre, explicadas

en detalle en el apartado de cálculos.

El proceso físico descrito anteriormente tiene lugar en el interior de la torre de la

siguiente manera:

El agua caliente se eleva hasta la parte superior de la torre, una vez ahí por medio de

pulverizadores se divide la corriente en gotas de pequeño tamaño, las cuales caen al

relleno. En él se produce un nuevo fraccionamiento de las gotas o bien una finísima

película de agua, según se trata de un tipo de salpicadura (splash) o de película (film).

Con ambos procedimientos se trata de lograr la mayor superficie posible de contacto

agua- aire, para facilitar el intercambio.

El flujo de aire entra a contracorriente al flujo de agua, el aire que entra a la torre con

un contenido en vapor definido por la humedad relativa del ambiente, sale de la torre

prácticamente saturado de vapor, es decir con una HR≈100%.

En este proceso se producen una serie de pérdidas de agua, que hay que contabilizar

y contrarrestar. Estas pérdidas se muestran en el siguiente diagrama:

Aporte

Caudal a refrigerar

Caudal refrigerado

Arrastre Evaporación

Purga


Memoria 62

En el transcurso del intercambio de calor, una parte se pierde por arrastre del aire, es

un valor que está regulado por ley y toma habitualmente valores de en torno al 0,01%.

Otra parte del agua del caudal a refrigerar que se pierde es la evaporación, que

calcularemos en el apartado de balance de agua. En estas dos clases de pérdida de

agua, solo se vapora la misma, ni los sólidos en suspensión de la misma ni las sales

que contiene, por lo que es fácil comprender que poco a poco tendremos menos agua

y ésta contendrá un mayor número de sales y demñas sustancias. Para contrarrestar

este efecto se extrae una cantidad de agua denominada purga , lo cual estabilizará la

salinidad del conjunto del agua. Esto al fin y al cabo constituye otra pérdida más que

junto con las demás constituye una pérdida notable de caudal. Para solucionar dicha

pérdida se añade al conjunto el caudal denominado de aporte, que estabilizará las

variaciones de caudal.

Los cálculos de dichos caudales se realizan posteriormente en el apartado de balance

de agua perteneciente a cálculos.

8.2 Bombas de agua de refrigeración

El aporte de agua de refrigeración a la torre se suministra mediante las bombas 300P-

1 ( una en servicio y otra en reserva). La es capaz de entregar un caudal de 10000

m3/h proporcionando una altura diferencial de 50m.

8.3 Filtro riñón y paquetes de inyección de químicos

A la salida de la bomba de agua de refrigeración una parte del caudal se redirecciona

hacia un sistema de filtración denominado 500F-1. Se filtra el 15% del caudal de

refrigeración mediante un filtro de arena. Habrá también dos filtros uno en operación y

otro en reserva.

Este sistema aparta los sólidos que se encuentran en el agua quedando atrapados en

el lecho de arena. El filtro utilizado en el proyecto presenta un sistema de retrolavado

que remueve los sólidos en suspensión acumulados.


Memoria 63

Este sistema ayuda a mantener un nivel de sólidos bajo y por tanto a mantener la

calidad del agua, también gracias al resto de paquetes de inyección de químicos, que

inyectan diversos componentes directamente en la balsa para propiciar unas

características idóneas del agua. Estos compuestos químicos son:

Anti-incrustante, el cual evita la incrustación de material contaminante en las

superficies del sistema, tanto de equipos como de tuberías. Nombrado como

100Q-1.

Biocida, utilizado para el control de elementos biológicos tales como bacterias,

algas y hongos en el agua de enfriamiento. 100Q-2.

Inhibidor de la corrosión, el cual reduce la capacidad de aparición de corrosión

en el agua de refrigeración. 100Q-3.

Biodispersante, se utiliza para mantener bajo control los sólidos en

suspensión. 100Q-4.

Hipoclorito de sodio, controla el crecimiento biológico en el agua de

refrigeración. Este sistema es algo más complejo que los anteriores pues está

compuesto por un depósito almacén (400D-1) y una bomba dosificadora

(300P-2). Hay que tener cuidado con la situación de este sistema, pues debe

estar lo más lejos posible del sistema de inyección de ácido sulfúrico.

Ácido sulfúrico, utilizado para controlar el ph del agua de enfriamiento. Para

controlarlo existe un analizador de ph situado en la balsa. Este sistema

también cuenta con un tanque y una bomba dosificadora. Cabe destacar que

Este sistema consta de un tanque, una bomba dosificadora y una bomba de

carga. El ácido sulfúrico tiene casi el doble de la densidad del agua, por lo

tanto las gotas de ácido pueden llegar al fondo de la torre. Este puede dar la

base de hormigón y a su vez resultar en un control del pH deficiente, por esta

razón, el ácido debe diluirse antes de llegar a la torre. Para ello se usa agua de

reposición, que semezcla con el ácido en un pequeño recipiente diseñado para

tal fin. La descarga de ácido debe realizarse lo más lejos posible de la

aspiración de bombas.


Memoria 64

8.4 Controladores de proceso

Para que todo funcione correctamente hace falta la utilización de medidores y

transmisores que nos indiquen constantemente de que diversas variables en el

proceso se encuentran entre las medidas deseadas avisándonos cuando esto no

suceda así. Entre éstos destacamos:

Medidor de temperatura.

Medidor de presión.

Transmisor de nivel, está situado en la balsa. Su función es la de controlar el

nivel para que no llegue el caso de desbordamiento. Durante el proceso de

purga de agua del sistema, el medidor de flujo ubicado en el caudal de agua de

puerga, actúa sobre la válvula de agua de aporte para ajustar el caudal de

reposición.

Analizador de ph, situado en la balsa nos indicará cuando los niveles de ph no

estén dentro de nuestros rangos idóneos y tengamos que variar las cantidades

vertidas de ácido sulfúrico.


Memoria 65

9 Hojas de datos de equipos

En este apartado se incluyen las siguientes hojas de datos de los `principales

elementos que intervienen en la instalación, que son:


Bombas.

Filtros.

Líneas.

Instrumentos de caudal.

Instrumentos de nivel.

Instrumentos de presión.

Instrumentos de temperatura

DATOS DE PROCESO DP 1TORRE DE REFRIGERACION Edición 0

DE TIRO INDUCIDO Fecha 00-01-00 Hoja 1 de 2

PROYECTO Nº : 14161 SITUACIÓN :Puertollano, Ciudad Real CLIENTE:

SERVICIO : Torre de refrigeración ITEM : NU-CT-1

N R Nº UNIDADES : 1 FABRICANTE : TIPO : Flujo en contracorriente

U E SUMINISTRADO POR : MONTADO POR :

M V

1

2 4 Caudal de agua en circulación (nor./dis) (1) m3/h Numero de celdas (1) (9)

3 4 Temperatura agua caliente (entrada) ºC Dimensiones nominales de una celda m

4 Temperatura agua fría (salida) ºC Dimensiones totales de la torre m

5 4 Temperatura bulbo húmedo (entrada) ºC Altura de borde de balsa a cubierta m

6 Humedad relativa del ambiente % Altura de difusores m

7 Altitud sobre nivel de mar m Altura total m

8 Dirección predominante del viento Dimens. interiores de la balsa NOTA 4 m

9 Velocidad de diseño del viento km/h Nº de ventiladores por celda

10 Coeficiente sísmico Diámetro de los ventiladores m

11 Resistencia del terreno kg/cm2

Caudal de aire por ventilador m3/s

12 Espacio disponible Sección transversal de la celda m2

13 4 Calor transferido (nor./dis) (1) MMkcal/h Volumen del relleno m3

14 Superficie total de contacto m2

15 DP del circuito kg/cm2

Caudal especifico de agua m3/h m

2

16 4 Tipo de bombas Valor de L/G

17 4 Nº de bombas Nº de entradas de agua por celda

18 Voltaje/ Fases/Ciclos < 150 kW Diámetro nominal entradas de agua mm

19 > 150 kW Altura entrada sobre borde de balsa mm

20 Pasarela de acceso a grupo mecánico DP sistema de distribución kg/cm2

21 Accesos a la cubierta (esclaera y escala) Perdidas por evaporación %

22 Nivel de ruido admisible en el suelo Perdidas por arrastre %

23 Normas para pruebas de recepción Caudal agua de aporte m3/h

24 Nº de ciclos de concentración

25 Calidad del agua de aporte Peso de embarque kg

26 Peso en operación kg

27

28

29

30 4 Estructura Tipo relleno

31 Cerramiento Material relleno

32 Particiones interiores Soporte del relleno

33 Cubierta Separador de gotas

34 Difusores altos (14 ft) Distanciadores/Soportes

35 Balsa de agua fría

36 Distribución de agua/Tipo

37 Conductos

38 Rociadores/Boquillas

39 Soportes

40 Pasarela acceso grupos mecanicos

41

42

43 Soportes de ventiladores

44 Anclajes

45 Tornillos/Espárragos

46 Escaleras/Barandillas

47

48 Puente móvil/Pescante

49

50

51

52 NOTAS

53 1.- Además de estas condiciones que corresponden a las condiciones normal y de diseño, la torre debe ser capaz de cubrir las siguientes operaciones:

54 Caudal circulante, m3/h

55 4 A. Máxima temperatura de retorno todas (3 celdas) (nota 7)

56 4 B. Mantenimiento

57 C. Fallo eléctrico. Ventiladores parados: el suministrador definirá la capacidad residual.

58

EDICION FECHA DESCRIPCION DE LA EDICION VERIFICADO APROBADO

1773600

4,064

Oeste (O/SO)

-

-

364,9

3

Vigas hormigón

NOTA 2

Hormigón

-

Hormigón

0,6

2,43

-

COND OPER Y DISEÑO ( NOTA 1 ) DISEÑO (POR FABRICANTE)

PVC

Vigas hormigón

PVC

45

28

16,35

66,5

708

CLEANFLOW+Hormigón

si

si

85 dB a 1m

1621800

MATERIALES DE CONSTRUCCION (POR EL FABRICANTE)

2

6

Veticales

10000

170

1

10x10x10,90

61,10x10x10,90

8,7

6,13

10,9

61,10x13x1,5

-

16,67

1,396

1

7,03

342

100

0,01

600

6,13

SS316

todas menos una ( 1 en reserva)

PVC

Polipropileno

Poliéster reforzado con fibra de vidirio

Poliéster reforzado con fibra de vidirio

Temp retorno, ºC

Hormigón

Cubeto aspiración bombas

Por gravedad

Celdas en operación Temp fría, ºC

Hormigón

Hormigón

Acero galvanizado + pintura epoxy

Hormigón / Acero galvanizado

Si

DATOS DE PROCESO DP- 1TORRE DE REFRIGERACION Edición 0

DE TIRO INDUCIDO Fecha 00-01-00 Hoja 2 de 2

PROYECTO Nº : 14161 SITUACIÓN :Puertollano, Ciudad Real CLIENTE:

SERVICIO :Torre de refrigeración ITEM :

N E Nº UNIDADES : 1 FABRICANTE : Hamon TIPO : Flujo en contracorriente

U D SUMINISTRADO POR : MONTADO POR :

M

1

2

3 Cantidad Cantidad

4 Tipo / Modelo Tipo

5 Fabricante Modelo

6 Diámetro m Fabricante

7 Nº de palas Relación de reducción

8 Velocidad del ventilador R.P.M. Potencia mecánica s/ AGMA kW

9 Velocidad periférica m/s Factor de servicio

10 Potencia absor. por ventilador (salida del motor) kW

11 Nº de reducciones

12 Material de las palas Peso kg

13 Material del cubo Eficiencia

14 Presión total Pa

15 Presión de velocidad Pa

16 Aire suministrado por ventilador m3/s

17 Eficiencia estática

18 Peso kg

19 Momento de inercia kg/m2

20

21

22 EJE MOTRIZ MOTOR

23 Cantidad Cantidad

24 Tipo Clase

25 Modelo Tipo

26 Fabricante Fabricante

27 Velocidad a plena carga R.P.M.

28 Material del eje Voltaje/ Fases/Ciclos

29 Material del acoplamiento Potencia kW

30

31

32

33

34 NOTAS

35 4 2.- Calidad de agua de aporte : Se utilizará agua de recuperación terciaria y /o una mezcla de agua de recuperación terciaria con agua bruta clarificada y

36 4 filtrada o mezclada con agua bruta, el suministrador recomendará la mezcla adecuada para operar con los ciclos de concentración especificados.

37 4 AGUA DE RECUPERACION TERCIARIA:

38 pH: 6 / 7,5 Dureza cálcica: 100 / 200

39 4 Temperatura : Ambiente ( 38ºC /23ºC / 0.4ºC) Cloruros (ppm): 300 / 2000

40 4 Conductividad: 500 / 4000 microS/cm Cloro libre (ppm): 0,2 / 0,4

41 4 Alcalinidad (M) : 120 / 300 ppm CaCO3 DQO: 50 / 200

42 Sólidos en suspensión 5,0 / 16,0

43 4 AGUA BRUTA CLARIFICADA Y FILTRADA:

44 4 pH: 6,5 / 8,3 Dureza temporal : 60 / 140 ppm CaCO3

45 4 Temperatura : Ambiente ( 38ºC /23ºC / 0.4ºC) Cloruros (ppm): 40 / 60

46 4 Conductividad: 250 / 500 microS/cm Turbidez (NTU): < 2

47 4 Dureza total : 95 / 200 ppm CaCO3 Sólidos en suspensión (mg/l): < 1

48

49 4 AGUA BRUTA:

50 4 Tiene las caracteristicas del agua bruta clarificada y filtrada, excepto lo siguiente:

51 4 Turbidez (NUF): 5 / 1400 Materia orgánica: 10 / 40 ppm MnO4K

52

53 4 3.- Foso de bombas para instalar 2 bombas verticales.

54

55 4 4.- La balsa de la torre de refrigeración estará dividida en compartimentos separados para cada celda, para poder aislar completamente una celda

56 4 mientras las otras permanecen en funcionamiento. A la salida de cada celda poner doble rejilla, diseñando la primera de las rejillas con un cajón

57 recogedor de suciedad. Estará dimensionada para permitir diez minutos de residencia entre el nivel normal y mínimo de bombeo. Estará equipada

58 con un rebosadero, un drenaje por cada celda y pantallas para eliminar los sólidos. Se configurará para permitir la instalación de un polipasto para

59 remover las rejillas y las bombas verticales del foso.

60

61 5.- El alcance incluye un detector de hidrocarburos y detectores de explosividad en la zona superior de cada celda.

62

63 6.- Los ventiladores de la torre podrán accionarse con botonera para poder trabajar al 100% y al 50%. Como alternativa ofertar variador de frecuencia

64

65 7.- A confirmar por suministrador.

66

67 4 8.- 3 bombas centrífugas de 2700 m3/h c.u.. dos accionadas con motor eléctrico y una con turbina.

68

69 4 9.- Las celdas serán iguales. Se diseñarán para que puedan trabajar independientemente unas de otras. Tres (3) celdas de 2700 m3/h c.u., dos (2) en

70 4 servicio y una (1) en mantenimiento. Existirá un único pozo de bombas. Se prevee la instalación de una cuarta celda en el futuro.

71

72

73

74

132

380 V / 3 F / 50 Hz

F-B

ABB

Flotante

6

Acero galvanizado

LRA65

ADDAX

Composite

6

1500

-

-

-

752

1564

67

EQUIPO MECANICO (POR EL FABRICANTE)

VENTILADORES (6) REDUCTOR DE VELOCIDAD (6)

6

7,03

Eje perpendicular

QVRD2

HANSEN

6

Howden

2001,1

37,7

342

VSH- ENF

9

260,6

102,7

PRFV

PRFV

9

164,6 132

Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato G-1.

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# (1)

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Equipo Nº Operación / Reserva

Torre de refrigeración

CASO DE DISEÑO Operación normal

B-1

centrífuga

Funcionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo) continuo; paralelo

Tipo de Bomba ( centrífuga / volumétrica alternativa / volumétrica rotativa)

1 1Número de Bombas Requeridas Operación / Reserva

Equipo nº 300P-1

R

e

vBOMBAS

UNIDAD : U-100 / U-500

PROYECTO : Sistema de refrigeración en ciclo cerrado para refinería de Ciudad Real

SERVICIO

CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO

CARACTERÍSTICAS DEL FLUIDO

Naturaleza del Fluido Agua

Componentes Corrosivos / Tóxicos - -

Temperatura de Auto Inflamación / Inflamación ºC - -

Sólidos en Suspensión ( Cantidad / Diámetro Equivalente) - -

Punto de Fuidez (Pour Point) ºC -

Temperatura de Bombeo ºC 28

Densidad @ T bombeo kg/m3 996,16

CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO DE LA BOMBA

Caudal de Diseño Q (rated) (1) m3/h 12775

Viscosidad @ T bombeo cSt 0,8416

Presión de Vapor @ T bombeo kg/cm2 a 0,0372

Caudal Mínimo de Proceso (2) m3/h 10000

Caudal Normal m3/h 11764,5

Presión de Impulsión @ Q rated kg/cm2 g 5,2

Presión de Aspiración @ Q rated kg/cm2 g 0

Presión Diferencial @ Q rated kg/cm2 5,2

Altura Diferencial @ Q rated (1) m 50

NPSH Disponible @ Q rated (3) m 9,15

Máxima DP a Impulsión Cerrada (4) kg/cm2 6,5

Presión Máxima Aspiración kg/cm2 g 0

Presión Máxima Impulsión kg/cm2 g 6,5

CONDICIONES DE DISEÑO MECANICO

Temperatura Diseño Mecánico ºC 80

Diámetro Tubería Aspiración / Impulsión Pulgadas

Impulsor / Cierre (5)

Tipo Operación / Reserva

Presión Diseño Mecánico kg/cm2 g 6

CARACTERÍSTICAS DEL ACCIONAMIENTO

Consumo de Vapor Estimado a Caudal de Diseño Kg/h

2452,19Consumo Eléctrico Estimado a Caudal de Diseño kWh/h

Para materiales véase la hoja de selección de materiales.

Este valor no puede ser excedido por la bomba con dens., viscos. normales y velocidad de operación continua máx.

NOTAS :

El punto de garantía debe ser para el caudal de diseño (rated) y la altura diferencial indicada.

Caudal de proceso en condiciones de "turn-down", puesta en marcha u otras operaciones. La I. de detalle / vendedor

debe especificar el caudal mínimo requerido por la bomba y el sistema de protección / recirculación en su caso.

En la brida de aspiración de la bomba. Excluye cargas de aceleración para bombas volumétricas alternativas. Excluye

contingencias / margen para todo tipo de bombas.

Especificar traceado, aislamiento, flushing si existen requerimientos de proceso.

Especificar tipo / particularidades del impulsor / cierre, si existen requerimientos de proceso.

Rev. Por

Fecha Aprobado

Hojas de equipos_mias

Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato S-1.

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Contralavado (si / no)

Fluido de Contralavado

kg/cm2 g

mm 100

si

Temperatura Destino Fluido Contralavado

Agua

5,2

Temperatura Disponible Fluido Contralavado

0

ºC 28

CONDICIONES DE FILTRACIÓN

CONDICIONES DE DISEÑO MECÁNICO

Temperatura de Diseño Mecánico ºC 80

Presión Destino Fluido Contralavado

10Sobrediseño Hidráulico

Presión Disponible Fluido Contralavado kg/cm2 g

Presión de Diseño Mecánico kg/cm2 g

ºC 28

6


ºC / kg/cm2 g

NOTAS :

Flushing / Steam OutºC / kg/cm

2 g

Viscosidad @ P, T

DATOS GENERALES DE OPERACIÓN

Naturaleza del Fluido Agua

5,2kg/cm2 g

0,8416

%

1

Temperatura de Operación

kg/cm2

Densidad @ P, T kg/m3

Pérdida de Carga Permitida

cSt

PROYECTO : Sistema de refrigeración en ciclo cerrado para refinería de Ciudad Real

996,16

ºC 28

SERVICIO Filtrado de agua de refrigeración

Equipo nº 500F - 1

UNIDAD : U-100 / U-500

Continuo

Equipo Nº Operación / Reserva 500F - 1

Nº Requerido Operación / Reserva 1 operación / 1 reserva

Tipo de Filtro

- / -

Sólidos: cantidad %p / distrib. tamaño particula % - diám. eq.

Presión de Operación

Caudal

Operación ( continuo / discontinuo)

R

e

vFILTROS

CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO

CASO DE DISEÑO Operación

kg/h 1765

Tamaño Mínimo de Partícula a Eliminar

Arena

Componentes Corrosivos / Tóxicos

Fecha Aprobado

Rev. Por


Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato L-1.

Sistema de refrigeración en ciclo cerrado para refinería de Puertollano, Ciudad Real

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# L 0 L 0 L 0 L 0 L 0 L 0

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#

#

# - 990,2 - 999 - 996,2 - 996,2 - 996,2 - 996,2

# - 0,784 - 1,106 - 0,842 - 0,842 - 0,842 - 0,842

#

#

# 28 80 16 80 28 80 28 80 80 80

# 3 6 Atm 6 Atm 6 3 6 3 6 5,2 6

#

#

#

# 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

# 1,75 3 1,62 3 2,06 3 1,68 3 2,15 3 1,75 3

#

#

# (1)

# (2)

# (3)

# (4)

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#

Solo para corrientes 100% líquido y presión de vapor mayores de 1,5 kg/cm2a.

---

cP (G) / cSt (L)

Pulgadas

Si se requiere especificar, P : Protección Personal, H : Conservación de Calor, C : Conservación frío, ST : Traceado con vapor, ET : Traceado eléctrico, SJ : Encamisado con vapor, etc.

DP Calculada / Permitida (3)

NOTAS:

Aislamiento, Traceado (4)

---

Viscosidad Gas / Líquido @ P, Tkg/m

3

Agua

Extracción

purga

Unidades de

proceso

Naturaleza del Fludio

Balsa

AguaAguaAgua

-

11765

-

-

P&ID Nº

NATURALEZA, FASE Y CAUDAL

Compuestos Corrosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p)

425

-

-

Agua Agua

Fecha

Por

Aprobado

Temperatura Operación / Diseño

Presión Operación / Diseño

Rev.

kg/cm2/ km

m/sVelocidad Calculada / Permitida (3)

Diámetro Nominal 28 6

DATOS TUBERÍA

ºC

-

Densidad Gas / Líquido @ P, T

-

---

10000

Fase (1) / Vaporizado (% peso)

1765 141 10000

Peso Molecular Gas

Caudal Volumétrico Vapor @ P, T

Caudal Volumétrico Líquido @ P, Tm

3/h

m3/h

PROPIEDADES

-

- -

Punto de Fluidez (Pour Point) - -ºC -

--

6

Bomba

PROYECTO :

LÍNEAS DE PROCESO

Líneas de Proceso

UNIDAD : U - 100 / U - 500

4 5

Filtro

LÍNEA Nº

DE

A

2

R

e

v

Torre de

refrigeración

1

Bomba

Unidades de

proceso

Entrada agua

reposiciónBalsa

3

Bomba

Balsa


---- -

Especificar si es vapor (V), líquido (L), o fase mixta (M).

Indicar Dp y velocidad máxima permitida sólo si son un requerimiento de proceso, corrosión-erosión, sólidos, fluidos especiales, etc.

-

3 2828 12

CONDICIONES DE OPERACIÓN / DISEÑO

kg/cm2 g

Presión de vapor del líquido a Tª de operac. (2) Kg/cm2 g


Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato J-2.

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Sistema de agua de refrigeración en ciclo cerrado para refinería en Puertollano, Ciudad Real

Densidad Fase Superior @ P, T

Viscosidad Fase Superior @ T

28

Tipo de Interfase (1)

Densidad Fase Inferior @ P, T kg/m3 1000

Viscosidad Fase Inferior @ T

U - 100 / U - 500

cP (G) / cSt (L) 16

Indicar el nivel normal en mm sobre LT o % intervalo medida y los puntos de consigna de alarmas y enclavamientos en las mismas unidades

NOTAS :

Especificar si es líquido - líquido (L-L) o líquido - vapor (L-V)

Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL)

cP (G) / cSt (L)

Temperatura

Presión

PROPIEDADES DEL FLUIDO

-

SERVICIO

Caso de Diseño

Naturaleza del Fluido Superior / Inferior

Compuestos Corosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p)

Agua refrigeracion

Agua - aire

Rev.

Fecha Aprobado

Por

Atomosférica

1,2

ºC

kg/cm2 g

kg/m3

0,784

R

e

v


Agua refrigeracion

PROYECTO :

UNIDAD :

INSTRUMENTOS DE NIVEL

INSTRUMENTO Nº LT01

Intrumentos de nivel

Operación



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3

4 MÍN. NORM. MÁX. TAL TALL TAH TAHH BAJO ALTO

5 L 45 43 45 48 - - - - - -

6 L 28 26 28 30 - - - - - -

7 L 16 12 16 22 - - - - - -

8

9

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U - 100 / U - 500

PUNTOS CONSIGNA (ºC)

ALARMAS ENCLAV. TEMPERATURA (ºC)SERVICIO

CASO DE

DISEÑONATURALEZA

FLUIDO

CARACTERÍSTICAS INSTRUMENTO

Aprobado

PorRev.

Se especifican condiciones de operación. Para condiciones de diseño mecánico referirse a las condiciones de la línea o equipo asociado.

Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL).

TT02 Descarga bomba

TEMP.

(ºC)

Operación

TT01 Agua a refirg. Operación Agua

COMPUEST

CORROSIVOS

O TÓXICOS

Fecha

NOTAS:

R

e

v

1

2- 2

LÍNEA (3)

PROYECTO :

UNIDAD :

INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA

TT03 Aporte Operación Agua

Intrumentos de temperatura

INSTRUMENT

Nº

6Agua - 6

- 1

DATOS GENERALES DE OPERACIÓN (2)

FASE

(1)

LOCALIZADO EN

LÍNEA / RECIPIENTE

Especificar si es gas (G), líquido (L), vapor de agua (V) o mixta (M).



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4 MÍN NORM. MAX. PAL PALL PAH PAHH BAJO ALTO

5 L 16 0,5 Atm 2 2 - - - - - - -

6 L 28 5 5,2 6 6 - - - - - - -

7 L 28 2,5 3 3,2 4 - - - - - - -

8

9

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Fecha Aprobado

Se especifican condiciones de operación. Para condiciones de diseño mecánico referirse a las condiciones de la línea o equipo asociado.

Intrumentos de presión

PRES. (kg/cm2

g)PUNTOS CONSIGNA (kg/cm2 g)

ENCLAV. LOCALIZADO EN

LÍNEA / RECIPIENTE

CARACTERÍSTICAS INSTRUMENTO


U - 100 / U - 500

SERVICIO

Rev.

Agua

-

Por

PROYECTO :

UNIDAD :

INSTRUMENTOS DE PRESIÓN

PI03 Descarga filtro Operación

INSTRUMENT

Nº ALARMAS

TRAC.

(si /no)

(4)

6

-PI01 Aporte Operación Agua

Agua

R

e

v

2

4-

PI02 Descarga bomba

NATURALEZA

FLUIDO

COMPUEST

CORROSIVO

S O

TÓXICOS

Línea(3)

Operación

CASO DE

DISEÑO

DATOS GENERALES DE OPERACIÓN (2)

TEMP.

(ºC)

FASE

(1)

NOTAS :

Especificar si es gas (G), líquido (L), vapor de agua (V) o mixta (M).


Indicar Traceado / Diafragma / Flushing



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# (3)

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U - 100 / U - 500

Peso Molecular Gas

INSTRUMENTO Nº

SERVICIO

Caso de Diseño

Nm3/h

kg/h

%

ºC

Natualeza del Fluido

Compuestos Corrosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p)

PROYECTO :

Fase (1)

Intrumentos de caudal

CAUDAL NORMAL : Líquido @ 15,4 ºC m3/h

Gas @ 0ºC y 1 atm.

Por

Vapor de Agua

Caudal Mínimo / Máximo

Temperatura de Entrada

Presión de Entrada

NOTAS :

kg/m3

Sp. Gr.Densidad Líquido @ 15,4 ºC

Pour Point del Líquido ºC

Densidad @ P, T

UNIDAD :

Operación Operación

INSTRUMENTOS DE CAUDAL

Atmosférica

Agua

0,8416

R

e

v


Agua de refrigeración Agua de refrigeración

FT01 FT02

1000 1000

PROPIEDADES DEL FLUIDO

Atmosféricakg/cm2 g

80 / 120 80 / 120

16 28

425 137

Líquida Líquida

- -

Agua

Rev.

Fecha Aprobado


Indicar en los casos donde la caída de presión este limitada a valores menores a los 2500 mm ca

Viscosidad @ T

Línea 2 5

1,106cP (G) / cSt (L)

Especificar si es gas (G), líquido (L) o vapor de agua (V).



Memoria 75

Parte nº2 Cálculos


Memoria 76


Memoria 77

1 Justificación del sistema elegido

El objetivo de este proyecto es especificar y diseñar un sistema de refrigeración para

la ampliación de una refinería de petróleo ubicado en Puertollano (Ciudad Real,

España). La potencia térmica total a refrigerar es de 170 Mkcal/h.

El sistema de refrigeración elegido para este proyecto, mencionado anteriormente,

consiste en un sistema cerrado con agua. El proceso de la refrigeración será mediante

una torre de tipo evaporativa de tiro mecánico inducido y de flujo en contracorriente.

La justificación de este sistema se puede dividir en tres campos: por qué se utilizará el

agua como elemente refrigerador, por qué será un circuito cerrado y por qué se

utilizara una torre de esas características.

1.1 Agua

Es un elemento simple y abundante, de fácil acceso y de uso mayoritario en la

refrigeración. Podemos llegar a ella fácilmente desde nuestra ubicación ya sea a

través del suministro corriente o mediante la cercanía de ríos, por todo esto es el

elemento idóneo para nuestro proyecto. A parte de ser la opción idónea supone una

base de partida impuesta por el cliente.

A su vez, el uso de agua contribuye al respeto por el medio ambiente en tres vertientes

definidas:

Reducción del efecto invernadero: Esta técnica se ha manifestado como la

tecnología más eficaz para luchar contra el efecto invernadero, al limitar las

emisiones de CO2 indirectas gracias al ahorro importante de energía eléctrica

consumida y directa debidas al menor riesgo de fugas de gases refrigerantes al

trabajar las instalaciones con presiones relativamente reducidas.

Eficiencia del proceso: cuanto mayor es la eficiencia del proceso industrial,

menor es la cantidad de energía que se pierde y más fácil es deshacerse del

calor residual. Esta técnica está ampliamente estudiada y desarrollada, siendo

la más usada en el mundo entero para situaciones de éstas características, por


Memoria 78

lo que cuenta con una eficacia probada y una gran eficiencia en el conjunto del

proceso.

Seguridad: la refrigeración evaporativa es un sistema de enfriamiento

apropiado para ser incorporado a los sistemas indirectos. Al limitar las

emisiones de CO2 y demás elementos refrigerantes estamos contribuyendo

con nuestra propia seguridad pues se minimizan los posibles riesgos de

escapes y demás situaciones adversas.

1.2 Circuito cerrado

Podríamos hablar de un sistema abierto en el que el agua se recogiera de un río o

embalse y fuera devuelto al mismo lugar de procedencia una vez finalizado el proceso,

sin reutilizar esa agua. Sin embargo la decisión de un circuito cerrado supone la

reutilización del agua usada teniendo un impacto mínimo en el entorno y ya de paso

salvando las complicaciones de localización, pues la refinería de Puertollano no goza

de medio acuáticos ilimitados en sus alrededores y no se contempla la construcción de

un pantano artificial por la elevada inversión económica y el elevado impacto

ambiental. Finalmente por todo lo anterior y porque es petición propia del cliente el

proyecto utilizará un circuito cerrado.

1.3 Tipo de torre

En la elección de una torre de refrigeración hay que tomar una serie de decisiones

principales, tiro natural, tiro mecánico o tiro natural asistido, flujo cruzado o en

contracorriente y finalmente si es de tiro mecánico si es forzado o inducido, para ello

es interesante la observación de tablas comparativas entre todas las opciones.

Tiro mecánico frente a tiro natural; estas últimas son idóneas para caudales superiores

al tratado en este proyecto (calculados posteriormente), complicando excesivamente

su inversión inicial (más fácil en centrales de producción de energía por ejemplo),

necesitan una mayor altura de bombeo debido a su elevada altura y una gran área en

la base, cosa que no sobra en el emplazamiento de Puertollano.


Memoria 79

Tampoco es interesante de este tipo de torre la enorme dependencia de las

condiciones climatológicas, pues influyen de manera decisiva y prácticamente

invariable en la temperatura final del líquido refrigerado.

También cuentan con una gran dificultad de estudio de las pérdidas de carga del aire

es muy delicado ya que con temperaturas secas altas, el tiro se reduce

considerablemente, y con ello el volumen de aire extraído, por lo que la relación L/G

aumenta, elevándose paralelamente las temperaturas del agua refrigerada.

Por esto y por las ventajas de las torres de tiro mecánico que a continuación pasamos

a describir descartamos la posibilidad de que la torre a proyectar sea de tiro natural.

En las torres de tiro mecánico, al haber mayor número de equipos podemos ejercer un

control absoluto del caudal del aire, permitiendo funcionar de manera más

independiente con respecto a las condiciones meteorológicas en la localización del

mismo. Por tanto permiten la utilización de mayores saltos de temperatura si son

necesarios simplemente variando las condiciones de movimiento del ventilador lo cual

resulta interesante para futuras correcciones o cambios.

Son comúnmente usadas para caudales del orden de los establecidos posteriormente

en este proyecto. Requieren de dimensiones menores por lo que necesitaremos

menores alturas de bombeo.

Además la torre elegida será de tiro inducido, en donde el ventilador se sitúa a la

salida del aire. Se ha elegido este tipo porque presenta un fácil mantenimiento, equipo

mecánico y condiciones de invierno, así como un ruido coste y tamaño aceptable. Por

contra presenta un mantenimiento más complejo, un ventilador más expuesto al sol y

agua y es un equipo de mayor tamaño a tiro forzado.

El tiro inducido ofrece la ventaja de poder utilizar mayores diámetros de ventiladores,

con menor velocidad y nivel de ruido. También permite mayores velocidades del aire

de salida, reduciéndose notablemente el riesgo de recirculación que, en el caso de tiro

forzado, es uno de sus mayores inconvenientes de operación.

Sin embargo tiene el inconveniente de que el equipo mecánico es menos accesible y

está sujeto a mayores vibraciones en ambiente más húmedo.


Memoria 80

Finalmente se ha elegido flujo en contracorriente porque posee un rendimiento mayor

al ponerse en contacto el agua más fría con el aire más seco, así como una estructura

más ligera y una mayor eficiencia y porque es el más usado. En este tipo de torre el

aire y el agua se mueven en la misma dirección y en sentidos contrarios.

Tiro inducido Tiro forzado

Mantenimiento Fácil Fácil

Equipo mecánico Fácil Medio

Distribución Difícil Fácil

Condición invierno Fácil Difícil

Ruido 100% 120%

Coste 100% 120%

Tamaño 100% 110%


Memoria 81

Flujo en contracorriente Flujo cruzado

Agua Mayor dificultad de acceso Acceso fácil desde el

exterior

Estructura más ligera Balsa superior pesada

Relleno Más eficiente Menos eficiente

Más compacto (menor

altura de la torre y de

bombeo)

Mayor altura en la

distribución de la torre y de

bombeo

Adaptado para cualquier

calidad del agua

Adecuada para mala

calidad del agua

Entrada de aire Baja eficiencia térmica en

la zona de lluvia

Parte superior de entrada

de aire

Alta entrada de aire Mayor posibilidad de

recirculación


Memoria 82


Memoria 83

2 Datos de partida

En este apartado se describen los datos de partida, algunos de ellos ya tratados

anteriormente, a la hora de realizar los cálculos y cómo se ha llegado hasta ellos. En

estos tiene un papel fundamental el fabricante de cada equipo o dispositivo usado,

pues son quienes establecen los parámetros óptimos de funcionamiento que se deben

seguir para el correcto diseño y posterior ejecución del proyecto.

2.1 Temperatura de bulbo seco

La temperatura de bulbo seco o también llamada temperatura seca, es la temperatura

medida en un ambiente seco, es decir, en la que el bulbo instrumento de medida

(normalmente mercurio) se encuentra en un ambiente seco.

Para establecer este parámetro se ha hecho la media de temperaturas secas en

verano durante los últimos cuatro años. Sólo se tienen en cuenta las temperaturas de

verano porque en esta estación será la situación más desfavorable, teniendo en

cuenta que nuestro objetivo es la refrigeración de un caudal de agua. En verano será

más difícil refrigerarlo porque hace más calor. Si diseñamos para este caso más

desfavorable, el diseño será válido para el resto de casos.

Julio Agosto

2008 27,3 28,2

2009 28,5 28

2010 30,2 27,1

2011 25,8 26,8

Media

verano 27,7375


Memoria 84

2.2 Temperatura de bulbo húmedo

Temperatura de bulbo húmedo o temperatura húmeda, es la temperatura que da

un termómetro bajo sombra, con el bulbo envuelto en una mecha de algodón húmedo

bajo una corriente de aire, como se puede ver en la imagen inferior.

Al evaporarse el agua, absorbe calor rebajando la temperatura, efecto que reflejará el

termómetro. Cuanto menor sea la humedad relativa del ambiente, más rápidamente se

evaporará el agua que empapa el paño. Este tipo de medición se utiliza para dar una

idea de la sensación térmica, o en los psicrómetros para calcular la humedad relativa y

la temperatura del punto de rocío.

Este mecanismo es el usado por los higrómetros para medir la humedad existente en

el medio.

La importancia de la temperatura de bulbo húmedo reside en que condiciona la

refrigeración del sistema, constituye en sí misma un límite inferior de refrigeración por

debajo del cual no se puede enfriar.

Como hemos comentado anteriormente esta temperatura es la temperatura de

saturación adiabática del aire, es decir, la temperatura con una humedad del 100%.

Por tanto se puede llegar hasta ella a través de un diagrama psicrométrico.

http://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Mecha

http://es.wikipedia.org/wiki/Algod%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Aire

http://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_(proceso_f%C3%ADsico)

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua


http://es.wikipedia.org/wiki/Sensaci%C3%B3n_t%C3%A9rmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Psicr%C3%B3metro




Memoria 85

Procedimiento:

Localizamos en el mismo el punto con las características de bulbo seco.

Avanzamos por la línea de la misma entalpía hasta llegar a la línea de

humedad 100%.

Descendemos verticalmente hasta llegar al eje de abscisas, que nos indicará la

temperatura de bulbo húmedo.

Por tanto como podemos ver en el diagrama psicrométrico anterior la temperatura de

bulbo húmedo es de 23ºC.


Memoria 86

2.3 Aproximación

La aproximación es la diferencia de temperaturas entre el agua fría (para este caso

28ºC) y el bulbo húmedo (para este caso 23ºC). Por tanto será de 28ºC – 23ºC = 5ºC.

2.4 Salto térmico

El salto térmico es la diferencia de temperatura entre el agua caliente (para este caso

45ºC) y el agua fría (para este caso 28ºC). Es decir, es la diferencia de temperaturas

entre en agua caliente procedente de las unidades de proceso que queremos enfriar y

el agua que sale de la torre una vez enfriada.

En nuestro caso este valor será de 45ºC – 28ºC = 17ºC.

Es independiente de la torre en circuitos cerrado, depende de las calorías a evacuar

en la planta.

2.5 Cálculos de caudales

En el diagrama de bloques se representan las nuevas unidades de proceso así como

sus líneas y nuevos caudales a refrigerar, en este apartado vamos a calcular los

caudales que que circulan por cada línea, los cuales serán la base de partida para los

cálculos de la bomba. Estos cálculos se basan en la siguiente ecuación:

En donde:

= Potencia térmica a evacuar

= Gasto másico

Cp = Calor específico = 1

ΔT = Salto térmico = 45 – 28= 17º (C o K)

Tomamos la densidad del agua como 1000 kg/m3


Memoria 87

Nª corriente 1 2 3 4 5 6

Potencia Térmica

(Mkcal/h) 42,5 85 17 22,1 3,4 170

Retorno

Termperatura (ºC) 45 45 45 45 45 45

Caudal másico (kg/h) 2500000 5000000 1000000 1300000 200000 10000000

Caudal volumétrico

(m3/h) 2500 5000 1000 1300 200 10000

Suministro

Termperatura (ºC) 28 28 28 28 28 28

Caudal másico (kg/h) 2500000 5000000 1000000 1300000 200000 10000000

Caudal volumétrico

(m3/h) 2500 5000 1000 1300 200 10000

Por lo que podemos apreciar que el caudal que va a torre de refrigeración (corriente 6)

es de 10000 m3/s.

Para ver un esquema de las unidades de proceso ver plano Diagrama de bloques.

2.6 Cálculo de L/G

Para comprender la elección de este parámetro tan importante de la torre, hace falta

una explicación termodinámica del proceso que se desarrolla en la torre de

refrigeración, que se pasa a explicar.

Como se explicó anteriormente en el apartado de descripción del proceso, en el

interior de la torre se produce un contacto íntimo entre el agua que desciende y el aire

que asciende.

En la caída del agua se arrastra una fina capa de aire que desciende, por lo que es

importante calcular el caudal de aire óptimo que debe circular por el interior de la torre

para no tener unas pérdidas considerables.


Memoria 88

También es importante su cálculo para optimizar lo máximo posible el ventilador, pues

a más caudal de aire necesitaremos un ventilador más potente, con el aumento de

consumo que eso conlleva. Para esto es el parámetro L/G que representa la relación

entre el caudal de agua (L) entre el caudal de aire (G).

Como se comentaba en un apartado anterior, el calor del agua se transfiere al aire

circundante de tres formas:

Por radiación (qR); a través de la superficie exterior de la gota, este cede calor

a la interfase. Se considera despreciable por el bajo nivel térmico.

Por conducción (qC); la cantidad transferida depende de la diferencia de

temperaturas entre las dos fases, llegando a ser como máximo un tercio del

total.

Por evaporación (qev) de una cantidad de agua. Es el proceso más importante.

Esquema de proceso de transferencia en una gota.

Para la explicar de dónde proviene el parámetro L/G, nos basamos en la ecuación de

Merkel, que es una ecuación básica para el cálculo de torres de refrigeración.


Memoria 89

Según el esquema tenemos:

Denominamos:

L: Caudal de agua de entrada kg/h

tea: Temperatura entrada agua ºC

tsa: Temperatura salida agua ºC

W: Caudal de agua de reposición (igual al caudal de agua evaporada) kg/h

tr: Temperatura agua reposición ºC

G: Caudal de aire de entrada kg/h

he: Entalpía del aire de entrada kcal/kg

hs: Entalpía del aire de salida kcal/kg

Cpw: Calor específico del agua kcal/kg ºC


Memoria 90

Balance de energía

L Cpw tea + G he + W Cpw tr = L Cpw tsa + G hs

Hipótesis para el cálculo:

Todo el calor intercambiado entre el agua y el aire se hace en el relleno.

No hay pérdidas de calor hacia el exterior.

Los fluidos están en contracorriente pura.

Se desprecia la cantidad de agua arrastrada por el aire, pero no el calor

intercambiado en el arrastre.

Si hacemos el balance de energía en una superficie diferencial del relleno:

d q = L Cpw dt = G d h = d q conducción + d q evaporación

Como podemos observar el calor cedido por el agua es igual al calor absorbido por el

aire.

agua

tea

agua

tsa

aire

he

aire

hs dV


Memoria 91

q: Calor intercambiado.

L Cpw dt: Calor cedido por el agua.

G d h: Calor absorbido por el aire

Por la ley de Fourier:

d q conducción = hc a dV (T’-T)

d q conducción: Calor de conducción.

hc: Coeficiente de película (kcal / h m2 ºC)

a: Superficie de contacto por aire – agua por unidad de volumen.

V: Volumen del relleno.

T’: Temperatura de la interfase aire – agua.

T: Temperatura del aire.

Por otra parte:

d q evaporación = k (xs –

d q evaporación: Calor de evaporación.

k: Coeficiente de transferencia de masa, cantidad de masa que se transfiere entre

el agua y el aire por unidad de superficie y unidad de diferencia de humedades

específicas.

a: Superficie de contacto por aire – agua por unidad de volumen.

V: Volumen del relleno.


Memoria 92

xs: Humedad específica de la interfase aire – agua.

x: Humedad específica del aire.

Calor latente de vaporización.

las unidades de k son:

kg

kg m2

h / kg

seco aire

vapor

Sustituyendo en la ecuación del balance:

d q = hc a dV (T’-T) + k (xs – x) a dV

El calor total es igual al calor transmitido por conducción más el calor transmitido por

evaporación.

Por su parte k es aproximadamente hc / Cpw por tanto; hc = k Cpw

λ dV a x)- (xk T) - (T' dV a Ck q d spw

Agrupando tenemos:

λ) x - λ (x dV ak T) C - T'(C dV ak q d spwpw

Por otra parte la entalpía del aire es:

h = Cpw


Memoria 93

Sustituyendo se tiene:

h dG t d C L h) - (h dV ak q d pws (*)

Igualando dos a dos se tiene:

dV ak h) - (h

q d

s

dV C L

ak

h) - (h

td

pws

dV G

ak

h) - (h

h d

s

Estas son las ecuaciones de Merkel que se integraran a lo largo de todo el relleno.

dVG

ak

h) - (h

h dV

0s

hs

he

Integrando:

h) - (h

h d V

G

ak

s

hs

he

Como V (volumen del relleno) es el área por la altura de relleno ( V = A l) podemos

calcular la altura de relleno como:

h) - (h

h d

A ak

G l

s

hs

he


Memoria 94

Nota: esto sería la manera de calcularlo, aunque prácticamente luego se elige el

número de rellenos cuya suma de longitudes esté más cerca, pues se fabrican de una

longitud de 2m.

Si hacemos:

A ak

G g

h) - (h

h d p

s

hs

he

Tenemos que g = g (a, A) una función exclusiva de la geometría del relleno y p = p(h,

h) una función exclusiva del estado termodinámico.

En los libros especializados g se conoce como la altura de transferencia y p como el

número de transferencia. Por tanto tenemos:

l =g p = HTU x NTU

g = HTU = altura de transferencia (m).

p = NTU = número de transferencia (adimensional).

Por otra parte sabemos que el calor absorbido por el aire es igual al calor cedido por el

agua:


Memoria 95

L Cpw (t - tsa) = G (h - he)

Agrupando

) tC G

L - (h t C

G

L h sapwepw (**)

Que es la ecuación de una recta con pendiente pwC

G

L y ordenada en el origen

sapwe tC G

L - h .

Representación gráfica del proceso


Memoria 96

Anteriormente hemos visto las ecuaciones que definen el proceso, estas se pueden

representar gráficamente según:

La línea AB es la curva de variación de la entalpía de la fase líquida con la

temperatura de acuerdo a la ecuación (*).

La línea CD es la línea de operación de la fase gaseosa, según la ecuación (**) y su

pendiente resulta ser.

pwC G

L α tg

Que depende de la relación agua – aire necesaria para que se verifique la evaporación

y con ella el proceso de enfriamiento.

Para cada valor de temperatura, la diferencia h’ – h es una indicación de la tensión

entálpica “driving force”. El área encerrada entre las dos líneas, representa por tanto

la energía total disponible en el sistema agua y película de aire saturada de vapor.

Una vez que se comprueba de donde viene el parámetro de L/G es necesario

comprender qué ocurrirá si tomamos un valor alto o un valor bajo:

Alto; si tomamos un valor L/G alto (a partir de 1.6) significa que el caudal de

agua es superior al caudal de aire, luego no necesitaremos un ventilador

grande. Estaremos ante una torre de pequeñas dimensiones ( a continuación

se explica por qué) con poca potencia de succión de aire.

Bajo; si por el contrario tomamos un valor de L/G bajo (por debajo de 1,3)

significará que el caudal de aire que circula por la torre es superior al caudal

de agua por lo que necesitaremos mayor potencia de ventilador incrementando

el coste de adquisición y operación del mismo, así como necesitaremos a su

vez una torre de mayor volumen. Estaremos ante una torre de grandes

dimensiones con gran potencia de succión.

Acabamos de hablar de las dimensiones de la torre en función de la elección de L/G,

esto es así porque al establecer el parámetro de L/G hay que fijarse en la curva

característica que relaciona el dimensionamiento de la torre en función del L/G

seleccionado.


Memoria 97

La relación entre ambos parámetros se representa a continuación. Curva característica

realizada por el fabricante y especialista líder en torres de refrigeración Hamon, y

suministrada por Esindus, empresa española que se dedica a la ingeniería, diseño,

suministro, montaje y supervisión de sistemas de refrigeración, tratamientos de gases

e instrumentación y analítica industrial.

En ella aparecen las siguientes variables:

- K, coeficiente de transferencia de masa. Es la cantidad de masa que se

transfiere del agua al aire por unidad de superficie y unidad de diferencia de

humedades. Es un parámetro sacado de la práctica en el laboratorio con el

relleno utilizado y constituye el “knowhow” del fabricante.

- a, superficie de contacto por unidad de volumen entre el aire y el agua. Es

característico de cada tipo de relleno. Las dimensiones son fijas ya que se

estandariza su fabricación. Junto con la K es “knowhow” del fabricante. Si lo

multiplicamos por el volumen obtenemos el área específica.

- V, volumen del relleno.

- L, caudal de agua.

- G, caudal de aire.


Memoria 98

En este proyecto se dimensiona la entrada de cada celda atendiendo a esta gráfica, es

decir a la relación de L/G, siendo las dimensiones del relleno fijas.

La curva representa las posibles combinaciones de dimensionado de la torre, en

función de la selección de L/G seleccionada, así, como comentábamos anteriormente,

si cogemos una relación baja, KaV/L será también bajo por lo que obtendremos una

torre de dimensiones pequeñas. Si por el contrario elegimos una relación alta de L/G,

KaV /L será también alto, lo que conllevará a unas dimensiones mayores.


Memoria 99

Cabe destacar que si tomamos un valor de L/G superior a 1.8 las dimensiones se nos

disparan.

Finalmente la elección es 1,396 recomendada por el fabricante y distribuidor Esindus

basándose en los principios operativos y de diseño que forman parte de su “knowhow”

a los que no podemos acceder por lo que lo tomamos como base de diseño.

2.7 Base de la entrada

La base de la entrada de la torre será de 10 m, esto es así porque estas bases de

hormigón con las que están son de dimensiones estandarizadas por parte del

fabricante.

2.8 Elementos estructurales

La estructura se realizará de hormigón con cerramientos también de hormigón. Las

vigas sobre las que aguanta la estructura, del mismo material, estarán situadas cada

1,8 m.

2.9 Número de entradas por celda

Las torres constan de una serie de celdas, éstas dependiendo de su ubicación

pueden tener 2 o 3 entradas. Si la celda está en los extremos existen las dos

posibilidades, sin embargo si está en medio, solo podrá tener 2.

Bajo criterio del fabricante y distribuidor al que se encargaría el proyecto elegimos 2

entradas, ya que éste tiene sus procesos optimizados para este número.


Memoria 100

2.10 Velocidades del aire en el interior de la torre

En este caso es una base de diseño propia del fabricante de ventiladores, en este

caso Howden. Las velocidades óptimas son las siguientes:

Velocidad de entrada:

Valor recomendado: 5,15 m/s.

No debiendo ser mayor de 5,5 m/s, o mayor de 2 veces la velocidad media de

paso del aire por el relleno.

Con relleno laminar, este límite puede llegar a alcanzar hasta 2,4*V si la

resistencia del relleno es lo suficientemente alta, para relleno laminar tipo SNCS 1,5

m de altura.

Velocidad del aire por el relleno:

Para relleno laminar, normalmente la velocidad es 2,4 – 3 m/s.

Valor máximo: no más de 3,3 m/s ( excepto para celdas< 64 m2, no más de 3,5

m/s).

Valor mínimo: 1,5 m/s.

Para velocidades ≥ 3 m/s , existe el riesgo de arrastres de agua, debiendo

utilizar eliminadores de gotas tipo onda de 25 mm de separación en lugar de 45 mm.

2.11 Caudal específico del agua

Caudal especifico del agua = Caudal total dividido por el área de dispersión del agua

Normalmente se toman valores entre 12 y 18 m3/h/m2.

Valor máximo: no más de 25 m3/h/m2 (excepto para celdas < 64 m2 no más de 30

m3/h/m2).

Valor mínimo: no menor a 5 m3/h/m2.

Estos valores son debidos al diseño de la distribución de agua y los límites para el

relleno, por encima de 30 m3/h/m2, el relleno comienza a saturarse con el agua.


Memoria 101

2.12 Número óptimo de pisos de relleno

Para el relleno tipo Cleanflow+ el número óptimo de pisos de relleno es 4 (0,5 m de

altura cada uno).


Memoria 102


Memoria 103

3 Cálculos y elección de la bomba

Por la posición en que se sitúa la bomba de agua de refrigeración (el caudal a

bombear es el número tres si miramos el diagrama de flujo del proceso (plano número

2), el cual presenta un caudal a bombear de 11111,11 m3/h. Este bombeo será llevado

a cabo por una bomba, no obstante se comprarán dos bombas para que una este en

operación y otra en reserva, para realizar correctamente las tareas de mantenimiento

de una mientras la otra está funcionando o por si una fallara.

La selección de la bomba se realiza mediante la aplicación denominada Flowselex de

la que dispone el fabricante Flowserve para tal uso. Esta aplicación se describe en el

capítulo de recursos ubicado en el Anejo.

Para realizar la correcta elección de la bomba necesitamos conocer una serie de

parámetros de funcionamiento de la bomba, los cuales se pasará a comentar después

de enumerarlos. Estos son:

Caudal de bombeo de diseño, máximo y mínimo.

Viscosidad del agua.

Temperatura de diseño.

Altura efectiva de la bomba.

Presión de descarga.

NPSHd.

Potencia consumida.

3.1 Caudal, temperatura y viscosidad de diseño

Caudal de bombeo

Normalmente se elige la bomba a utilizar para que no funcione con el 100% de caudal

para prevenir posibles solicitaciones futuras o por pequeñas variaciones del caudal. En

este caso se dimensiona para un caudal máximo del 115% que será de 12775m3/h.


Memoria 104

Viscosidad del fluido a bombear

La viscosidad del agua será la estándar a esta temperatura de 28ºC, 0,8416 cSt.

Temperatura de diseño

Al igual que el resto de los equipos trabajamos con una temperatura de 80ºC, que es

una base de diseño impuesta por el cliente.

3.2 Presión de descarga

Por las condiciones de trabajo de las nuevas unidades a refrigerar objetivo del

proyecto, se desea llegar hasta ellas con una presión determinada. Este dato llamado

presión de aporte es suministrado por el cliente, en este caso es de 3 kg/cm2.

Por tanto, para calcular la presión de descarga de la bomba que estamos eligiendo

tenemos que tener en cuenta la presión de destino (presión de aporte) y todos los

elementos que resten presión a través de pérdidas de carga. Estos elementos son:

tuberías y elementos de medición.

Tomamos como pérdida de carga media por cada kilómetro de 2 kg/cm2, suministrado

por el fabricante. Teniendo en cuenta que la longitud estimada de esa línea será de

1km la pérdida de carga total asociada a la tubería es de 2 kg/cm2. En esta pérdida de

carga ya están contabilizadas las pérdidas que se producen en el colector y en el

raiser.

Por otro lado, tomamos la pérdida de carga asociada a los elementos de medición de

0,2 kg/cm2, también aportado por el fabricante. Como podemos ver en el plano de

diagrama de flujo del proceso solo hay un medidor asociado a ese caudal. Finalmente

tenemos:

Pdescarga = paporte + Δpmedidores + Δptuberías = 3 + 2 + 0,2 = 5,20 kg/cm2


Memoria 105

3.3 Altura efectiva de la bomba

Es la altura que necesitará aportar la bomba elegida al caudal de bombeo. Lo

calculamos con la ecuación de Bernouilli entre el comienzo y el final del recorrido del

agua. Para ello necesitaremos como dato la presión de descarga de la bomba,

calculado anteriormente.

H =

+ zs- ze +

=

= 53 m

Como hemos visto, las alturas y las velocidades se compensan porque son iguales así

que la única magnitud que interviene es la presión.

3.4 NPSH

NPSH es un acrónimo de Net Positive Suction Head, también conocido como ANPA

(Altura Neta Positiva en la Aspiración) y CNPA (Carga Neta Positiva en Aspiración). Es

la diferencia, en cualquier punto de un circuito hidráulico, entre la presión en ese punto

y la presión de vapor del líquido en ese punto.

El NPSH es un parámetro importante en el diseño de un circuito: si la presión en el

circuito es menor que la presión de vapor del líquido, éste se vaporiza, produciéndose

el fenómeno de cavitación, que puede dificultar o impedir la circulación de líquido, y

causar daños en los elementos del circuito.

En las instalaciones de bombeo se debe tener en cuenta el NPSH referida a la

aspiración de la bomba, distinguiéndose dos tipos de NPSH:

NPSH requerida: es el NPSH mínima que se necesita para evitar la cavitación.

Depende de las características de la bomba, por lo que es un dato que debe

proporcionar el fabricante en sus curvas de operación.

NPSH disponible: depende de las características de la instalación y del líquido

a bombear.

http://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimo

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor

http://es.wikipedia.org/wiki/Cavitaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba


Memoria 106

El NPSH disponible debe ser mayor que el NPSH requerida para evitar la cavitación.

Las causas más frecuentes de que esta condición no se cumpla son dos:

Aumento de la pérdida de carga en la línea de aspiración, bien por obstrucción de

la tubería o filtro de aspiración, bien por funcionamiento de la bomba con

la válvula de aspiración semicerrada.

Aumento de la presión de vapor del líquido al aumentar su temperatura, por

ejemplo si el líquido a bombear se refrigera previamente, y esta refrigeración falla.

NPSHd =

+

siendo:

pE: presión a la entrada de la bomba.

ps: presión de saturación a la temperatura de agua refrigerada 28ºC, que es 0,03781

bar

cs: velocidad del agua en la balsa.

ρ: densidad del agua = 996,81kg/m3.

g: gravedad= 9,81m2/s

Para llegar a los datos que nos faltan se plantea la ec. de Bernouilli entre la balsa y la

entrada de la bomba:

B B

E

+ zB +

=

+ zE +

Por ser la superficie de la balsa zB = 0 y cb = 0. Como la balsa y la bomba estarán

ambas a la misma altura zE = 0por lo que nos queda:

+

=

Sustituyendo en la primera ecuación

NPSHd =

-

=

= 9,18 m

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula


Memoria 107

Por lo que deberemos encontrar una bomba con un NPSH requerido superior a esta

cifra.

3.5 Potencia

En este apartado se calculará la potencia generada y la potencia consumida de la

bomba.

La potencia mecánica se calcula con la siguiente fórmula:

P = Q . ρ . g . H =

. 996,81 . 9,81 . 53 = 1839143 w = 1839,143 kw

Donde:

Q, caudal de diseño.

ρ, densidad del agua a 28ºC .

g, gravedad.

H, altura efectiva.

La potencia consumida será:

Pe=

=

= 2452,19 kw

Siendo:

P, potencia mecánica.

η, rendimiento. Tomamos un rendimiento estimado habitual en bombas de 0,75.


Memoria 108

3.6 Selección de la bomba

La selección de la bomba se ha realizado mediante la aplicación Flowselex que tiene

la empresa Flowserve para la correcta elección de bombas en función de las

necesidades.

Se meten todos los parámetros calculados anteriormente y este programa indica la

bomba que mejor se adecúa a los mismos.

La bomba seleccionada es la 40 QL 38, las hojas de datos de la misma así como las

curvas de operación se exponen a continuación.

Hydraulic Datasheet

: Default 0.1: 40 QL 38-A: 40 QL 38

: May 6, 2012

Pump / StagesBased on curve no.Vendor referenceDate

/ 1

: -Customer reference

: ICAI

Service :

Customer

Item number: Default

: 12775.0 m3/h

: 12775.0 m3/h

: -

: 53.00 m

: 53.00 m

: 9.2 m

: 1.0 cP

: 1929 kW

: 2424 kW / 3250 hp

: 725.4 kPa.g

: 1800.0 kPa.g

: I1

: 925.0 980.0 mm 830.0 mm

: 10660 US units

: 3650.4 m3/h

: 74.08 m

: 12260.3 m3/h

: 104.2 %

: 16592.1 N

: 94.4 %

: 33.4 %

Operating Conditions Materials / Specification

Liquid

Other Requirements

Performance

Capacity

Water capacity (CQ=1.00)

Normal capacity

Total Developed Head

Water head (CH=1.00)

NPSH available (NPSHa)

NPSHa less NPSH margin

Maximum suction pressure

Liquid type

Liquid description

Temperature / Spec. Gravity

Viscosity / Vapor pressure

Material column code

Hydraulic selection : No specification

Hydraulic power

Pump speed

Efficiency (CE=1.00)

NPSH required (NPSHr)

Power: (Rated / Max)

Driver power

Bowl Pressure

(based on shut off and Rated specific

Minimum submergence

Impeller diameter : Rated Maximum

Suction specific speed

Minimum continuous flow

Maximum head @ rated dia

Flow at BEP

Flow as % of BEP

Rated thrust (at Rated flow)

Impeller dia ratio (rated/max)

Head rise to shut off

Construction : No specification

Test tolerance : Hydraulic Institute Level A

Driver Sizing : Max Power(MCSF to EOC)with SF

Performance data based on standard impeller

/

:

Maximum allowable

Bowl & column hydrotest : 906.8 kPa.g

: 2420.0 mm

Total head ratio (rated/max) : 85.5 %

: 82.4 %

: Other

: 16 C

-

: 740 rpm

: 8.0 m

: 2340 kW

: -

: 0.0 kPa.g

CURVES ARE APPROXIMATE, PUMP IS GUARANTEED FOR ONE SET OF CONDITIONS, CAPACITY, HEAD, AND EFFICIENCY.

Bowl performance shown below is corrected for materials, viscosity and construction.

Bowl head of 55.52 m corresponds with 53.0 m head at discharge flange adjusted for elevation and friction losses.

Rated suction pressure : 0.0 kPa.g

/ 1.000

/ 2374 kW

Dischg Head Dischg Region MAWP : 353.9 kPa.g

/ Minimum /

Maximum thrust (at Shut off flow) : 16592.1 N

Minimum thrust (at Runout flow) : 9734.4 N

(A negative thrust value indicates an upthrust condition)

FlowSelex v2.2Copyright © 2009 Flowserve. All rights reserved.

Construction Datasheet

: May 6, 2012

Pump / StagesBased on curve no.

: 40 QL 38

: Default 0.1Vendor reference

/

Date

1: 40 QL 38-A

Pump / Stages

: May 6, 2012

CustomerCustomer reference

ServiceItem number

:: -: Default: ICAI

: -

: -

: -

: -

: -

: -

: 1.00 m

: 3000.0 mm

: -

: -

: -

: -

: -

:

: Direct on line (DOL)

: -

: -

: -: -

: 4.50 m

: 3.83 m

-

-

-

: -

: -

Bowl construction / lined

Impeller fastening

Impeller type

Suction strainer

Column construction

Column flange spec'n

Column dia (nominal)

Column pipe length

Column section length

Bowl

ImpellerBowl bearing

Bowl shaft

Bowl wear ring

Impeller wear ring

Suction strainer

Complete pump

Mounting plate

Driver(nett)

Pump paint

Support plate paint

Shipment type

Manufacturer

Power / SF (Req' / Act')

-

Amps-full load/locked rotor

Motor starting

Insulation

Driver Type

Frame size / Base dia

Enclosure

Volts / Phase / Hz

Hollow shaft coupling

Vertical shaft type

ArrangementSize

Material code (Man'f/API)

Seal flush construction

Pit / sump depth

-

-

Construction Driver Information

Materials

Weights (Approx.)

Paint and Package

Seal Information

-

Notes

: - / - / -

: - / -

: - / -

: - / -

Manufacturer / -

Lineshaft brg spacing

Lineshaft diameter

Lineshaft coupling type

Lineshaft bearings, qty

Lineshaft lubrication

Enclosing tube diameter

Disch size/rating/face

: 3000.0 mm

: 139.7 mm

: -

: -

: -

: -

Gland material

Seal flush plan

: -

: -

: -

: -

: -

: -

TestingHydrostatic test

Performance test

NPSH test

: -

: -

: -

Temperature riseBearings / Lubrication

Motor mounted by

: -

: -

: -

: -

Column

Lineshaft

--

Lineshaft bearing

Lineshaft sleeve

Discharge head

-

: -

: -

: -

: Carbon Steel

: -

: -

-

Pump/driver coupling

Fabricated Head & Elbow

Support plate : -

Lineshaft construction

: 1016.0 mm

: 1

: 1016. / : - / : -

: Non-spacer coupling

Duty type

Efficiency type

Hazardous area class

Explosion 'T' rating

Auxiliary seal device : -

Available well diameterMax dia below mtg surface

: -

: 2692.4 mm

: 3250 hp / 2424 1.0

: -

: -

: -

: - / -

: - / -

/ Unlined

Copyright © 2009 Flowserve. All rights reserved. FlowSelex v2.2

: ICAI

: -

:

: Default 0.1

: May 6, 2012

: 12775.0 m3/h

: 53.00 m

: 1.000

: 740 rpm

: 1

: 40 QL 38-A

: 40 QL 38

Bowl head of 55.52 m corresponds with 53.0 m head at discharge flange adjusted for elevation and friction losses.

CURVES ARE APPROXIMATE, PUMP IS GUARANTEED FOR ONE SET OF CONDITIONS, CAPACITY, HEAD, AND EFFICIENCY.

Bowl performance shown below is corrected for materials, viscosity and construction.

Customer

Item number

Service

Vendor reference

Date

Pump speed

Specific gravity

Head

Capacity

Number of stages

Based on curve no.

Pump size & type

FlowSelex v2.2Copyright © 2009 Flowserve. All rights reserved.


Memoria 112


Memoria 113

4 Dimensionado de la torre de refrigeración

4.1 Caudal de aire

Como se explicó en apartados anteriores la relación de L/G para esta esta torre de

refrigeración es de 1,396. Es este apartado se procede a calcular el caudal de aire

asociado a la refrigeración de los 10000 m3/h de agua.

L (kg/s) = caudal másico de agua = Q . ρ = (10000 / 3600) . 990,22 = 2750,61

ρ; densidad de agua a 45ºC

G (kg/s) = caudal másico de aire seco =

= 1970,35

G (m3/s) =

=

= 1867,63

4.2 Área ocupada por la torre de refrigeración

A =

Sustituyendo y tomando como caudal específico el valor medio del intervalo

recomendación:

A =

= 666,67 m2

La recomendación del fabricante basándose en su experiencia y en su “knowhow” es

la distribución de la instalación en 6 celdas, luego:


Memoria 114

A / celda =

= 111,11 m2/celda

Fijando la longitud en 10 m que es el valor utilizado habitualmente nos queda:

10 . W = 111,11 W = 11,11 m

Como estamos ante estándares de fabricación optimizados, tomamos el ancho W

como 10 m y comprobamos que el caudal específico se mantiene entre los valores

idóneos:

Caudal específico =

= 16,67 m3/h/m2

Por lo que estamos dentro del margen.

Por lo tanto estamos ante una torre de refrigeración compuesta por 6 celdas de 10 m

de largo y 10 m de ancho cada una que cuentan con un área de 100 m2.

4.3 Altura de entrada de aire, H

La torre a diseñar será de extremos cerrados, es decir, el aire entrará perpendicular al

eje transversal de la torre.

H =

=

= 3,022 m

Siendo L longitud de la celda.

4.4 Relleno

Como se ha comentado anteriormente, según el fabricante para nuestras demandas

energéticas y nuestra calidad de agua el tipo de relleno idóneo es el denominado

CLEANFLOW+. Con una medida 0,5 por panel necesitaremos poner 4 unidades.


Memoria 115

La decisión la toman a través de su experiencia y datos obtenido en el laboratorio que

forman parte de su “knowhow” y por tanto no podemos acceder a ellos.

4.5 Eliminador de gotas

El eliminador de gotas elegido será Wave 45, que nos proporcionará un arrastre de en

torno al 0,01%. Si la velocidad del aire fuera demasiado alta se puede sustituir por el

modelo Wave 25.

4.6 Área libre a la entrada del aire de la torre de refrigeración

Si no hay ningún obstáculo en la zona libre (free área) no habrá que tener en cuenta

un aumento de presión asociado.

Un obstáculo en esa zona puede incrementar la recirculación. Esta regla no es válida

si la construcción en cuestión es otra torre de refrigeración.

Las siguientes ecuaciones determinan la altura que podría tener el obstáculo sin que

interfiriera en el proceso en función de la posición en la que esté:

Y = X – 0,4 . H

X = Y + 0,4 H


Memoria 116

Suponiendo una distancia X = 10m, se calcula la altura que podría tener el obstáculo.

Y = 10 -0,4 . 3.022= 8,79 m

4.7 Zona de dispersión del agua

La zona de dispersión del agua debe ser tal, que el agua pulverizada cubra toda la

superficie de relleno, la separación normal mínima suele ser 0,8 m desde el fondo de

tubo hasta nivel del piso más alto del relleno y una separación mínima de 0,60 m

desde el fondo del colector principal. La zona en cuestión es la indicada en la

siguiente imagen, también llamada zona de spray:

Como nos interesan las torres cuanto más compactas mejor elegimos una zona de

dispersión de 0,8 metros.

4.8 Colector principal

Es la tubería por la que entra el agua a refrigerar. Posteriormente será distribuida en

las tuberías laterales para su dispersión. El agua llega a ella procedente del raiser a

través de una junta de dilatación que evita los efectos negativos de las posibles

vibraciones o desacoplamientos.

Zona de dispersión


Memoria 117

La velocidad recomendada del agua a refrigerar a su paso por el colector es de 1,8

m/s. A partir de este dato se calcula el diámetro del mismo:

L (m3/s) / nº celdas = vcolector . Acolector

Donde:

Acolector = π .

Sustituyendo en la primera ecuación:

L (m3/s) = vcolector . π .

De ahí se despeja el diámetro, resultando:

Dcolector=

=

= 0,5728 m = 572,258 mm

Como son elementos estandarizados hay que elegir entre 500 o 600 mm de diámetro

por lo que se eligen tuberías de 600 mm de diámetro. Ahora comprobamos la

velocidad:

vcolector =

=

= 1,64 m/s

Lo cual es una velocidad aceptable.

Fondo de tubo = zona de dispersión + cota superior último piso de relleno

Fondo de tubo = 0,8 + 5,3 = 6,1 m

Colector (eje de distribución) = fondo tubo + radio tubería lateral


Memoria 118

Siendo:

Radio tubería lateral = 0,075 m

Colector = 6, 1 + 0,075 = 6,175 m

4.9 Tuberías laterales

Son las tuberías por las que pasa el agua antes de pulverizarse. El agua llega a las

mismas proveniente del colector y se va a través de los pulverizadores.

Habrá un total de 12 por cada celda, una cada 0,83 m y se situarán entre las vigas de

hormigón. Interesa lograr la mayor simetría posible, puesto que eso significará que se

reparte el agua por igual por la superficie del relleno.


Memoria 119

En la figura que se presenta a continuación se pueden observar la disposición de las

tuberías laterales.

Pulverizadores

Son los elementos encargados de dispersar el agua para que este llegue al relleno en

forma de pequeñas gotas. Para este proyecto se eligen los pulverizadores de doble

plato o francés.

La disposición de los mismos se puede ver en el diagrama anterior. Hay 12 unidades

por cada tubería lateral, situados cada 0,83 m. Por lo que habrá dos pulverizadores

por tubería lateral entre vigas.


Memoria 120

4.10 Altura de la plataforma

Debe haber un espacio suficiente libre, entre la distribución de agua y los separadores

de gotas y la plataforma de la torre de tal forma, que las gotas producidas por el

fenómeno de la evaporación no sean arrastradas por el aire, así como para que la

torre funcione correctamente.

Este espacio se llama plenum y para una torre de estas dimensiones, el valor

recomendado del espacio libre por el fabricante es de 2,6m, luego:

Altura de la plataforma = entrada de aire + espacio vigas + altura relleno + zona spray

+plenum

Altura de la plataforma = 3 + 0,3 + 2 + 0,8 + 2,6 = 8,7 m

4.11 Ventilador

El cociente entre el área del ventilador / área de la celda deberá estar en torno al 30 %

según especificaciones del fabricante, por lo que:

Área ventilador = 30% . área celda

Área ventilador = 0,3 . 10 . 10 = 30 m2

Siendo:

Área ventilador= π . r2

Despejando r (radio del ventilador) y sustituyendo, tenemos:

r =

=

= 3,09 m

Por lo que el diámetro del ventilador será:

D = 2 . 3,09 = 6,18 m

No existe un ventilador con este diámetro que nos sea de utilidad, el más próximo

tiene un diámetro de 7,03m.


Memoria 121

Comprobamos el rango recomendado:

% =

. 100 =

. 100 = 38,8%

Por lo que es correcto

Elección del ventilador

La elección del ventilador se ha realizado con el software propio de la empresa

fabricante (Howden) que tiene para este uso.

Las características son:

Nombre: 7030 ENF 9 fan model.

Caudal de aire = 342 m3/s.

Diámetro = 7030 mm.

Número de palas = 9.

Velocidad de rotación = 164,6 r.p.m.

Velocidad lineal del exterior de la pala = 60,6 m/s.

Ángulo de la pala recomendado = 11,9º.

Las hojas de datos de las mismas se exponen a continuación.

Howden Cooling FansP.O.Box 975, 7550 AZ Hengelo, The NetherlandsPhone +31 (0)74 2556000 / Fax +31 (0)74 2556060

www.howdencoolingfans.com

Customer : Project : Project ref. : Item no. :

Howden ref. : User name : preverteDate/Time : 26 abr 2012, 12:39File : blo\PROGRAMAS\CF-P20\CFP20602\SI-Def.HCF

CF-P20 V6.02 Date: 17 nov 2005 http://www.howdencoolingfans.com CFP20DLL V6.02 Date: 17 nov 2005

Input dataApplication : Cooling towerAir flow : 342,0 [m³/s]Static pressure : 201,1 [Pa]Inlet temperature : 39,8 [°C]Air density : 1,011 [kg/m³]

Fan diameter : 7030 [mm]Fan blade type : ENFBlade number : 9Fan speed : 164,6 [R/min]Fan clearance : 0,01 (2S/FanDia)Crosswind : 0,0 [m/s]

Installation type : Induced DraughtMounting orientation : vertical shaft; hub at inletFan inlet shape : Bell, L/D = 0.15No diffusor present

No obstacles present

Selection graph for 7030 ENF 9 fan model

0

100

200

300

400

200 300 400 500 600 700

Sta

tic p

ress

ure

[Pa]

Flow [m³/s]

2,0° 6,0° 11,9° 14,0°

18,0°

22,0°

26,0°

30,0°

Blade angles:2,0° minimum11,9° recommended30,0° maximum

0

100

200

300

200 300 400 500 600 700

Fan

shaf

t pow

er [k

W]

Flow [m³/s]

2,0° 6,0°

11,9°14,0°

18,0°

22,0°

26,0°

30,0°










Selection result: 7030 ENF 9 fan model

Blade tip speed : 60,6 [m/s]Fan speed : 164,6 [R/min]Blade tip angle : 11,9 [°]Static efficiency : 67,0 [%]Total efficiency : 79,5 [%]Fan shaft power : 102,7 [kW]Pressure margin [%] : 22,3¹ / 15,8²Air flow margin [%] : 10,6¹ / -33,1²¹ according to API ² at selected blade angle

Impeller Sound Power Level : 106,6 [dB(A)]Sound due to inlet shape : 0,0 [dB(A)]Sound due to inlet obstacles : 0,0 [dB(A)]Sound due to outlet obstacles : 0,0 [dB(A)]Total Sound Power Level : 106,6 [dB(A)]

Sound power spectrumOctave PWL PWL(A) Tolerance[Hz] [dB] [dB(A)] [dB]63 111,7 85,5 5125 111,7 95,6 3250 107,7 99,1 2500 104,7 101,5 21000 101,7 101,7 22000 93,7 94,9 24000 89,7 90,7 28000 85,7 84,6 2

SPL 1m beside outlet : 80,1 [dB(A)]SPL 1m above outlet at 45° : 83,2 [dB(A)]SPL 1m above outlet : 88,6 [dB(A)]SPL 1m below cooler unit : 85,4 [dB(A)]Reflections not considered!

Tolerance on sound level values ± 2 [dB].

! SPL levels for guidance only !See Howden Cooling Fans Manual for explanation of SPL calculations; norm 03-07.334.

Inlet pressure loss : 0,0 [Pa]Inlet obstacle pressure loss : 0,0 [Pa]Fan clearance pressure loss : 0,0 [Pa]ACHE pressure recovery : 0,0 [Pa]Outlet obstacle pressure loss : 0,0 [Pa]Crosswind pressure loss : 0,0 [Pa]

Corrected Fan Static Pressure : 201,1 [Pa]Dynamical pressure : 37,7 [Pa]

Dimensionless flow Cf : 0,145 [-]Dimensionless pressure Cp : 0,108 [-]

Max. allowed tip speed : 70,0 [m/s]Max. allowed blade angle : 30,0 [°]Max. allowed blade temp. : 65,0 [°C]

Impeller mass : 752 [kg]Impeller moment of inertia : 1565 [kg.m²]Axial thrust : 9169 [N]Force due to loss of 1 blade(s) : 21413 [N]Residual imbalance force (G6.3) : 82 [N]

Blade natural frequency : 6,2 [Hz]Blade operating natural frequency : 7,1 [Hz]Operating frequency : 2,7 [Hz]Blade passing frequency : 24,7 [Hz]










Torque curve for 7030 ENF 9 fan model

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Torq

ue [N

m]

RPM [min -1]

Initial values: Derived values:Rotation speed : 164,6 [R/min] Rotation speed : 164,6 [R/min]Torque : 5958 [Nm] Torque : 5958 [Nm]


Memoria 125

4.12 Dimensionado de la virola

Para la selección de la virola se utilizan las tablas de selección del fabricante HAMON.

A partir del diámetro el ventilador se obtiene el resto de dimensiones. Como podemos

observar, carece de difusor.

Teniendo en cuenta que 7,03 m ≅ 24´


Memoria 126

4.13 Motor

Para mover el ventilador elegido anteriormente necesitaremos un motor capaz de

suministrar la potencia adecuada. Mirando las curvas de funcionamiento esta será de

107 kw, luego el motor elegido será:

Fabricante: ABB.

Potencia nominal = 132 kw.

Velocidad = 1500 r.p.m.

4.14 Reductor

El reductor elegido será:

Fabricante: HANSEN.

Modelo: QVRD2.

Relación de reducción = 9.

4.15 Eje

La potencia se transmite del motor al ventilador a través del siguiente eje:

Fabricante: ADDAX.

Modelo: LRA65.

4.16 Estudio de nivel de ruido

Una vez que se establecen todas las características y dimensiones de la torre de

refrigeración y de sus componentes, existe el deber de realizar un estudio acústico

para observar el ruido que produce el sistema en operación. Como se comentó en el

apartado de acústica en las torres de refrigeración, existe una normativa al respecto

que nos obligará a tomar una serie de medidas si nuestros niveles de ruido exceden

unos valores concretos.


Memoria 127

Dicho estudio se realiza en un punto ubicado a una distancia horizontal del borde de

balsa (Xp) de 1 m y a una distancia vertical (Yp) de 1,5 m, como muestra la figura:

Los resultados son los siguientes:


Memoria 128

Como podemos observar la presión sonora total en el punto estudiado es de 88,1 dB.

La normativa nos exige 85 dB con un margen de ±2 dB, luego no cumplimos.

Para cumplir con la normativa existente deberemos colocar atenuadores de ruido para

la balsa. Estos reducen el ruido generado por el impacto de la lluvia de gotas eque

caen a la balsa. Están situados en la misma justo por encima del nivel del agua. Las

gotas que caen a la balsa impactan contra estas placas inclinadas minimizando el

ruido generado y resbalan suavemente hasta la balsa. La atenuación conseguida está

entre 5 y 8 dB.

El perfil y el espesor garantizan una gran rigidez, permitiendo separaciones amplias

entre los soportes, de manera que se evitan posibles vibraciones por el impacto de las

gotas.

Las placas se instalarán paralelamente a la dirección del flujo del aire, ensamblándolas

hasta cubrir todo el área de lluvia de gotas. Podrán ser fácilmente desmontados y

sustituidos por otros permitiendo un fácil acceso para la limpieza o mantenimiento.

Existen de varios materiales, se elegirán de madera por sus niveles de atenuación del

ruido.


Memoria 129

4.17 Cálculo del foso de bombas

Ahora vamos a pasar al cálculo del foso de bombas según parámetros del Hydraulic

Institute.

A, distancia desde el centro de la entrada de la tubería hasta muro o rejilla:

A = 5D = 5 . 1,02 = 5,1 m

Siendo D el diámetro de la campana de aspiración, que para nuestro caudal es

de 1,02m.

B, distancia desde el centro de la campana de aspiración al muro lateral:

B = 0,75 D = 0,75 . 1,02 = 0,765m

Cmax, altura máxima desde el centro de la campana de aspiración al muro

lateral:

Cmax. = 0,5D = 0,5 . 1,02 = 0,51 m

Cmin, altura mínima del suelo a la entrada de la campana de aspiración:

Cmin = 0,3 . D = 0,3 . 1,02 =0,306 m

Cmedia, altura media del suelo a la entrada de la campana de aspiración:

Cmedia =

=

= 0,408 m

Hmin, profundidad mínima del líquido:

Hmin = S + Cmin = 2,281 + 0,306 = 2,587m

Siendo S la sumergencia mínima requerida, S = 2,281m

Hmax = profundidad máxima del líquido:

Hmax = S + Cmax = 2,281 + 0,51 = 2,791,

Y, distancia mínima desde el centro de la entrada de la campana hasta la

rejilla/filtro:

Y = 6 . D = 6 . 1,02 = 6,12 m


Memoria 130

Z1min, distancia mínima desde centro de la entrada hasta la campana:

Z1min = 5 . D = 5 . 1,02 = 5,1 m

Z2min, distancia mínima desde centro de la entrada de la campana:

Z2min = 5 . D = 5 . 1,02 = 5,1 m

Wmin, distancia mínima entre muros divisorios:

Wmin = 2 . D = 2 . 1,02 = 2,04 m

β, ángulo de convergencia del muro:

β de 0º a 10º

α, ángulo de la pendiente del suelo:

α de -10º a 10º

Consideraciones:

- Muros divisorios entre bombas recomendados. A partir de un caudal por bomba de

315 l/s (1134 m3/h) los muros de separación son necesarios. Para caudales menores

donde no se pongan muros divisorios la distancia entre bombas será de 2D.

- Distancia mínima desde bombas a rejilla 6D.

- El α ángulo de la pendiente del suelo tendrá un valor de -10 ˚ a 10 ˚.

- Ángulo de convergencia del muro ß de 0 a 10˚.


Memoria 131

Representación de las dimensiones del foso de bombas:

4.18 Curvas de funcionamiento de la torre

Una vez que están elegidas todas las características de la torre de refrigeración se

realizan las pruebas de capacidad de la torre de refrigeración según estándar ATP-

105. En estas se representan las curvas de funcionamiento para las condiciones de

diseño, para el 90%, 100% y 110% del caudal de diseño, suministradas por el

fabricante.


Memoria 132


Memoria 133


Memoria 134


Memoria 135


Memoria 136


Memoria 137


Memoria 138


Memoria 139

5 Psicrometría del proceso

Para llegar a la capacidad de calor que es capaz de absorber el aire nos apoyaremos

en la psicrometría del proceso y por tanto, en el diagrama psicrométrico.

La psicrometría es una rama de la ciencia por la cual se estudian las propiedades

termodinámicas del aire húmedo y del efecto de la humedad atmosférica en los

materiales y en el confort humano. Este aire, conocido como aire húmedo, está

constituido por una mezcla de aire seco y vapor de agua.

El aire seco es una mezcla de varios gases. Su composición general es la siguiente:

Nitrógeno: 77%

Oxígeno: 22%

Dióxido de carbono y otros gases: 1%

En relación con su temperatura, el aire tiene la propiedad de retener cierta cantidad de

vapor de agua. A menor temperatura, menor cantidad de vapor, y a la inversa: a mayor

temperatura, mayor cantidad de vapor de agua, si se mantiene éste a presión

atmosférica constante.

Para contabilizar y calcular todos estos parámetros se usa el diagrama psicrométrico ,

que es un diagrama en el que se relacionan múltiples parámetros referentes a una

mezcla de aire húmedo: temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, punto de

rocío, entalpía específica o calor total, calor sensible, calor latente y volumen

específico del aire. Siendo cada una:

Humedad relativa (f): cociente entre la presión parcial de vapor de agua (pv) contenida

en un aire húmedo y la presión de saturación (pvs) a la temperatura del aire:

Humedad específica (w): el cociente entre la masa de vapor (mv) contenida en un

volumen de un aire húmedo y la masa de aire seco (mas) de dicho volumen.

http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Confort_higrot%C3%A9rmico

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aire_h%C3%BAmedo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aire_seco&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura


http://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_absoluta



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Entalp%C3%ADa_espec%C3%ADfica&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_sensible

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente

http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_espec%C3%ADfico

http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_espec%C3%ADfico


Memoria 140

Temperatura de rocío (Tr): la que se alcanza cuando el aire se satura de vapor al

someterlo a un proceso de enfriamiento mantenido constante la presión.

Entalpía (h): contenido energético (térmico y de presión) de un ambiente húmedo.

Teóricamente se considera el estado cero de entalpía al punto triple del agua, esto es

a 1bar y 0ºC.

h = 1,006T + w (1,805T + 2501)

Calor sensible: es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su

temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado. En general, se

ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o

enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia

de temperaturas.

Calor latente: el calor latente o el calor de cambio de estado es la energía requerida

por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de

fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).Se debe tener en cuenta que

esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un

aumento de la temperatura; por tanto al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a

sólido se libera la misma cantidad de energía.

Volumen específico (vas): es el volumen ocupado por 1kg de aire seco.

Como comentábamos, en este diagrama el eje de abscisas representa las

temperaturas (seca, húmeda o de rocío) y el de ordenadas (normalmente a la derecha)

la humedad específica, w. Superiormente el diagrama está limitado por la curva de

humedad relativa 100%. Según esto, el resto de curvas de f=cte, o de cualquier otro

tipo, están por debajo de ésta.

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materia

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido

http://es.wikipedia.org/wiki/Gaseoso


Memoria 141

También hay que distinguir las líneas de entalpía h constante, temperatura húmeda Th

constante y las de volumen específico vas de aire seco constante. Como puede

apreciarse, éstas son rectas, y sus pendientes son crecientes en el orden mencionado.

Finalmente se pasa a nombrar y explicar brevemente los posibles procesos

psicrométricos, que ocurren en la refrigeración:

Mezcla adiabática de dos flujos de aire. En las instalaciones de climatización es

frecuente mezclar corrientes de aire en distintas condiciones. De ese modo,

ajustando la relación de caudales se puede controlar con facilidad el aire de

salida del mezclador.

Procesos sensibles. Son aquellos en los que la humedad específica no varía.

Pueden ser de calentamiento o de enfriamiento. Considérese el volumen de

control entre las secciones 1 y 2 de un conducto por el que circula una

corriente de aire húmedo a presión pt con temperatura seca T1 y humedad

específica w1 en la sección 1. En la corriente se intercala un serpentín

atravesado por agua caliente (o fría), que aporta (o sustrae) calor a la corriente

de aire.

Dado que no se añade ni se condensa agua:

21

2211

21ww

wmwm

mmm

asas

asasas

1 2


Memoria 142

toEnfriamien

ntoCalentamiehh

m

QqhmQhm

as

asas0

01221

Procesos de humidificación. El objetivo es elevar la humedad específica del

aire. Puede realizarse de dos maneras:

- Humidificación con spray de agua. Consiste en hacer pasar el aire por una

cortina de agua pulverizada, de modo que parte de la misma se evapora e

incorpora al aire. Al cabo de un tiempo el agua se pone a la temperatura

húmeda del aire. Dado que el aire siempre tiene como límite la temperatura del

agua en contacto, dicha temperatura húmeda constituye la mínima alcanzable

por el aire a la salida del humectador. El proceso para el aire resulta isentálpico

pues la misma energía térmica que pierde para vaporizar el agua la recupera

con la incorporación del vapor.

- Humidificación con vapor. Se utiliza un chorro de vapor, normalmente vapor

saturado a la presión ambiente (100ºC para pt=1bar), aunque también puede

tener lugar adición de vapor sobrecalentado. El proceso del aire es con

1 2

wm

=100

%

1 2

h1=h2

3


Memoria 143

aumento de temperatura y de entalpía, realizable también con una cortina de

agua caliente

Enfriamiento con deshumidifación. Para reducir el contenido en humedad

específica de un aire se le hace pasar por una batería fría, entendida como un

intercambiador por cuyo interior circula un fluido (típicamente agua o un fluido

refrigerante) a una temperatura por debajo de la de rocío del aire.

Pcrometría en la torre de refrigeración

El proceso que ocurre en la torre de refrigeración consistirá en un proceso de

humectación con spray de agua, anteriormente descrito. La potencia térmica se

evacúa del agua al aire, por lo que éste aumentará su entalpía. La potencia térmica a

evacuar será:

1 2

vaporm

=100

%

1 2

h

1

h2>h1 3

=100

% 1

2

3

T

r

4


Memoria 144

El objetivo al plantear esta ecuación es ubicar el punto con las características de

entrada en el diagrama psicrométrico y obtener las características del aire en el punto

de salida de la torre de refrigeración.

Para ello partiremos de los datos que ya tenemos o podemos sacar, como:

Potencia térmica a evacuar = 170 Mkcal/h = 197390 kw

La entalpía a la entrada, h1, tal y como se definió con anterioridad será:

h = 1,006T + w (1,805T + 2501)

También se puede sacar gráficamente con ayuda del diagrama psicrométrico. Para

ubicar cualquier punto en el mismo necesitaremos los valores de dos parámetros que

intervienen en él. Estos en este caso son la temperatura seca (27,7ºC) y la humedad

relativa (66,5%). Por lo que sabiendo esto pasamos a ubicar el punto en el diagrama y

obtener el resto de características:


Memoria 145

Para ubicar el punto con las características de salida (punto 2) necesitaremos lo

mismo que en el apartado anterior, los valores de dos parámetros. En este caso, al ser

la salida de la torre tomaremos la humedad relativa de 100%, lo cual significa que a

esa temperatura el agua no acepta más vapor de agua. El otro parámetro será la

entalpía, la cual podemos calcular con la ecuación expuesta inicialmente ya que

conocemos h1 y el caudal másico de aire:

Despejando y sustituyendo:

h2 =

+70,76 = 170, 27

Por lo que una vez que tenemos estos dos datos ya podemos ubicar el punto 2 en el

diagrama:


Memoria 146

Finalmente podemos ver en nuestro diagrama psicrométrico la relación de caudales de

L/G = 1,396 como la tangente que forma la unión de los puntos 1 y 2 con las líneas

isentálpicas (azules).


Memoria 147

En donde α = arctg (1,396) = 54,4º

α = 54,4º


Memoria 148


Memoria 149

6 Balance de agua

Como se ha comentado en el apartado de descripción del proceso, existen una serie

de caudales que entran al sistema de agua de refrigeración y otros que salen. El

objetivo de este apartado es contabilizar dichos caudales haciéndolos óptimos. Por

tanto vamos a contabilizar:

Caudal de refrigeración, Q.

Número de ciclos de concentración, N.

Caudal de agua perdido en el arrastre, A.

Caudal perdido por evaporación, E.

Caudal de reposición o aporte, R.

Caudal de agua de purga, P.

Caudal de refrigeración

Es el caudal utilizado para la evacuación de la potencia calorífica objeto del sistema.

Está calculado anteriormente y es de 10000 m3/h.

Número de ciclos de concentración

El caudal perdido por evaporación y por el arrastre, al abandonar el sistema, deja las

sales que lleva disueltas en el total del agua que no ha sufrido la evaporación, lo que

hace que la concentración de sales y la cantidad de sólidos en suspensión se

incremente en el agua de refrigeración circulante. Para evitar que la concentración de

sales en el agua llegue a ser demasiado alta, una parte del agua es retirada (purga)

para su vertido.


Memoria 150

Para complementar esa pérdida de agua se suministra al depósito de la torre un nuevo

contingente de agua fresca (caudal de reposición) compensando las pérdidas por el

agua evaporada, el viento, y el agua retirada.

El número de ciclos de concentración (N) es el número de veces que se ha

concentrado el agua, el número de veces que recircula. Se controla a través de la

purga, a menor número de ciclos “reutilizaremos” el agua menos veces, luego la purga

será mayor y viceversa, a mayor número de ciclos, la purga será mayor. Puede

expresarse con la fórmula:

N =

Luego a menor número de ciclos el agua, el agua se habrá concentrado menos veces,

por lo que presentará una mejor calidad y no necesitaremos un uso excesivo de

compuestos químicos para llegar a la calidad de agua deseada. Por el contrario

necesitaremos una cantidad de agua elevada, aumentando con esto el coste.

Si elegimos un N elevado, reutilizaremos más veces el agua por lo que su calidad será

peor. Como ventajas encontramos que necesitaremos menos agua aunque por el

contrario, necesitaremos mayor cantidad de productos químicos para mantener las

características deseadas de dicho agua.

Para elegir el número óptimo de ciclos de concentración y así optimizar el

funcionamiento del conjunto del sistema de refrigeración tendremos que tener en

cuenta:

La calidad del agua, aumenta al disminuir el número de ciclos.

Costes económicos, se reducen al aumentar el número de ciclos.

Para ayudarnos a tomar la decisión del número de ciclos de concentración se va a

realizar una tabla comparativa del ahorro que supone con cada uno de ellos.

Previamente a la misma, para poder comprenderla totalmente, se comentan los

parámetros que intervienen en ella:


Memoria 151

Arrastre

Como ya se ha comentado es un caudal que arrastra el aire cuando se produce el

intercambio de calor. Un valor habitual para este tipo de sistemas estará entre 0,01 y

0,05% del caudal total. En este caso se tomará un 0,01%.

Luego el caudal de arrastre será de 1m3/h.

La cantidad de agua perdida por evaporación y por arrastre son siempre las mismas

independientemente del número de ciclos, no ocurre lo mismo con la purga y con el

agua de aporte.

Evaporación

Es el caudal que se evaporado en el intercambio de calor que tiene lugar entre el aire

y el agua. Comúnmente se utiliza la aproximación porcentual de ΔT/6, pero en este

apartado se procederá al cálculo exacto.

Para el cálculo de este caudal necesitaremos los datos del aire en la entrada y en la

salida de la torre por lo que nuevamente se usa el diagrama psicrométrico. Para estos

cálculos no se tiene en cuenta la evaporación por efectos naturales que tiene lugar en

la balsa.


Memoria 152

Para calcular el caudal evaporado nos basaremos en la diferencia de humedades,

pues la cantidad de potencia a refrigerar se invierte en aumentar la humedad

específica del aire por lo que calculando la diferencia entre ambos puntos según la

siguiente ecuación llegaremos al caudal evaporado:

E = ( w2 – w1 ) mas =

. 1983,46

.

= 243, 27 m3/h

Si se hubiera utilizado la aproximación comentada anteriormente el resultado sería:

E = ΔT/6 = 17/6 % = 2,833% = 283,33 m3/h

Purga

Como se ha comentado con anterioridad, la purga es el caudal que se saca de la torre

para mantener la concentración de sales en el agua deseadas. Se calcula de la

siguiente manera:

P =

– A =

- 1 = 120, 635 m3/h


Memoria 153

Reposición

Es el agua que se aporta al sistema para mantener el caudal deseado de refrigeración.

Es el caudal que contrarresta todas las pérdidas anteriores. Se determina:

R = E .

= 243,27 .

= 364,905 m3/h

Finalmente comprobamos que se cumple el balance de agua mostrado en la figura

inferior, es decir, lo que sale del sistema se iguala con lo que entra :

Reposición = Evaporado + Arrastres + Purga

364, 905 = 243,27 + 1 + 120,635


Memoria 154

A continuación se muestra la tabla comparativa anteriormente comentada. Representa

el ahorro conseguido en función del número de ciclos:

Nº de ciclos Reposición Purga Coste (€) / h Coste (miles €)/ año

Ahorro

(%)

1,25 1216,35 972,08 486,54 2432,70

1,50 729,81 485,54 291,92 1459,62 40,00

1,75 567,63 323,36 227,05 1135,26 22,22

2,00 486,54 242,27 194,62 973,08 14,29

2,25 437,89 193,62 175,15 875,77 10,00

2,50 405,45 161,18 162,18 810,90 7,41

2,75 382,28 138,01 152,91 764,56 5,71

3,00 364,91 120,64 145,96 729,81 4,55

3,25 351,39 107,12 140,56 702,78 3,70

3,50 340,58 96,31 136,23 681,16 3,08

3,75 331,73 87,46 132,69 663,46 2,60

4,00 324,36 80,09 129,74 648,72 2,22

4,25 318,12 73,85 127,25 636,24 1,92

4,50 312,78 68,51 125,11 625,55 1,68

4,75 308,14 63,87 123,26 616,28 1,48

5,00 304,09 59,82 121,64 608,18 1,32

6,00 291,92 47,65 116,77 583,85 4,00

7,00 283,82 39,55 113,53 567,63 2,78

8,00 278,02 33,75 111,21 556,05 2,04

9,00 273,68 29,41 109,47 547,36 1,56

10,00 270,30 26,03 108,12 540,60 1,20

En esta tabla aparece el coste del agua de reposición por cada año teniendo en

cuenta un precio medio del agua de 0.40 euros y un número de horas de

funcionamiento de 5000 horas cada año.


Memoria 155

También se presenta el ahorro porcentual que supone cada número de ciclos de

concentración en relación con el anterior.

Para ver la diferencia de precio gráficamente se presenta la siguiente gráfica:

En ella se puede observar cómo se produce un gran salto de ahorro entre 1 y 2 ciclos,

siendo mucho menos a partir de 3.

Como a parte del coste económico tenemos que tener en cuenta la calidad del agua,

el ahorro que supondría elegir un número de ciclos superior a tres es muy pequeño en

comparación con la calidad del agua que obtendríamos, teniendo que modificarla

posteriormente por medio de tratamientos químicos, lo cual no compensaría.

Por esto y por consejo del fabricante, el número de ciclos elegido es 3, número

comúnmente utilizado por el cliente en instalaciones similares.

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Gas

to d

e a

gua/

año

en

Eu

ros

Número de ciclos

Coste del agua según ciclos


Memoria 156

Calidad del agua de la balsa

Finalmente se pasa a comentar la calidad del agua de la balsa mediante la calidad del

agua de aporte, que ya comentamos en las bases de diseño:

Parámetro Aporte Balsa

Ph 7,75 7,75

Temperatura 24,5 28

Oxígeno (mg/l) 6 18

Conductividad

(μS/cm) 370 1110

Cloruros (mg/l) 20 60

Alcalinidad (mmol/L) 3,25 9,75

Dureza (mmol/l) 1,15 3,45

Amonio (mg/l) 0,9 2,7

Nitrato (mg/l) 4 12

Teniendo en cuenta que para obtener las características del agua de la balsa tenemos

que multiplicar las del agua de aporte por el número de ciclos de concentración.


Memoria 157

7 Cálculo de las líneas

En este apartado se describen las características de las líneas que intervienen en el

proyecto. En el mismo existen fundamentalmente dos tipos:

Líneas asociadas al sistema de refrigeración; éstas serán las que transportan

el agua a refrigerar, tanto el suministro como el retorno a las unidades de

proceso y los aportes o caudales de agua a retirar del sistema.

Líneas de aditivos químicos; éstas serán las relacionadas con los compuestos

químicos a añadir. Éstas no entran en el diseño porque se suministra el equipo

completo por el fabricante, este constará de los químicos, las tuberías y las

bombas asociadas.

Para el cálculo de las líneas se han tomado una serie de consideraciones. Estas son:

Temperatura de diseño; es una temperatura aportada por el cliente sobre la

que se debe diseñar. En este caso es de 80ºC.

Presión de diseño; esta presión es la presión de operación (la que aparece en

las tablas a continuación) más 2 bar de margen.

El material de las tuberías será de acero al carbono.

Caudal máximo; la elección del caudal máximo se toma como un 120% del

caudal normal de operación.

Intervalo de velocidad de la línea; las velocidades del agua por el interior de las

tuberías deben estar entre un intervalo de 1 y 3m/s. Las velocidades que

aparecen en la tabla son las reales en función del caudal que circula por las

mismas. No se puede elegir la velocidad deseada en el sistema completamente

puesto que las tuberías no se hacen a medida y hay que elegir el tamaño que

mejor se adapta a nuestras condiciones. El intervalo de velocidades es el

óptimo porque:


Memoria 158

- A velocidades inferiores a 1 m/s la línea se ensucia más

rápidamente obstruyendo la normal circulación del fluido.

- A velocidades superiores a 3 m/s las líneas se erosionan más

rápidamente, con los problemas que eso genera. Disminuye su vida

útil.

Número de la corriente 1 2 3

T (ºC) 45 16 28

P (kg/cm2 g) 3 1 1

Caudal (m3/h) Normal 10000 425 11765

Máximo 12000 510 14118

Velocidad Q normal (m/s) 1,75 1,62 2,06

Velocidad Q máx. (m/s) 2,10 1,94 2,47

Tubería (") 28 6 28

Situación

Desde: Unidades de

proceso

Entrada

agua

reposición

Balsa

Hasta: Torre de

refrigeración Balsa Bomba

Número de la corriente 4 5 6

T (ºC) 28 28 28

P (kg/cm2 g) 5,2 1 5,2

Caudal (m3/h) Normal 1765 141 10000

Máximo 2118 169,2 12000

Velocidad Q normal (m/s) 1,68 2,15 1,75

Velocidad Q máx. (m/s) 2,02 2,58 2,10

Tubería (") 12 3 28

Situación

Desde: Bomba Balsa Bomba

Hasta: Filtro Extracción

purga

Unidades de

proceso

Nota: para ver número de corriente consultar con el plano de diagrama de flujo.


Memoria 159

Parte nº 3 Estudio de

impacto ambiental


Memoria 160


Memoria 161

1 Objetivos del estudio de impacto ambiental

El principal objetivo del presente Estudio de Impacto Ambiental es proporcionar los

datos necesarios que permitan seleccionar la mejor alternativa a adoptar y realizar los

análisis necesarios para la correcta evaluación de las consecuencias ambientales que

la construcción, el posterior funcionamiento y desmantelamiento de la Ampliación de la

Refinería de Puertollano puede generar sobre los medio físico, biológico y

socioeconómico, así como sobre el paisaje.

Asimismo, el Estudio de Impacto Ambiental permitirá, una vez valorados los efectos,

establecer las medidas protectoras y correctoras necesarias para evitar y/o minimizar

los efectos generados por la actuación, pues según el Real decreto Legislativo

1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba el texto refundido de la Ley de

Evaluación de Impacto Ambiental de proyectos, “La evaluación de impacto ambiental

de proyectos constituye el instrumento más adecuado para la preservación de los

recursos naturales y la defensa del medio ambiente”.

Son objetivos concretos del Estudio:

- Evitar o, cuando ello no sea posible, reducir y controlar la contaminación de la

atmósfera, del agua y del suelo, mediante el establecimiento de un sistema de

prevención y control integrados de la contaminación con el fin de alcanzar una

elevada protección del medio ambiente en su conjunto.

- Cumplir con la normativa medioambiental vigente.

- Enriquecer el proyecto mediante la incorporación de la perspectiva

medioambiental al mismo.

- Proporcionar los datos necesarios que permitan seleccionar la mejor alternativa

para el proyecto.


Memoria 162

- Definir, analizar y valorar, desde el punto de vista ambiental, el entorno del

proyecto, entendiéndose el mismo como el espacio físico, biológico y

socioeconómico en el que se insertan las obras proyectadas y que es

susceptible de sufrir alguna alteración.

- Establecer las medidas protectoras y correctoras que permitan evitar o

minimizar los impactos ambientales negativos generados.

- Diseñar un Programa de Vigilancia Ambiental que permita realizar un

seguimiento y control de la componente medioambiental.


Memoria 163

2 Descripción del proyecto

Una refinería de petróleo ubicado en Puertollano (Ciudad Real, España) va

incrementar su capacidad de producir combustibles y para ello va a instalar varias

unidades de proceso. Estas unidades de proceso presentan unos consumos de

servicios auxiliares, que deben ser cubiertos por nuevas instalaciones.

A continuación se listan las demandas energéticas de enfriamiento de las unidades de

proceso que deben quedar cubiertas.

Unidad

Potencia

térmica

Mkcal/h

U-100

Unidad destilacion

crudo 42,5

U-200

Unidad destilación a

vacío 85,0

U-300 HDS gasolinas 17,0

U-400 HDS gasóleos 22,1

U-500 Unidad de aminas 3,4

Total 170,0

El objetivo del Proyecto es especificar un sistema de agua de refrigeración que cubra

las necesidades demandadas por estas nuevas unidades de proceso. Para solventar

esta nueva necesidad se ha elegido un sistema cerrado con aguaen donde el proceso

de la refrigeración tendrá lugar mediante una torre de tipo evaporativa de tiro mecánico

inducido y de flujo en contracorriente.


Memoria 164


Memoria 165

3 Entorno geográfico, natural y socioeconómico

3.1 Ubicación

Este sistema de agua de refrigeración en ciclo cerrado se ubica en el complejo

industrial que nuestro cliente (Repsol) posee en la localidad de Puertollano.

Puertollano es una localidad y municipio español de la provincia de Ciudad

Real, comunidad autónoma de Castilla-La Mancha, con más de 52.000 habitantes

(INE 2010) en crecimiento estacionario. Es el séptimo municipio más poblado de

Castilla-La Mancha tras Albacete, Guadalajara, Toledo, Ciudad Real, Cuenca (las

cinco capitales de provincia) y Talavera de la Reina.

Este complejo industrial está ubicado en el polígono industrial Aragonesas, el núcleo

industrial de la población.

El Complejo Industrial de Repsol de Puertollano produce toda la gama de productos

derivados del petróleo. Con una capacidad de destilación de crudo de 7,5 millones de

toneladas al año tiene un esquema de conversión profunda hasta coque de petróleo

siendo su refinería la de mayor complejidad técnica de España tanto por la variedad de

productos como por la integración de sus unidades, con producción petroquímica y

bases lubricantes.

El Complejo Industrial ocupa más de 430 hectáreas (superficie equivalente a la del

casco urbano de Puertollano y se divide en instalaciones de refino, química,

lubricantes y asfaltos (RYLESA) y GLP.

http://es.wikipedia.org/wiki/Espa%C3%B1a



http://es.wikipedia.org/wiki/Comunidad_aut%C3%B3noma

http://es.wikipedia.org/wiki/Castilla-La_Mancha

http://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Nacional_de_Estad%C3%ADstica_de_Espa%C3%B1a

http://es.wikipedia.org/wiki/2010

http://es.wikipedia.org/wiki/Albacete

http://es.wikipedia.org/wiki/Guadalajara_(Espa%C3%B1a)

http://es.wikipedia.org/wiki/Toledo

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciudad_Real

http://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_(Espa%C3%B1a)

http://es.wikipedia.org/wiki/Talavera_de_la_Reina


Memoria 166

En estas instalaciones se fabrican muchos productos que luego son empleados en el

día a día por millones de personas. El gas butano o propano que da calor al hogar, los

combustibles que hacen funcionar millones de vehículos, el keroseno empleado en

aviones, la base para crear productos químicos y asfaltos, etc. La producción es muy

elevada, con cifras de gran magnitud.

Información detallada de la ubicación:

Nombre del complejo: REPSOL QUÍMICA C.I. PUERTOLLANO

Empresa matriz: REPSOL QUIMICA, S.A.

Dirección: CTRA. CALZADA DE CALATRAVA, KM.3,5. PUERTOLLANO 13.500

(CIUDAD REAL)

Número de vía: Nº 280

Código postal: 28086

Población: PUERTOLLANO

Municipio: PUERTOLLANO

Provincia: Ciudad Real

Demarcación hidrográfica: GUADIANA

S. coordenadas geográficas: WGS84 (equivalente a ETRS89 y, en Islas Canarias,

REGCAN95 (RD 1071/2007))

Longitud:-4,051000

Latitud: 38,680400

CNAE - 2009:20.14 - Fabricación de otros productos básicos de química orgánica

Actividad económica principal: PRODUCCIÓN DE PLÁSTICOS

WEB: www.repsolypf.com

Ubicación en el mapa

http://www.repsol.com/es_es/corporacion/complejos/puertollano/conoce_lo_que_hacemos/productos/produccion-comp/default.aspx

http://www.repsol.com/es_es/corporacion/complejos/puertollano/conoce_lo_que_hacemos/productos/curiosidades/default.aspx


Memoria 167

Puertollano




Memoria 168

3.2 Descripción del lugar

Climatología

Debido a las características del proyecto cabe resaltar la importancia de las

condiciones climatológicas del entorno en donde va a estar situado el sistema de agua

de refrigeración. Tanto por temas informativos como por introducción al apartado

siguiente de bases de diseño.

Puertollano goza de un clima mediterráneo continental con inviernos fríos y secos y

veranos calurosos. Su altitud a 711 metros sobre el nivel del mar y su orografía, le

sumerge dentro de una fuerte oscilación térmica anual, con bajas temperaturas

invernales y altas en el estío.

http://es.wikipedia.org/wiki/Clima_mediterr%C3%A1neo_continental


Memoria 169

Las temperaturas medias anuales están entre los 13 y 14 grados, 10 grados en las

sierras. Los estíos son muy calurosos que pueden rozar los 45º en Julio o Agosto. Las

precipitaciones anuales suelen situarse entre los 300 y los 600 mm concentrándose

especialmente en otoño y primavera. Durante el invierno se suelen dar algunas

precipitaciones en forma de nieve. El verano es seco, salvo la esporádica presencia de

alguna tormenta en la primera quincena de Agosto.

La humedad relativa media es de 66.5%, es la media anual durante los últimos cinco

años según los datos que recoge la Junta de Comunidades de Castilla la Mancha

(jccm) en la estación más próxima al complejo industrial de Repsol, denominada

estación “Puertollano campo de fútbol”.

Así mismo, también procedente del mismo lugar y con las mismas consideraciones, la

presión atmosférica media es de 935.5 mbar.

Finalmente los vientos predominantes en esta zona son de dirección oeste – suroeste ,

denominados como viento ligero mayoritariamente (velocidades de 3.1 a 5.2 m/s) ó

brisa moderada (velocidades entre 5.2 y 8.3 m/s) siendo extraño que sobrepasen

estas velocidades llegando a la denominación de brisa recia ( hasta 11 m/s).

En las siguientes tablas podemos apreciar las precipitaciones, la temperatura y la

humedad relativa media de los últimos cuatro años:

Precipitación media = 45.4 l/m2

Precipit.

(l/m2) Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Media

anual

2008 44,07 46,89 28,11 187,96 81,74 7,08 6,79 0 93,14 141,91 25,75 32,79 58,02

2009 36,85 30,62 73,18 27,41 19,72 5,14 0 43,4 29,44 14,19 2,56 196,54 39,92

2010 128,47 151,97 59,03 46,51 13,87 60,14 1,29 9,35 86,71 63,65 35,71 67,79 60,37

2011 44,83 41,32 15,75 54,14 33,63 7,43 0 0,32 5,5 30,08 31,98 15,46 23,37


Memoria 170

Temperatura media = 16.4 ºC

Humedad relativa media = 66.5 %

Geología

La localización Puertollano, ciudad de España situada en la provincia de Ciudad Real,

dentro de la comunidad autónoma de Castilla-La Mancha, se emplaza en la comarca

natural del Campo de Calatrava, en el valle de Alcudia, zona de transición entre las

llanuras manchegas y las estribaciones de sierra Morena.

Se encuentra a 39 km de la capital. El término municipal tiene una extensión de 224

km2 y está situado a 700 metros de altitud sobre el nivel del mar, siendo los puntos

más altos el Cerro de Santa Ana con 918 metros, y el de San Sebastián con 850.

Geología, Geomorfología y Paleontología Geología La historia geológica es muy

dilatada, ya que se extiende desde el período Precámbrico hasta el Cuaternario.

Temperatura

media (ºC) Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Media

anual

2008 8,1 10,2 12 15,2 16,7 24 27,3 28,2 21,4 16,3 9,4 7,3 16,3

2009 7,1 9,2 12,7 13,4 20,1 24,9 28,5 28 23,3 19,9 13,9 9,1 17,5

2010 7,2 8,6 10,7 15,4 17,3 22,7 30,2 27,1 22,9 15,8 2,5 8,3 15,7

2011 6,9 8 9 14,9 17,9 23,2 25,8 26,8 22,9 17,7 11,4 6,7 15,9

Humedad

relativa

(%)

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Media

anual

2008 94,8 86,3 69,5 69,8 78,3 48,8 34,8 31,7 64,1 87 86,7 94,4 70,5

2009 96 84,2 73,8 66,2 47 41 27,1 32,4 53,1 58,5 69,8 97,9 62,3

2010 98,2 94,5 78,2 69,6 55,8 52,5 31 37,2 55,3 66,4 87,2 89,3 67,9

2011 92,4 88,6 80,2 69,5 65,5 40 31,8 35,5 44,9 54,8 89,8 90,1 65,3


Memoria 171

Los fenómenos que dieron lugar a la estructura actual de la comarca siguen

constituyendo motivo de controversia entre los especialistas debido a la escasez de

datos paleontológicos. No obstante, desde el punto de vista geológico se caracteriza

por su monotonía, debido a la predominancia de terrenos pertenecientes a sólo

algunos períodos geológicos.

Geomorfología

La geomorfología de la zona se caracteriza casi exclusivamente por terrenos

paleozoicos constituidos básicamente por cuarcitas, con algún lecho de

conglomerados y pizarras. Los sedimentos más antiguos han sido datados como

Precámbrico Superior y están localizados en la llanura central del Valle de Alcudia. Los

materiales que componen los terrenos de esta zona son pizarras de naturaleza silícea,

arcillosa y fascicular, así como esquistos y grauwacas.

Los sistemas montañosos corresponden al Ordovícico y están constituidos por

cuarcitas, cuya fragmentación natural ha dado lugar a las pedrizas tan características

de esta comarca. Entre los restos fósiles encontrados en estos terrenos cabe

mencionar las señales de ripple-mark. No se ha encontrado ningún resto del

Paleozoico Superior ni del Secundario, siendo muy escasos los vestigios del Terciario,

de los que pueden citarse algunos restos de antiguas rañas liocenas, consistentes en

depósitos detríticos formados por cantos rodados de cuarcita. Los sedimentos

más modernos corresponden al Cuaternario, estando representados por las dos

terrazas inferiores y por las masas de aluviones que aparecen en el cauce de los

principales ríos y arroyos. La litología de ambos tipos de depósitos es muy similar y

consiste básicamente en cantos rodados, arenas y limos.

La estructura actual de la comarca viene determinada por los fenómenos tectónicos

que tuvieron lugar durante la orogenia hercínica. Como consecuencia de éstos, el

territorio aparece intensamente plegado con un marcado régimen isoclinal. Los

afloramientos eruptivos son escasos y de reducidas dimensiones, distribuyéndose en

la sierra Norte de Alcudia, en el centro del Valle y en las proximidades de la sierra Sur

de Alcudia.


Memoria 172

Estas manifestaciones volcánicas, de edad cuaternaria, consisten básicamente en

pequeñas coladas volcánicas,

negrizales, cerros de origen eruptivo y algún pequeño cráter de explosión.

El Valle de Alcudia constituye, junto con la sierra Madrona, un buen ejemplo del relieve

apalachiense originado por el intenso ciclo erosivo que desencadenó el hundimiento

del Valle del Guadalquivir. Esta comarca se ha visto sometida a una intensa acción

erosiva a lo largo de las distintas eras geológicas, especialmente marcada durante la

Era Secundaria, y sólo interrumpida, durante un corto período de tiempo, a finales de

la Era Terciaria.

Paleontología, en Puertollano se encuentra una cuenca minera del Carbonífero bajo

una cubierta de depósitos recientes. Varias capas de carbón de potencia métrica y dos

niveles de pizarras bituminosas fueron detectadas en sondeos y explotadas en minería

de interior por la empresa Sociedad Minero Metalúrgica de Peñarroya.

La cuenca minera es rica en restos fósiles de plantas, sobre los que existen

numerosos trabajos. También se habían señalado fósiles de peces en los años 1930,

pero no se conservó ningún ejemplar en colecciones españolas. A finales de los años

60, se realizó una gran campaña de prospección en la zona norte de la cuenca (mina

Calvo Sotelo). La mayor parte de este material correspondía a diversos grupos de

peces (xenacántidos, acantódidos y paleonisciformes) y fue depositado en el Natural

History Museum de Londres; quedando muy pocos ejemplares en colecciones

españolas.

Han aparecido numerosos fósiles de tiburones (cráneo y mandíbulas, dientes,espinas,

escamas), acantodios y anfibios (un esqueleto en conexión, varios cráneos y huesos

postcraneales) junto con peces óseos.

Puertollano no fue una cuenca lacustre aislada en el Carbonífero, sino que tuvo una

importante influencia marina, estando relacionados sus tiburones y otros peces con los

de otras cuencas europeas y americanas a través del mar.


Memoria 173

Flora

La vegetación, fundamentalmente silicícola, presenta una gran variabilidad como

consecuencia del gradiente altitudinal. El paisaje vegetal más característico se

compone de encinares en las dehesas bajas, alcornocales en las laderas de solana y

melojares en las umbrías más húmedas y en las alturas supramediterráneas.

La penillanura y pies de monte de las sierras están ocupados por bosques esclerófilos

de encina (Quercus rotundifolia). Esta especie llega a alcanzar en algunos enclaves de

la comarca edades superiores a los quinientos años. Cabe mencionar el árbol

centenario conocido popularmente como «La encina de los pobres», cuyo nombre se

atribuye al cobijo que ofrece a los caminantes que carecen de mejor techo.

Amplias áreas adehesadas, que ocupan la mayor parte del territorio, son

aprovechadas mediante pastoreo por el ganado ovino. Conforme se avanza enaltitud

la cubierta forestal se hace más densa, apareciendo un sotobosque sombrío rico en

arbustos. El estrato arbustivo de los encinares asentados en las laderas de las sierras

se caracteriza por la presencia de madroños (Arbutus unedo), durillos (Viburnum

tinus), aladiernos (Rhamnus alaternus), olivillas (Phillyrea angustifolia), cornicabras

(Pistacia terebinthus) y jazmines silvestres (Jasminus fruticans), Sobre éstos es

frecuente encontrar lianas como la zarzaparrilla (Smilax

aspera) y las madreselvas (Lonicera sp.). Asimismo, existe una cubierta de herbáceas,

en general poco abundante, y un estrato de musgos y líquenes esciófilos. Asociados a

los encinares aparecen formaciones de matorral, cuyos arbustos más representativos

son la coscoja (Quercus coccifera), las retamas (Lygos sp.) y los piornos (Cytisus

purgans). En aquellas

zonas donde el encinar está muy degradado y los suelos presentan condiciones

desfavorables, se asientan formaciones de matorral bajo, que se componen de

romeros (Rosmarinus officinalis), jaras (Cistus sp.), tomillos (Thymus sp.), cantuesos

(Lavandula stoechas), etc.


Memoria 174

Fauna

Los ríos, arroyos y charcas de esta comarca están habitados por una abundante

ictiofauna, cuyas especies más características son el cacho (Leuciscus pyrenaicus), la

carpa (Cyprinus carpio), la pardilla (Rutilus lemmingii), la boga de río (Chondrostoma

polylepis), la colmilleja (Cobitis marocana), el calandino (Tropidophoxinellus

alburnoides), el barbo común (Barbus microcephalus) y el black-bass (Micropterus

salmoides).

La fauna herpetológica en los ríos, charcas y zonas húmedas se caracteriza

principalmente por la presencia de rana común (Rana perezi), gallipato (Pleurodeles

waltl), tritón ibérico (Triturus Boscai) sapo común (Bufo bufo), sapo corredor (Bufo

calamita), sapo partero ibérico (Alytes cisternasii), galápago leproso (Mauremys

caspica).

Su riqueza ornitológica es especialmente notable si se considera que esta comarca

alberga algunas de las especies más amenazadas de extinción. En relación conesto

cabe señalar la importancia de esta comarca como área de dispersión de jóvenes de

águila imperial (Aquila adalberti), Asimismo, las sierras de Alcudia albergan una

importante población de buitre negro (Aegypius monacbus), águila real (Aquila

chrysaetos), águila perdicera (Hieraetus fasciatus), elanio azul (Elanus caeruleus),

búho real (Bubo bubo) y cigüeña negra (Ciconia nigra).

Los bosques de esta comarca también albergan otras especies de gran interés, como

el gato montés (Felis silvestris), el meloncillo (Herpestes ichneumon) y la gineta

(Genetta genetta). Dentro de los mustélidos merece especial atención la nutria (Lutra

lutra) por tratarse de una especie amenazada.

Ésta es una zona excelente para la invernada de quirópteros. Entre ellos cabe

destacar las especies mediterráneas de carácter termófilo, como los murciélagos de

herradura (Rhinolophus sp.), de los que se han descrito tres especies, y el murciélago

troglodita (Miniopterus schreibersii).

Por último, la importancia cinegética, que se caracterizan por una gran densidad de

corzo (Capreolus capreolus), jabalí (Sus scrofa) y ciervo (Cervus elaphus).


Memoria 175

Hidrografía

Las principales cuencas fluviales de la región occidental corresponden al río

Valdeazogues, que atraviesa transversalmente el Valle en su extremo más occidental,

y al río Alcudia. En la parte oriental, los accidentes hidrográficos más importantes son

el río Tablillas, el Montoro y el Fresnedas, que forman una profunda y estrecha hoz en

el extremo más oriental de la sierra.

La red fluvial se caracteriza por ríos de escasa pendiente (de 4 a 5 por 1.000), donde

alternan zonas de escaso fondo con otras en las que la corriente se remansa dando

lugar a charcos que en ocasiones son profundos y de gran extensión. El perfil

transversal de los ríos es muy variable, presentando su cauce una sección típica, con

un lecho mayor o cauce de avenidas y otro mucho más pequeño, que corresponde a la

extensión ocupada por las aguas cuando el río fluye con su cauce normal.

El régimen fluvial viene determinado por el clima, lo que origina un largo período de

estiaje desde finales de mayo a mediados de octubre. En esta época los ríos

presentan un caudal intermitente, que sostiene los charcos o tablas que se encuentran

a lo largo de los principales cauces.

La red hidrográfica de la comarca se completa con los embalses de Montoro y Tablillas

en el sector oriental, y los pantanos de Entredicho y Castilserás, en el río

Valdeazogues, en la zona occidental. Los acuíferos carecen de importancia debido a

la propia constitución geológica de los terrenos, que impiden la captación de aguas

subterráneas.

Zonas protegidas medioambientalmente

La Red de Áreas Protegidas de Castilla-La Mancha nace con la Ley 9/1999, de 26 de

mayo, de Conservación de la Naturaleza. En ella se integran los espacios naturales

que surgen de la aplicación de esta norma autonómica: parques naturales, reservas

naturales, monumentos naturales, microrreservas, reservas fluviales, paisajes

protegidos, parajes naturales y zonas periféricas de protección, así como aquellos

espacios que se encuentren sometidos a Planes de Ordenación de los Recursos

Naturales.


Memoria 176

También forman parte de la misma los espacios naturales declarados en el territorio de

Castilla-La Mancha en aplicación de la Ley 4/89, de 27 de marzo, de Conservación de

la Naturaleza, formando parte de la misma los parques nacionales.

Se incluyen también aquellas figuras resultantes de la aplicación de la legislación de

caza y pesca de Castilla-La Mancha tales como los Refugios de Fauna y los Refugios

de Pesca, así como aquellas figuras de protección que la Ley de Conservación de la

Naturaleza de Castilla-La Mancha denomina Zonas Sensibles y los espacios naturales

que surgen por aplicación de las Directivas Europeas de Aves (79/409/CEE) y de

Hábitats (92/43/CEE).

Se integrarán de esta forma los lugares de Importancia Comunitaria, las ZEPAS

(Zonas de Especial Protección para las Aves) y las figuras que resulten de la

aplicación efectiva en la gestión de conservación de especies protegidas como las

Áreas Críticas. Por último, también se integran las Áreas Forestales.

Las principales zonas protegidas son:

En Pozuelo de Calatrava la Laguna del Prado, laguna con carácter estacional

acusado, somera, con aguas salinas, formada por disolución cárstica. Resultado de las

características geológicas, edafológicas y climatológicas de la zona. De origen

endorreico, no aparece relacionada con ningún acuífero subterráneo, por lo que se

trata de una pequeña cuenca hidrológica, consecuencia del defectuoso drenaje de la

cuenca del Jabalón por la llanura del Campo de Calatrava.

También en Mestanza la Laguna Volcánica de la Alberquilla, que se caracteriza por

ser la única laguna de carácter volcánico que se encuentra "colgada" en la parte alta

de una sierra cuarcítica. Esta peculiaridad, junto con la singularidad y el alto grado de

naturalidad de este espacio, le confiere un alto valor geomorfológico y paisajístico.

Pudiéndose considerar como un área representativa y emblemática del volcanismo de

la zona.

En Abenójar se encuentra la Laguna Volcánica de Michos, que se caracteriza por

tener su origen en un cráter de explosión del tipo maar con una geometría completa y

muy bien conservado.

En Almodóvar del Campos, Los Castillejos Volcánicos de la Bienvenida, que

constituyen uno de los mejores ejemplos de pitones volcánicos asociados con lavas en

la zona volcánica del Campo de Calatrava.


Memoria 177

4 Determinación de impactos

4.1 Contaminantes en las torres de refrigeración

Las torres de refrigeración son equipos que utilizan agua como elemento principal para

desarrollar su acometido por tanto tenemos que analizar los posibles contaminantes

que puede conllevar ésta. Los principales problemas que presenta son la incrustación,

la formación de cal, la corrosión y el crecimiento biológico.

También se debe tener en cuenta que aunque se trabaje con agua limpia ésta siempre

contiene sales como sulfatos o carbonatos, oxígeno y dióxido de carbono o iones de

metal, como el hierro y manganeso, lo cual puede causar problemas asociados.

A continuación se pasa a comentar los posibles contaminantes existentes:

4.2 Ruido

Se llama contaminación acústica (o contaminación auditiva) al exceso de sonido que

altera las condiciones normales del ambiente en una determinada zona. Si bien el

ruido no se acumula, traslada o mantiene en el tiempo como las otras

contaminaciones, también puede causar grandes daños en la calidad de vida de las

personas si no se controla bien o adecuadamente.

En este tipo de torres el elemento fundamental que produce ruido es el ventilador junto

con la caída de agua. Este ruido está regulado por la LEY 37/2003, de 17 de

noviembre, del Ruido. Según la cual existe diferencia entre la ubicación, como nuestra

torre está en una plata industrial es más permisivo que si estuviera en una zona

residencial.

http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Ambiente

http://es.wikipedia.org/wiki/Calidad_de_vida



Memoria 178

4.3 Agentes biológicos

Las bacterias y demás organismos patógenos están presentes en el medio ambiente y

por tanto se pueden encontrar también en el agua de las torres de refrigeración, más

aún por el hecho de propiciar unas condiciones idóneas para éstos, pues hablamos de

ambientes húmedos y calientes. Los microorganismos pueden reproducirse

rápidamente, cuando existe un sustrato y una serie de condiciones que favorecen su

crecimiento. En el caso de este proyecto factores determinantes son los valores de pH,

temperatura, concentración de oxígeno y nutrientes.

Cuando existe un desarrollo significativo de crecimiento microbiano, se produce

una capa limosa de materia orgánica e inorgánica. Algunos microorganismos

excretan polímeros, que formar una red en forma de gel alrededor de las células

después de la hidrólisis. Esto es lo que se denomina biofilm. Como resultado de la

formación de biofilm, los microorganismos se pueden agarrar a las capas

superficiales y siendo difíciles de eliminar. Biofilms protege los microorganismos

de otros microorganismos y de los desinfectantes. Luego la desinfección cuando

existe biofilm es mucho más difícil.

Este biofilm causa un gran número de problemas como:

La capa limosa de protección de los microorganismos puede provocar una

corrosión rápida de las pareces y sistemas intercambiadores de calor.

Biofilm provoca una capa de aislamiento en el sistema de intercambiador de

calor, que como consecuencia no funcionan apropiadamente.

Los microorganismos presentes en el biofilm acelera la toma de oxigeno

provocando una deficiencia del sistema.

Algunos microorganismos cambian a procesos metabólicos de fermentación y

provocan un gran número de ácidos orgánicos, que causa una disminución del

PH.

Las bacterias anaeróbicas forman subproductos del sulfuro que son muy

corrosivos.


Memoria 179

4.4 Composición del agua

Como hemos dicho anteriormente, aunque trabajemos con agua limpia, hasta el agua

que sale del grifo para consumo humano contiene moléculas de otras sustancias.

El agua que cae a la tierra por la lluvia disuelve una gran variedad de substancias en

la tierra, partículas y gases como el oxígeno, que puede encontrarse en el aire.

También los contaminantes presentes en el aire se disuelven por el agua de lluvia.

Cuando el agua de escorrentía fluye por la tierra también disuelve gran cantidad de

compuestos como son partículas de arena, materia orgánica, microorganismos y

minerales.

El agua que se filtra en el suelo y forma las aguas subterráneas como el agua

contenida en acuíferos, generalmente tienen una gran cantidad de minerales disueltos,

como resultado del contacto con el suelo y las rocas. Las actividades humanas, como

son la agricultura y la industria generan gran cantidad de contaminantes que luego se

descargan a las aguas residuales.

Sin embargo el agua tiene una capacidad de autodepuración muy interesante. Los

contaminantes son eliminados a través de sedimentos en la tierra, descendiendo a

capas subterráneas produciendo una filtración natural del agua, pero la capacidad de

autodepuración del agua no es suficiente para producir agua apta para el consumo.

Las aguas residuales deben de cumplir con ciertos requerimientos y estándares

legales antes de su descarga, por esta razón el agua debe de ser tratada antes. Ésta

no debería de contener olores o sabores, y debe de ser agua clara y químicamente

estable (ej. sin compuestos corrosivos).

El tipo de tratamiento que necesita, depende en gran medida de la composición y

calidad del agua. El tratamiento se basa fundamentalmente en estos dos procesos:

Eliminación física de partículas sólidas,y principalmente minerales y materia

orgánica.

Desinfección química para matar los microorganismos existentes en el agua.


Memoria 180

4.5 Enfermedades transmitidas por el agua

Las infecciones transmitidas por el agua cambian en el tiempo y en el espacio,

normalmente cuando se escucha algo relacionado con este tema, se tiende a pensar

en países subdesarrollados azoados por epidemias de dengue, cólera, fiebre tifoidea o

incluso diarrea viral, impensable en un país occidental como España. Sin embargo

existen organismos patógenos que pueden aparecer (como la legionella) y extenderse

por el agua debido al aumento de la actividad agrícola, aumento en el crecimiento de

la población, aumento de la migración y cambio climático. Además también se puede

producir una mayor resistencia de los microorganismos a los agentes desinfectantes.

Normativa de desinfección de agua de torres de refrigeración

Las aguas para las torres de refrigeración deben de ser desinfectadas y cumplir una

serie de condiciones diferentes que la desinfección utilizada para el tratamiento de

agua destinada para consumo humano o tratamiento de piscinas.

Los desinfectantes no deben de afectar el sistema y deben eliminar microorganismos

que afecten el sistema. El agua para los procesos de torres de refrigeración no es

agua destinada a consumo humano y por lo tanto no tiene que cumplir los estándares

de calidad del agua que se demanda para el agua destinada para beber.

Mediante el vapor generado puede existir una exposición de los trabajadores a

contaminantes de las aguas de las torres de refrigeración y por lo tanto hay que tener

en cuenta y controlar los posibles focos de legionella y otros.

Cuando el agua de refrigeración se extrae de un río o lago, debe de ser descargada al

mismo cuerpo de agua después del proceso. Antes debe de someterse a ciertas

limitaciones de emisión de estas aguas para la protección del medio ambiente. La

temperatura de las aguas no puede ser muy alta, porque las aguas calientes contienen

una concentración baja de Oxigeno, que promueve el crecimiento de algas. Esto

puede generar la muerte de los peces y pérdida de biodiversidad.


Memoria 181

En España las leyes reguladoras más importantes en cuanto al impacto ambiental de

torres de refrigeración son:

Real Decreto 865/2003 , trata sobre torres de refrigeración en general.

Ley de Aguas (BOE nº 176, de 24 de julio de 2001), que trata sobre vertidos.

Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba el texto

refundido de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental de proyectos.

Ley 34/2007, de 15 de noviembre, de calidad del aire y protección de la

atmósfera.

En EE.UU. las demandas necesarias para las aguas de las torres de refrigeración

están reguladas mediante el Clean Water Act (CWA) de la Agencia de Protección

Ambiental (EPA).



Memoria 182


Memoria 183

5 Programa de Vigilancia Ambiental

El Programa de vigilancia Ambiental puede definirse como el proceso de control y

seguimiento de los aspectos medioambientales del Proyecto. Su objetivo es establecer

un sistema que garantice el cumplimiento de las medidas protectoras y correctoras

contenidas en el Estudio de Impacto Ambiental. Además, el Programa debe permitir la

valoración de los impactos que sean difícilmente cuantificables o detectables en la

fase de Estudio pudiendo diseñar nuevas medidas correctoras en el caso de que las

existentes no sean suficientes.

La finalidad básica del seguimiento y control consistirá en evitar y subsanar en lo

posible los principales problemas que puedan surgir durante la ejecución de las

medidas protectoras y correctoras, en una primera fase previniendo los impactos y en

una segunda controlan do los aspectos relacionados con la recuperación, en su caso,

de las infraestructuras que hayan podido quedar dañadas y con la comprobación de la

efectividad de las medidas aplicadas.

Se llevarán a cabo una serie de procesos de control y seguimiento que se han

agrupado en las fases de construcción y funcionamiento.

De manera general, señalar que las nuevas instalaciones se incluirán en el alcance del

Sistema de Gestión Medioambiental de acuerdo con la norma UNE-EN ISO

14001:2004 disponible actualmente en el C.I. Puertollano.

5.1 Fase de construcción

En general, durante la construcción del Proyecto se realizará un control permanente

de la obra de manera que se garantice que ésta se realiza de acuerdo con lo indicado

en el apartado correspondiente de medidas protectoras y correctoras en la

construcción.

A continuación se describen las actuaciones que se propone llevar a cabo para la

vigilancia de las labores a realizar durante la construcción del Proyecto.


Memoria 184

Actuaciones de carácter general

- Se incorporará al Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares de las obras,

previamente al inicio de los trabajos, el conjunto de las medidas propuestas.

EWl objetivo de esta medida es asegurar que la empresa licitante tenga

conocimiento de todas ellas y quede obligada contractualmente a su aplicación.

- Se contará con todos los permisos y autorizaciones de paso, ocupación, uso,

vertido, etc, necesarios para el inicio de las obras, otorgados por las

administraciones competentes en las distintas materias.

- Será necesario establecer los cauces y pautas de información a las

administraciones locales y a la opinión pública para garantizar la transparencia

informativa.

- Antes de su entrega definitiva, se efectuará una revisión completa de las obras,

a fin de tener de llevar a cabo, en su caso, las medidas adecuadas para la

corrección de los impactos que no hubieran sido tratados durante los trabajos,

y de determinar el estado en que quedan las superficies antes del inicio de la

fase de explotación.

- Para el seguimiento del control ambiental durante la fase de construcción se

recomienda la presencia de una supervisión medioambiental encargada de

asesorar a la Dirección de Obra sobre la materia.

- Supervisión del terreno utilizado y respeto al balizamiento durante las obras.

- El control de la supervisión del terreno utilizado y respeto al balizamiento

serealizará mediante las siguientes actuaciones.

- Instalación de un cerramiento con carteles indicativos de advertencia de

prohibido el paso a personas ajenas a la obra tanto en las áreas de trabajo

como en los accesos temporales que se construyan provisionalmente para

obras.


Memoria 185

- Limpieza periódica y retirada del material acumulado dentro del perímetro de

las obras, de los viales adyacentes a la obra y utilizados por la maquinaria que

interviene en la construcción del Proyecto.

- Se comunicará a la Jefatura de Obras el estado del terreno y el balizamiento y

la eficacia de las medidas adoptadas, para en su caso, tomar las medidas

adecuadas y proceder a subsanar las desviaciones encontradas.

- Frecuencia: para comprobar el cumplimiento de estas medidas se realizarán

semanalmente inspecciones visuales del estado de las diferentes áreas de

trabajo, terreno ocupado, depósito y retirada de materiales de excavación.

Supervisión del terreno al finalizar las obras

- -Se vigilará la eliminación adecuada de los materiales sobrantes de las obras,

una vez finalizadas éstas, y la restitución de caminos o cualquier tipo de

infraestructura que haya podido resultar dañada.

- Se controlará la correcta ejecución de las distintas etapas de la restauración

paisajística: laboreos superficiales, corrección edáfica, ahoyado, siembras y

plantaciones, instalación de tutores, riegos, etc. En concreto se revisarán los

materiales a emplear para la reposición de la cubierta vegetal en las zonas a

revegetar, incluyendo semillas o plantas, y se vigilará que efectúen las

plantaciones y siembras en aquellos lugares donde sean necesarias, así como

se realizan en el momento adecuado para lograr su supervivencia y correcto

desarrollo.

- Se comunicará a la Junta de Obras el estado del terreno y la eficacia de las

medidas adoptadas, para en su caso, tomar las medidas adecuadas y proceder

a subsanar las desviaciones encontradas.

- Frecuencia: para comprobar el cumplimiento de estas medidas se realizarán

semanalmente inspecciones visuales del estado de las diferentes áreas del

trabajo durante la restauración del terreno.


Memoria 186

Elección de equipos y maquinaria a utilizar

El control de la elección de los equipos y maquinaria a utilizar durante la fase de

construcción se llevará a cabo con las siguientes actuaciones:

- Siempre que se contrate maquinaria y equipos que se vayan a utilizar en el

Proyecto, se verificará que los mismos disponen de todos los permisos y

certificados de homologación CE, según con la normativa vigente que han

superado las inspecciones técnicas de vehículos correspondientes y que

disponen de los carteles, paneles y marcajes según la reglamentación vigente.

- Se comunicará el estado de estos permisos, inspecciones, marcajes de la

maquinaria y vehículos empleados, así como la detección de anomalías, en su

caso, a la Jefatura de Obras para tomar las medidas adecuadas y proceder a

subsanar las desviaciones encontradas.

Operaciones de mantenimiento en lugares específicos

El control de las operaciones de mantenimiento de los vehículos y maquinaria se

llevará a cabo mediante las siguientes actuaciones:

Se comprobará que las labores de mantenimiento se realizan dentro de la zona

específica y común habilitada para tal fin; y en su caso, de la autorizada

motivadamente por la Jefatura de Obras por indisponibilidad de maquinaria y

vehículos.

Así mismo se comprobará el estado del suelo y de su impermeabilización en estas

áreas de recogida de efluentes. Estos aspectos serán comunicados a la Jefatura de

Obras para tomar las medidas adecuadas y proceder a subsanar las desviaciones

encontradas; así como de las zonas autorizadas motivadamente por dicha Jefatura.

Frecuencia: Después de realizar las tareas de mantenimiento que puntualmente

pudieran darse.


Memoria 187

Medidas destinadas a evitar la producción de polvo

El control de las medidas destinadas a evitar la producción de polvo se llevará a cabo

con las siguientes actuaciones:

Siempre que se lleven a cabo operaciones de excavación, carga y descarga de

materiales susceptibles de producir polvo; y siempre que éstas sean necesarias, se

verificará que se realizan de acuerdo a la planificación prevista por la Jefatura de

Obras.

Así mismo se comprobará que la maquinaria y vehículos siguen los recorridos

previstos por los viales existentes y que se efectúa el riesgo y humectación de

materiales convenientemente.

Se comunicará el cumplimiento de estas medidas y su eficacia a la Jefatura de Obras.

Gestión de la tierra vegetal retirada

El control de la gestión de la tierra vegetal retirada se llevará a cabo con las siguientes

actuaciones:

Siempre que se vaya a efectuar la limpieza de cualquier zona donde se vaya a

efectuar trabajos por primera vez se comprobará la correcta retirada y colocación de

tierra vegetal separadamente del resto de materiales excavados en lugares definidos.

Se comprobará el estado de la tierra vegetal, y el riego de la misma para mantener las

condiciones adecuadas de humedad.

Se verificará la reutilización de la tierra vegetal siempre que sea posible en las

infraestructuras asociadas al Proyecto. Se comunicará a la Jefatura de Obras la

gestión de la tierra vegetal retirada.

Medidas destinadas e evitar vertidos a cauces suelos y otros lugares

El control de los vertidos, suelos u otros lugares no destinados a tal fin se llevará a

cabo con las siguientes actuaciones:


Memoria 188

- Comprobación y seguimiento de que el lavado de maquinaria, mantenimiento y

reportaje de la misma se efectúan en las zonas habilitadas para tal fin y

autorizadas en su caso.

- Verificación de que las instalaciones existentes en la obra para la recogida y

tratamiento de las aguas sanitarias del personal que trabaja en la misma son

mantenidas y utilizadas adecuadamente.

- Verificación de que las zonas de acopio y almacenamiento de residuos se

encuentran situados en las áreas definidas, fuera de zonas de escorrentía y de

la red de recogida de aguas pluviales.

- Se inspeccionará visualmente el terreno para comprobar que no se realiza

ningún vertido.

- Comunicación del estado de la red de pluviales y sistema de recogida de aguas

sanitarias a la Jefatura de Obras para tomar las medidas adecuadas y proceder

a subsanar las desviaciones encontradas.

- Frecuencia: Semanal o quincenal en caso de no detectar anomalías.

Gestión de residuos de obra y material sobrante

El control de la gestión de residuos de obra y materiales sobrante se llevará a cabo

con las siguientes actuaciones:

- Inspecciones visuales periódicas para examinar las zonas de acopio y

almacenamiento de los distintos residuos producidos en las obras, estado de

limpieza y medida de seguridad en dichas zonas; y que no se han habilitado

otras zonas diferentes a las planificadas para el depósito de los distintos

residuos y materiales generados durante esta etapa de construcción.

- Revisión de que los recipientes/envases de residuos están convenientemente

etiquetados; y que ha sido eliminada cualquier otra etiqueta en caso de

reutilización de envases.


Memoria 189

- Examen de que los distintos envases/recipientes y en su caso sus cierres se

encuentran en perfecto estado.

- Comprobación de que se cumplimentan y archivan todos los documentos

necesarios, de acuerdo a la legislación vigente, sobre gestión de residuos.

- Verificación de que todos los residuos y materiales sobrantes se entregan a

transportistas y gestores autorizados.

- Comprobación de que los materiales sobrantes, de excavaciones, desbroces, y

residuos de obras considerados no peligrosos se depositan en vertederos

específicamente autorizados por la autoridad competente.

- Se comunicará a la Jefatura de Obras el estado de la gestión de residuos en la

obra, para que en su caso se adopten las medidas necesarias.

Frecuencia: Semanalmente para comprobar que la gestión de los residuos

(manipulación, acopio) se realiza adecuadamente y siempre que sea necesario se

llevaran a cabo las anotaciones y comprobaciones documentales sobre la gestión de

los distintos residuos, de acuerdo a los documentos en vigor.

Información a los trabajadores de normas y recomendaciones

El control de la información a los trabajadores de las normas y recomendaciones para

el manejo de materiales y sustancias potencialmente contaminadoras se llevará a

cabo con las siguientes actuaciones:

- Se controlará el cumplimiento de la programación y planificación de los cursos.

- Se llevará a cabo el examen periódico de la documentación que integra el

curso de formación (prevención de riesgos, calidad y medio ambiente) y

actualización de la misma, en caso necesario.

- Se verificará que la relación de personas que forman parte de los trabajos de

construcción han recibido los cursos programados.


Memoria 190

- Se comprobará que los carteles indicativos sobre medidas de seguridad y

protección al medio ambiente se encuentran en los lugares especificados.

- Se llevará a cabo el archivo y registro de la asistencia a los cursos de

formación y entrega de documentación a todo el personal.

- Se llevará a cabo el archivo y registro de fichas de seguridad de materiales y

sustancias potencialmente contaminadoras.

- Se comunicará a la Jefatura de Obras de que todo el personal ha recibido la

formación pertinente; y en caso de nuevas incorporaciones, o renovación del

curso indicar fechas previstas a la realización del mismo de manera

programada.

Frecuencia: Anual y siempre que se incorpore una nueva persona a los trabajos

relacionados con la construcción del Proyecto; y exista la necesidad motivada, de

impartirlo de nuevo a todo el personal, por cambios normativos, o incorporación de

materiales y sustancias potencialmente contaminadoras no previstas.

Estacionalidad de los trabajos y permeabilidad del territorio

La vigilancia del cumplimiento de las condiciones sobre estacionalidad de los trabajos

y permeabilidad del territorio se llevará a cabo con las siguientes actuaciones:

Diariamente siempre que se realicen obras para la construcción de las infraestructuras

asociadas al Proyecto se comprobará visualmente el estado de las pistas de trabajo y

que no existen interrupciones ni obstáculos en los servicios existentes, así como que

estos funcionan durante los trabajos de construcción.

Cumplimiento de las medidas de protección contra incendios

La vigilancia del cumplimiento de las medidas de protección contra incendios se

llevará a cabo con las siguientes actuaciones:


Memoria 191

- Se comprobará semanalmente que los equipos y carteles contra incendios

están operativos y se encuentran en las zonas previstas.

- Asimismo, se verificará que las zonas con potencial riesgo de incendio están

exentas de materiales, distintos a los originariamente previstos, que puedan

originar una potencial combustión.

- Se visualizarán las distintas zonas de trabajo para comprobar que no se

encienden fuegos en lugares no acondicionados para tal fin.

Informes

Semestralmente se elaborará un informe sobre el Programa de vigilancia Ambiental

del Proyecto. En situaciones especiales, cuando se presentan circunstancias o

sucesos excepcionales que impliquen deterioros ambientales o situaciones de riesgo,

se emitirá un informe especial que recoja el alcance, las actuaciones cometidas, el

seguimiento de dichas actuaciones, y el control del suceso de riesgo ambiental que

potencialmente pueda darse hasta volver a la situación de operación normal de la

construcción del Proyecto.

5.2 Fase de Funcionamiento

El Programa de Vigilancia Ambiental propuesto para el funcionamiento de las

instalaciones del Proyecto está íntimamente ligado a la vigilancia ambiental que se

lleva a cabo actualmente en la Refinería y comprende el control y seguimiento de los

aspectos medioambientales más importantes asociados al funcionamiento de las

instalaciones:

- Contaminación atmosférica.

- Impacto por funcionamiento de torres de refrigeración.

- Impacto por generación de olores.

- Contaminación acústica.

- Contaminación de las aguas superficiales por el vertido.

- Contaminación del suelo y las aguas subterráneas.

- Gestión de residuos.


Memoria 192

Control y Seguimiento del impacto ambiental producido por las torres de

refrigeración

El objeto de este programa de control es comprobar los efectos ambientales

producidos por las torres de refrigeración de la instalación. Para ello se llevarán las

siguientes actuaciones:

- Verificación de la altura y extensión de los penachos de vapor.

- Determinación de la deposición de sales en el entorno de las torres de

refrigeración.

El programa se desarrollará anualmente, mediante cuatro campañas de medida, una

en cada estación del año.

a) Verificación de la altura y extensión de los penachos de vapor:

La verificación de la altura y extensión de los penachos se llevará a cabo mediante

fotografías que permitan determinar sus dimensiones y dinámica de la formación; para

ello se registrarán las condiciones meteorológicas durante cada una de las campañas

y los parámetros de operación de las torres de refrigeración.

b) Determinación de la deposición de sales en el entorno de las torres de refrigeración:

La vigilancia de la deposición de sales producida por las torres de refrigeración de la

instalación se llevará a cabo mediante un programa de toma de muestras mediante

captadores de partículas sedimentables en un radio de 300 a 500 m en torno a las

torres de refrigeración. Dicho programa se realizará durante el primer año posterior a

la entrada en funcionamiento del Proyecto.

5.3 Fase de desmantelamiento

Una vez que la vida útil de la torre de refrigeración ha llegado a su fin, se procede a

desmantelar el sistema. Este desmantelamiento también se ve sujeta al Programa de

Vigilancia Ambiental pues es necesario e importante el control y el seguimiento de

dicha actividad para el correcto reciclado y/o procesado de los diversos elementos que

conforman el conjunto del sistema de agua de refrigeración


Memoria 193

Para ello vamos a tener en cuenta:

- Estudio y elección de la manera idónea de reciclado o procesado para cada

elemento o equipo por separado.

- Control de que esto se haga de la manera prevista.

- Control de que no se vierta ningún elemento sobrante al medio natural, por

ejemplo el agua de la balsa.

- Si es necesaria obra gruesa se controlará la correcta ejecución de las distintas

etapas de la restauración paisajística: laboreos superficiales, corrección

edáfica, ahoyado, siembras y plantaciones, instalación de tutores, riegos, etc.

En concreto se revisarán los materiales a emplear para la reposición de la

cubierta vegetal en las zonas a revegetar, incluyendo semillas o plantas, y se

vigilará que efectúen las plantaciones y siembras en aquellos lugares donde

sean necesarias, así como se realizan en el momento adecuado para lograr su

supervivencia y correcto desarrollo.

- Estudio posterior del desarrollo de la zona para ver si es correcto o existe

alguna deficiencia salvable.


Memoria 194


Memoria 195

Parte nº 4 Anejos


Memoria 196


Memoria 197

1 Instrucciones de puesta en marcha

Para la puesta en servicio de la torre se realizarán las operaciones siguientes y en el

orden indicado:

- Alimentación de la torre con el agua a refrigerar.

- Arranque de los ventiladores.

1.1 Alimentación de la torre con el agua a refrigerar

Las bombas de circulación deberán arrancarse manteniendo las válvulas de

alimentación de agua cerradas.

Se abrirán progresivamente las válvulas de alimentación con el fin de evitar los golpes

de ariete, que podrían originar desperfectos en el sistema de distribución del agua.

Si se trata del primer arranque de la instalación, se controlará que el caudal de agua

no sea superior al nominal previsto.

Un exceso del caudal, del orden del 12 al 20% sobre el normal, es generalmente

admisible desde el punto de vista de los materiales. Un caudal de orden superior

puede ocasionar desperfectos al sistema de dispersión o desbordamientos en el canal

de alimentación.

En los casos de torres dotadas de un canal de alimentación situado al interior de las

celdas, un desbordamiento importante desde el mismo, puede ocasionar deterioros en

el relleno.

Para la puesta en marcha de una celda durante el tiempo frío, en que la temperatura

ambiente es cercana o inferior a 0ºC, es absolutamente necesario el no alimentar la

torre mientras que la temperatura del agua de circulación no alcance valores

superiores a los 18ºC.

Por debajo de esta temperatura, existe el riesgo de formación de hielo en el relleno,

que puede ocasionar el deterioro o destrucción del relleno.


Memoria 198

1.2 Arranque del ventilador

Partes eléctricas

En lo referente al motor deberán seguirse las instrucciones del constructor. Sin

embargo durante el primer arranque, se aconseja controlar la regulación de las

protecciones térmicas de la instalación.

Partes mecánicas

Si se trata del primer arranque es conveniente asegurarse ante todo de los siguientes

puntos:

a) Que ningún cuerpo extraño obstaculice la libre rotación del ventilador.

b) Que el nivel de aceite del "carter" del reductor esté en su posición normal.

c) Que el sentido de giro del ventilador es correcto. Este será así: si el ventilador

aspira el aire a través de las celdas.

d) Que en tiempo frío la temperatura del agua en la balsa sea igual o superior a 15ºC.

Después del arranque del ventilador, deberá vigilarse la evolución de la temperatura

del agua a la salida de la balsa y seguir los consejos incluidos en el apartado

"funcionamiento durante el invierno".

Una vez controlados los puntos a,b,c, y d se puede proceder al arranque del

ventilador. En el caso del primer arranque conviene medir la potencia absorbida por

cada ventilador.

Si es necesario puede corregirse la potencia absorbida modificando el ángulo de

calado de las palas del ventilador, esto se hará con las medidas de seguridad

necesarias como que estén los cubículos del centro control de motores

desenergizados.

Por razones inherentes a la fabricación de este tipo de ventiladores, pueden existir, en

efecto, ligeras diferencias entre los rendimientos obtenidos de las curvas teóricas del

constructor, y la realidad.


Memoria 199

En tiempo frío, y antes de un nuevo arranque del ventilador, deberá controlarse si

durante el tiempo de parada no se han producido acumulaciones de hielo en la virola,

que obstaculicen la libre rotación de las palas del ventilador, que pudiesen ocasionar la

rotura de las mismas.

Después de cualquier modificación en las conexiones de los motores eléctricos deberá

comprobarse el sentido del giro del ventilador, de no hacerse, y si el sentido de giro no

es correcto podría dañarse seriamente el grupo mecánico incluso las palas. De modo

general cuando, por razones de mantenimiento o de reparación, ha sido necesario

desmontar parte del equipo mecánico, conviene verificar todas las operaciones del

control, como si se tratase de la primera puesta en marcha del equipo.

Parada de la torre

Para la parada de una celda es suficiente desconectar el ventilador y cerrar la válvula

del agua de alimentación. En tiempo frío deberá controlarse que la válvula en cuestión

está perfectamente cerrada y estanca.

Si no sucede así el caudal del agua existente, aunque sea pequeño, puede ocasionar

una acumulación de hielo en los sistemas de distribución y relleno, y deteriorar los

mismos.

1.3 Funcionamiento durante el invierno

Independientemente de las precauciones a tomar durante el arranque o parada de las

celdas (mencionadas anteriormente en los apartados 1 y 2) existen otras importantes

instrucciones que deben respetarse cuando las celdas funcionan con temperaturas del

ambiente exterior por debajo de 0ºC.

De modo general, es absolutamente necesario evitar que la temperatura del agua a

refrigerar descienda suficientemente por debajo de valores para los que existan

riesgos de formación de hielo en el relleno, que ocasionaría, por el exceso de peso, el

deterioro o incluso destrucción del mismo.


Memoria 200

En todas las torres ciertas zonas se enfrían mejor que otras, lo que origina que la

temperatura del agua en dichos lugares sea de 5 a 8ºC, inferior al valor medio del

agua a la salida de la balsa.

Los lugares más expuestos son las entradas de aire.

Es de señalar que para las torres de tiro inducido el lado expuesto al viento será más

sensible a la formación de hielo.

Por otra parte si, por efecto de suciedad acumulada, existen ciertas toberas

obstruidas, se originaría un reparto desigual de agua en la celda, lo que originará

superiores enfriamientos en las zonas de caudal débil.

De todo lo anterior resulta que en la práctica y para ambientes por debajo de 0ºC

pueden aparecer formaciones de hielo en la torre, cuando la temperatura del agua fría

es de aproximadamente 6/8ºC.

Para evitar este riesgo, deberán tomarse las siguientes precauciones:

En primer lugar las lecturas de la temperatura ambiente y la temperatura de salida

deberán efectuarse sistemáticamente y regularmente con el fin de poder decidir la

maniobra conveniente.

Al principio una lectura cada hora puede ser suficiente y la práctica dirá si esta

frecuencia debe ser aumentada o si, al contrario puede reducirse.

Desde el mismo punto de vista se tendrá en cuenta que una disminución de la carga

térmica tiene el mismo efecto que la disminución de la temperatura ambiente. De ahí la

importancia de la lectura de la temperatura de salida.

En la práctica, para evitar los accidentes en período frío, puede actuarse sobre dos

elementos fundamentalmente: caudal del agua que atraviesa las celdas y caudal de

aire impulsado por los ventiladores. A continuación examinaremos la pauta a seguir

para algunos casos típicos.

Con estas pautas a seguir, que resumen el conjunto del problema, no será difícil al

cliente el definir las maniobras que le convienen para mantener la instalación en

perfecto estado.


Memoria 201

Para la temperatura ambiente </= 0ºC el cliente dispone de una gama de maniobras

que le permitirán mantener T.S. por encima de +12ºC.

a) Cuando temperatura de salida desciende a +12ºC, parar el ventilador nº 1 y

después los restantes, si es necesario.

b) Si en esta situación la temperatura de salida llega de nuevo a +12ºC es

indispensable parar una celda, conduciendo el agua directamente a la balsa. Esta

operación se continuará con las restantes, si es necesario.

Esta situación se presentará únicamente cuando no existe carga térmica y, como ya

hemos indicado, en estas condiciones no debe trabajar una torre en época de fríos.

Lo expuesto anteriormente es válido para cualquier número de celdas.

Si después de haber disminuido la temperatura de salida comienza a subir y alcanza el

límite superior admisible, se procederá en el sentido inverso arrancando el elemento

parado en primer lugar, y comprobando después de cada maniobra que la temperatura

de salida no desciende del límite de +12ºC.

Se continuará del mismo modo hasta que toda la instalación esté en funcionamiento

normal.

Puntualizaciones generales

Las instrucciones anteriores han sido condensadas lo más posible, y están destinadas

a asegurar un buen funcionamiento de la torre.

Ellas no pueden, sin embargo, reemplazar enteramente la conducta inteligente de un

operador que tenga un buen entendimiento del "por qué" de estas instrucciones y que

tenga igualmente en cuenta los consejos siguientes:

a) Regularmente, y siempre antes del invierno, conviene comprobar que la distribución

de agua está en buen estado y ninguna tobera está obstruida.

b) El valor de +12ºC indicado anteriormente, resulta de la experiencia sobre

muchísimas torres en servicio. Es, sin embargo un valor máximo, siendo posible,

vigilando cuidadosamente la torre durante los primeros inviernos, llegar a un valor de

regulación de algunos grados inferior al indicado de 12ºC.


Memoria 202

c) El respeto de las instrucciones de servicio no excluye una frecuente inspección de la

torre en las épocas frías, y toda aparición de hielo debe conducir a las maniobras

descritas anteriormente, incluso si, en contra de lo esperado, ello sucede antes del

límite de temperatura mencionado.

d) Si por cualquier razón, como una falsa maniobra, o el no haber respetado las

instrucciones precedentes, se producen formaciones importantes de hielo sobre el

relleno, está terminantemente prohibido utilizar medios mecánicos para hacerlas

desaparece.

Está igualmente prohibido el intentar fundir el hielo haciendo girar los ventiladores en

el sentido inverso al normal.

En el caso que nos ocupa, el único método válido consiste en parar simplemente uno

o varios ventiladores y dejar fundir lentamente el hielo, por la acción del agua caliente

que alimenta la torre.

Siguiendo estos sencillos parámetros de puesta en marcha y los correspondientes al

correcto mantenimiento del sistema que se tratan en el pliego de condiciones

generales y económicas lograremos conseguir el rendimiento óptimo del sistema así

como disminuir los posibles fallos que pudiera tener.


Memoria 203

2 Recursos

En este apartado ss comentan las distitntas herramientas utilizadas para la realización

del proyecto:

Microsoft office:

Microsoft Word: elaboración de textos.

Microsoft Excel: utilizado para la elaboración de cálculos y tablas.

AutoCAD

Herramienta de diseño asistido por ordenador con el que se han realizado los planos.

Flowselex

Software de la empresa de bombas Flowserve para la elección de la bomba óptima en

función de nuestras necesidades.

Howden Cooling Fan selection software

Software de la empresa de ventiladores Howden para la elección del ventilador óptimo

en función de nuestras necesidades.

Esindus selection

Software de la empresa Esindus para la elección de la torre de refrigeración adecuada

para nuestras demandas. Se ha utilizado para contrastar información.


Memoria 204

Psicrométrico

Software desarrollado por la Universidad Politécnica de Valencia, en el que se

describen y representan los diferentes diagramas psicrométricos comprendidos en el

CTI (Cooling Technology Institute), a partir de una serie de variables. Se ha utilizado

para representar el diagrama psicrométrico propio de las condiciones de la instalación.


Memoria 205

3 Datasheets

En este capítulo se adjunta la documentación aportada por distintos proveedores

después de su análisis y estudio para el sistema que se proyecta.

PROJECT DATA

Client :

End User :

Project Name :

Project Number :

Date :

PRICE DATA

Price Log Index :

Fan Power Cost :

Pumping Cost :

STRUCTURAL DESIGN CONDITIONS

Design Wind Pressure :

Seismic Factor :

Fan Deck Load :

Minimum wall thickness :

Minimum rebar diameter :

MATERIAL

Structure :

Fan stack :

Accessories :

Header :

Inlet sleeve :

Mechanical equipment support :

Lubrication line :

Film fill sheet thickness :

External ladder :

Handrails :

Stairway :

Internal ladders & walkway :

Header supports & hardware :

Lateral strapping :

Grids wire & clamps :

Mechanical equipment hardware :

Fan stack hardware :

OPTIONS

Erection :

Fill assembly in workshop :

Louvers :

Two speed motors :

FRP fire retardant (stack) :

Lightning protection system :

Water noise attenuation device :

Number of external ladder :

Number of stairways :

GENERAL TOWER CHARACTERISTICS

Cell / Air inlet Arrangement :

Basin depth :

Height of curb above ground :

Tower length :

Number of cells :

Number of groups :

Cell length (air inlet) :

Cell width :

Air inlet height :

Fan deck height :

Fan Stack supplier :

Fan stack height :

Diffusor height :

Fan type :

Fan diameter :

Number of blades :

Blade pitch angle :

Rotation speed :

Tip speed :

Shaft supplier :

Shaft model :

Gearbox supplier :

Gearbox model :

Gearbox reduction ratio :

Motor supplier :

Nominal motor power :

Nominal motor speed :

Motor Service Factor :

Number of tiers :

Fill type :

Fill height (average) :

Height of lower tier :

Height of upper tier :

Distribution center line :

Distribution Type :

Central header/Inlet sleeve diameter :

Central header/inlet sleeve per cell :

Sprayers/lateral :

Lateral pitch :

Lateral diameter :

Laterals/cell :

Drift eliminator type :

Sprayer type :

Sprayer pitch :

STRUCTURAL GEOMETRY

External flume internal width :

External flume internal height : Flume is sized to accept 120 % of cell nominal flow

Rev no :

ADDAX

kN/m²

kN/m²

m

mm

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

mm

mm

Deg

rpm

rpm

KW

m

m

0.00

0.00

YES

NO

NO

NO

NO

12

m/s

2

QVRD2

LRA65

12

JAVIER HIDALGO

XXXX 1

19-apr-2012

10

500.00

500.00

1.0

0.00

3.0

CONCRETE

ARROU

Epoxy Coated

SS316

SS316

HDGS

HDGS

Concrete

HDGS

SS316

HDGS

1

1

In Line / Closed Ends

1.50

0.50

61.10

6

10.00

10.00

3.03

8.70

2.20

0.00

VSH ENF

7.030

9

11.9

164.6

60.6

HANSEN

9.0

ABB

132

CLEANFLOW+

4.00

2.00

3.33

5.33

6.23

600

1

150

0.83

FRENCH - Bolted

0.83

1.00

1500

10

Internal Header

FRP

Waves 45

FRP

SS304

SS304

NO

0.30 mm

NO

EUR

EUR

Fan selection must be checked

check thermal rating with supplier

WARNINGS :

VELOCITY IN DRIFT TOO HIGH, CHANGE TO WAVE 25.

Page1

4000 Hz2000 Hz 8000 Hz1000 Hz500 Hz250 Hz125 Hz63 Hz

Total LpA :

LpA from motors :

LpA from casing :

LpA from air outlet :

LpA from air inlet :

Sound Pressure Levels at Reception Point

Height of ground above curb (Hc) :

Height above ground (Hp) :

Distance to transversal tower axis (Yp) :

Distance to air inlet (Xp) :

Reception point

NOISE SOUND PRESSURE LEVEL

4000 Hz2000 Hz1000 Hz500 Hz250 Hz125 Hz63 Hz

Sound Power Spectrum dB(A)

8000 Hz

Sound pressure calculations are based on ISO 9613

Spectrum values are for information only

Tolerance on Sound Values +/- 2dB(A)

Total LwA :

LwA of motors :

LwA of casing :

LwA of air outlet :

LwA of air inlet :

Cooling Tower Sound Power Level

LwA of one motor :

LwA of one gearbox :

Lwa of one fan :

Equipment Sound Power Level

NOISE SOUND POWER LEVEL

Fill :

Rain zone :

Additional at inlet :

Inlet :

Louvers :

Pressure drop

Fill efficiency derating factor :

Spray zone :

Fill :

Rain zone :

Efficiencies

Fill blockage ratio :

Dry air outlet enthalpy :

Dry air outlet density :

Dry air inlet enthalpy :

Dry air inlet density :

Total dry air mass flow :

Inlet air density :

Drift losses :

Evaporation rate : Water distribution pressure drop multiplier :

KaV/L :

L/G :

Fill pressure drop multiplier :

Fan air velocity :

Inlet air velocity (gross) :

Fill air velocity :

Specific waterflow :

Total Static :

Motor slip :

Wind effect :

Outlet air density :

Outlet air temperature :

Fan total efficiency :

Fan static efficiency :

Fan total pressure :

Fan static pressure :

Fan airflow :

Diffusor recovery :

Pumping head above basin curb :

Static head above basin curb :

Drift eliminators :

Total absorbed power :

Required motor power at 0° deg. C / 32°F :

Absorbed power per motor :

Spray zone :

Tower capability :

Effective cold water temperature :

OPERATING DATA

Total Pressure Drop Multiplier :

Total Efficiency Multiplier :

Thermal wind velocity :

Site elevation :

Atmospheric Pressure :

Relative Humidity :

Inlet Dry Bulb Temperature :

Inlet Wet Bulb Temperature :

Additional inlet pressure drop :

Tower Capability/Delta :

Design Cold Water Temperature :

Design Hot Water Temperature :

Water Salt Content (TDS) :

Waterflow :

THERMAL DATA

Sound Pressure Spectrum dB(A)

m³/h

ppm

deg. C

deg. C

deg. C

%

mb

m

VH

%

KW

KW

KW

m

m

m³/s

Pa

Pa

%

%

deg. C

deg. C

Kg/m³

%

m³/h/m²

m/s

m/s

m/s

%

%

Kg/s

Kj/Kg

Kj/Kg

%

%

%

Pa

Pa

Pa

Pa

Pa

Pa

Pa

Pa

Pa

Pa

m

m

m

m

(at motor shaft)

(at motor shaft)

(at motor shaft)

(at header/sleeve inlet)

(at header/sleeve inlet)

1.073

1971

1.055

71.9

0.960

175.1

5.2

84.8

10.0

0.000

21.708

0.000

15.036

118.084

27.554

14.085

0.000

4.590

201.056

1.23

90.8 98.0 98.9 104.7 109.6 110.4 110.2 108.1

95.7 103.8 106.3 108.9 109.4 103.6 99.7 94.0

63.5 70.5 71.4 76.9 81.6 82.4 82.0 79.3

242.353

96.9 104.8 107.0 110.3 112.5 111.3 110.6 108.2

%/deg. C

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

685.08

936

69.9

27.37

23.00

10 000

0

45.00

28.00

100.00

3.00

1.00

1.00

0.00

28.00

100.0

107.0

117.7

641.7

6.83

6.97

342.0

201.056

67.0

80.7

39.77

1.011

16.67

3.26

5.15

8.81

1.396

2.518

2.51

0.0047

1.160

0.995

1.000

1.030

106.6

89.5

82.0

116.2

114.3

68.0

89.8

118.4

2.50

0.00

1.50

-0.50

88.0

67.3

37.3

58.5

88.1

deg. C

m/s

Kg/m³

Kg/m³

Kg/m³

If tolerences on noise

mesurements are ALLOWED,

all noise levels can be

reduced by 2dB(A)

PaAdditional at Outlet x 1.2 :

0.000

Outlet air velocity :

m/s 8.810

VHAdditional outlet pressure drop :

Wid version : 2.7.4 Core date : 19/01/11 Price Database date : 10 of 29/02/2012

Page2

SPRAYER AMERICAN TYPE

Product

Sprayer for hot/cold water in counterflow applications

Scope of application

Mechanical draft Counterflow cooling towers, either natural or forced draft.

Natural draft Counterflow cooling towers

Material specification

www.esindus.es

[email protected]

Advantages

Light and tense structure.

Good fouling resistance.

Non clogging

Gravity (non high pressure required)

Support American

Type model 201.02.001

Splash Plate 201.02.005

Support Ring 201.02.006

Nozzle 201.02.004

Material ACETAL ACETAL PS CHOC PP

Colour dark grey to black dark grey to black dark grey to black several

ESINDUS S.A.

DISPERSOR FRANCES

Producto

Dispersor para agua caliente/fría en aplicaciones de flujo en contracorriente.

Montaje

Tubos de PVC: anillo pegado + roscachapa

Coelctores de acero: Atornillado

Otros: Con dos flejes (uno en cada extremo del anillo).Montaje:

Alcance de aplicación

Torres de refrigeración de tiro mecánico en contracorriente, ya sea en tiro natural o tiro mecánico.

www.esindus.es

[email protected]

Advantages

Light and tense structure.

Good fouling resistance.

Non clogging

Gravity (non high pressure required)

Support American

Type model 201.02.001

Splash Plate 201.02.005

Support Ring 201.02.006

Nozzle 201.02.004

Material ACETAL ACETAL PS CHOC PP

Colour dark grey to black dark grey to black dark grey to black several

ESINDUS S.A.

• Los arrastres son las gotas de agua de proceso, conducidas a la atmósfera en el caudal de aire, a su paso desde las entradas hasta la salida de la torre.

• Los separadores de gotas de ondas sinusoidales ESINDUS-HAMON, disminuyen drásticamente los arrastres, ofreciendo muy baja resistencia al paso de aire y por tanto muy baja pédida de carga.

• Los separadores están montados en paquetes de fácil manipulación.

Ondas de PVC con espaciadores a 45 y 25 mm

INTERNOS TORRES REFRIGERACIONSEPARADORES DE GOTAS

• Están fabricados en un material autoextinguible (PVC), y con una

ESINDUS, S.A. Avda. Manoteras S/N

Calle 3 28050 Madrid

ESPAÑA

www.esindus.es

Tel : +34 01 767 09 66

Fax : +34 91 767 12 40

[email protected]

Especificación técnicaOndas PP 45 Ondas PP 25

Tamaño típico de los paneles

2000 X 500 X 177 mm or4000 x 500 x 177 mm

Tamaño típico de los paneles 2000 X 500 X 177 mm or4000 x 500 x 177 mm

Paso entre ondas 45 mm Paso entre ondas 25 mm

Peso típico 11 kg/m² Peso típico 20 kg/m²

Eficiencia típica 0.01 %(% arrastre sobre el caudal nominal)

Eficiencia típica 0.001 % (% arrastre sobre el caudal nominal)

Material Ondas PVC Material Ondas PVC

Material Espaciadores PP Material Espaciadores PP

Marzo 2007

• Están fabricados en un material autoextinguible (PVC), y con una forma constructiva de fácil limpieza, que impide el crecimiento biológico y los depósitos orgánicos, minimizando el riesgo de legionelosis.

SEPARADORES DE GOTASDE ONDAS

Producto

Paquete de ondas de separadores de gotas conforma doble « S ». Rígidos formados por ondas dePVC a diferente distancia según rendimiento yclips distanciadores.

Principales aplicaciones

Reducción de arrastres en aguas industriales, agua de mar.

Lavado de gases.

Especificación de las ondas

ESINDUS, S.A.

Avda. Manoteras 42

28050 Madrid España

tel: 34 91 767 09 66fax : 34 91 767 12 40

Datos técnicos

Altura de onda 17 cmLargo estándar según proyectoAncho estándar 450 mmAltura estándar 1 lecho 22 cm (incluso clip)

2 lechos 44 cm (incluso clips)

Rendimiento tipo (se verifica en cada proyecto)

•1 lecho a 45 mm 0.01% caudal •1 lecho a 25 mm 0.001% caudal•1 lecho a 20 mm ó•2 lechos (45+25) 0.0005% caudal

Ventajas

Estructura ligera y rígida.

Buena resistencia al ensuciamiento

Buen comportamiento con ultra-violetas.

Buen comportamiento frente a hidrocarburos.

Fácil limpieza

Material PVC - - -

Clase fuego M2 - - -

Máx. Tª de agua 58°C - - -

Color blanco-gris claro - - -

DIV

ISIO

N D

E T

OR

RE

S D

E R

EF

RIG

ER

AC

ION COMPARATIVA RELLENOS

(a) : relleno laminar, 12 mm corrugado inclinado (d) : ANTIFOULING, 20mm vertical

(b) : relleno laminar HAMON SNCS20, 20 mm vertical (e) : TR40V, 20mm vertical perforado

(c) : 3F (CleanFlow Plus), 18 mm vertical (f) : Parrillas de Goteo

Concentración de sólidos en suspensión en el circuito (ppm)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Goteo parrillas (f)

Laminar perforado

(TR40)(e)

Laminar HAMON

SNCS20 (b)

Laminar tipo (a)

Riesgo bajo

aceptable

Alto riesgo

RIESGO DE ENSUCIAMIENTO :

Laminar 3F

(CleanFlow+)(c)

Laminar muy bajo

ensuciamiento

(ANTIFOULING)(d)

RELLENO ANTIFOULING CLEANFLOW+

Producto

Paquete de estructura alveolar formado por hojastermoformadas (de PVC rígido) pegadas.


Refrigeración de aguas industriales, agua de mar o con elevada carga de sólidos en suspensión.Decantación lamelar.Lavado de gases.

Especificación del material

ESINDUS, S.A.

Avda. Manoteras S/N Calle 3 28050 Madrid España

tel: 34 91 767 09 66fax : 34 91 767 12 40

Datos técnicos

Altura de onda 18 mmLargo estándar 2032 mmAncho estándar 500 mmAltura estándar 1000 mm

Tasa de vacío > 95%Superfície específica 137 m2/m3 +/- 5%Peso/m3 23 à 56 kg/m3

Ventajas





Material PVC PVC ABS PVC

Clase fuego M2 - - M1

Máx. Tª de agua 58°C 71°C 80°C 62°C

Color gris-negro gris-negro gris-negro blanco-gris claro

RELLENO ANTIFOULING

Producto



Refrigeración de aguas industriales.Decantación lamelar.Lavado de gases.


ESINDUS, S.A.


tel: 34 91 767 09 66fax : 34 91 767 12 40

Datos técnicos



Resistencia Sólidos 100 ppm continuoSuspensión 350 ppm picos

Ventajas





Material PVC PVC ABS PVC

Clase fuego M2 - - M1

Máx. Tª de agua 58°C 71°C 80°C 62°C


Relleno SNCS20


Producto



Refrigeración de aguas industriales.Decantación lamelar.Lavado de gases.

Clase fuegp M2 - - M1

Max. Tª agua 58°C 71°C 80°C 62°C


ESINDUS, S.A.


tel: 34 91 767 09 66fax : 34 91 767 12 40

Datos técnicos



Resistencia Sólidos 50 ppm continuoSuspensión 100 ppm picosResistencia al fuego: autoextinguible

Ventajas





ATENUADORES DE RUIDO PARA BALSAS

www.esindus.es

[email protected]

Los atenuadores SINDUS Slanted Platesreducen el ruido generado por el impacto dela lluvia de gotas que caen a la balsa. Estánsituados en la balsa, justo por encima delnivel del agua. Las gotas de agua impactancontra las placas inclinadas de suerte aminimizar el ruido. El agua escurresuavemente hacia la balsa. La atenuacióntípica del ruído provocado por la lluvia degotas se estima entre 5 a 8 dB(A),dependiendo del flujo del agua específico. Sepuede conseguir una atenuación adicionalinstalando un film de plástico sobre lastablas. (Enkamat)

• El perfil y el espesor garantizan una granrigidez, permitiendo así separaciones ampliasentre los soportes, de manera a evitarvibraciones ruidosas que podrían generarsepor el impacto de las gotas.

• Se instalarán las placas paralelamente a ladirección del flujo del aire.

• Se asemblarán las placas con espaciadorespara cubrir el 100% del área de la lluvia degotas.

• Los espaciadores podrán ser fácilmentedesmontados y sustituidos sin daños,permitiendo un fácil acceso a cualquier partede la balsa (limpieza de la misma).


Planos 1

Índice de Planos

Pág.

Parte nº 1 Planos 3

1 Lista de planos 5

2 Planos

2.1 Diagrama de bloques 6

2.2 Diagrama de flujo de procesos 7

2.3 Plano de implantación 8

2.4 Plano de la torre de refrigeración en detalle 9


Planos 2


Planos 3

Parte nº 1 Planos


Planos 4


Planos 5

1 Lista de planos

Nº de plano Tag Título

Plano 1 1 Diagrama de bloques

Plano 2 2 Diagrama de flujo del proceso

Plano 3 3 Plano de implantación

Plano 4 4 Torre de refrigeración en detalle


Pliego de condiciones 1

Índice del pliego de condiciones

Pág.

Parte nº 1 Pliego de condiciones 3

1 Pliego de condiciones generales y económicas 5

1.1 Mantenimiento preventivo 5

1.2 mantenimiento de la calidad del agua 6

1.3 Incrustaciones para el mantenimiento del sistema 11

1.4 Normativa 17

2 Pliego de condiciones técnicas y particulares 29



Parte nº 1 Pliego de

condiciones



1 Pliego de condiciones generales y económicas

En este apartado quedan reflejados las exigencias, los requisitos y las condiciones que

debe cumplir la torre de refrigeración.

Las torres de refrigeración para funcionar apropiadamente y aumentar todo lo posible

su vida útil, necesitan una serie de operaciones de mantenimiento tanto preventivo

como correctivo. Este mantenimiento es muy importante debido al desgaste que sufren

las mismas por estar situadas a la intemperie, vulnerables ante condiciones

climatológicas adversas.

Este mantenimiento preventivo, sencillo en cuanto a actuación se refiere, conservará

en buen estado la torre de refrigeración así como los equipos asociados suponiendo

un ahorro energético, de vida útil y de gasto posterior en mantenimiento correctivo.

Comúnmente este mantenimiento preventivo lleva asociado una serie de operaciones

higiénico sanitarias debido a la posible aparición de agentes bacteriológicos como

puede ser la legionella.

Este conjunto de operaciones, por su relevancia, están reguladas por normativa

nacional y comunitaria.

1.1 Mantenimiento preventivo

Como hemos comentado anteriormente este tipo de mantenimiento es fundamental en

el correcto desarrollo de un complejo industrial y más concretamente en el correcto

funcionamiento de una torre de refrigeración. Esto es así porque se previenen posibles

futuros daños graves que llevaría al paro total de la torre o a grandes inversiones para

su solución.

Para la correcta realización debemos fijarnos en los protocolos de mantenimiento

indicados por cada uno de los fabricantes de los que tengamos equipos o elementos y

ceñirnos a los mismo a raja tabla en cuanto a actuación y periodicidad para prevenir

incidencias mayores.

Este mantenimiento deberá ser mecánico, eléctrico y de control de la calidad del agua,

del que ahora se expone más en detalle.



1.2 Mantenimiento de la calidad del agua

El agua es un disolvente, de ahí que todas las aguas naturales contengan en mayor o

menor proporción sólidos y gases disueltos o en suspensión y cuya presencia es

causa de graves problemas para la industria, tales como incrustaciones o la corrosión.

El agua es un medio óptimo para la proliferación de materia orgánica de tipo biológico,

que pueden contaminar fuertemente los circuitos.

De esto se deduce que resulta necesario un tratamiento químico del agua, para

controlar todas las variables que intervienen en los procesos antes citados y que

pueden conllevar problemas en cuanto a la disminución del rendimiento o posible fallo

del sistema.

Un punto muy importante en el diseño de la torre de refrigeración y en su posterior

control es conocer la calidad y cantidad del agua de aporte. En este proyecto la

cantidad queda reflejada en el apartado de balance de agua, en cálculos y la calidad,

después de realizar el estudio físico-químico correspondiente en las bases de diseño.

Esto nos dará a conocer la calidad de agua con la que estamos tratando, que en

nuestro caso podemos hablar una buena calidad del agua que con un simple

mantenimiento obtendremos y mantendremos las condiciones óptimas de diseño.

Los parámetros fundamentales a estudiar en el agua por sus posibles efectos

negativos en la instalación son:

Temperatura.

Ph, valor analítico que indica la acidez del agua. El 7 es ph neutro, los valores

superiores corresponden a aguas básicas o alcalinas y los valores inferiores a

agua ácidas.

Dureza, suma de las concentraciones de calcio y magnesio expresadas ambas

en miligramos por litro de carbonato cálcico (mg/L). También es muy frecuente

expresar la dureza como grados franceses, ingleses o alemanes.

Conductividad, capacidad de un agua de producir electricidad. Se expresa en

microsiemens / cm (μS/cm).

Alcalinidad, medida de las concentraciones de iones en el agua que

reaccionarán para neutralizar un ácido. La mayoría de estos iones corresponde



a la presencia de los bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos que pueden estar

en la forma de HCO3-, CO3 2- u OH-. Usualmente se expresa en ppm de

CaCO3. Las aguas que tienen valores de alcalinidad altos son consideradas

indeseables debido a la dureza excesiva y la elevada concentración de sales

de sodio. Las aguas con valores de alcalinidad bajos son susceptibles desufrir

acidificación.

Turbidez, propiedad de un líquido para dejar pasar la luz debido a la presencia

de sólidos en suspensión. Su valor se expresa en unidades nefeloménicas de

formalina (UNF).

Sólidos en suspensión, comprenden todas aquellas sustancias que están

suspendidas en el seno de un agua y no decantan de forma natural. Se

componen de sustancias y restos minerales y orgánicos de diversa

procedencia.

Los problemas que puede causar el agua debido a una alteración de uno o varios

parámetros descritos con anterioridad son: corrosión, incrustaciones,

microorganismos y fangos.

Corrosión

Desde el punto de vista físico, los fenómenos que se producen en las áreas catódicas

y anódicas pueden interpretarse como un proceso de transporte, determinado por un

potencial electroquímico entre ambas regiones.

Si las zonas activas se distribuyen homogéneamente la corrosión será continúa. Si,

por el contrario, la corrosión aparece en puntos localizados, se debe a que las zonas

activas se han concentrado en zonas limitadas, muy definidas.

Las causas principales de corrosión son:

Bajos valores de pH.

Alto contenido en oxígeno.

Variación del contenido de oxígeno por efecto de la temperatura.

Contacto directo entre metales diferentes.

Características corrosivas del agua (LSI).



Cuando en un punto del circuito se encuentran en contacto dos metales, el más

electropositivo químicamente actúa como ánodo, con lo que se inician o aceleran las

reacciones de corrosión; también son fuente de potencial galvánico en una torre:

Las incrustaciones.

Los depósitos de fangos.

Las diferencias de temperaturas.

Las diferencias de velocidad de flujo de agua.

Las diferencias de concentración.

Las diferencias de estructura cristalina en un mismo material.

El control de la corrosión se puede hacer bloqueando de alguna manera las superficies

eléctricamente activas, evitando la formación del dipolo electrolítico, sin más que

añadir un compuesto químico adecuado que se comporta como inhibidor de la

corrosión. Son de dos tipos:

Inhibidores catódicos. Forman una capa protectora que evita el contacto del

oxígeno con el material.

Inhibidores anódicos. Forman una capa protectora, a nivel molecular con el

propio material, que evita el transporte del material al agua.

Los inhibidores se clasifican en:

Metálicos:

Zinc, acción catódica.

Cromatos, acción anódica.

Compuestos de molibdeno, acción anódica.

No metálicos

Fosfatos acción dual en función de la concentración

Polifosfatos acción catanódica.

Silicatos acción catanódica.

nitritos acción anódica.



Inhibidores orgánicos

Se usan en el caso de aleaciones amarillas (cobre, latón, ect.) son azoles que actúan

por filmación.

Incrustaciones

La principal causa son los bicarbonatos de calcio y magnesio, que por acción del calor

dan lugar a sus respectivos carbonatos, que por ser muy poco solubles producen

depósitos en el interior de los tubos. También los inhibidores de corrosión a base de

polifosfatos, por efecto del calor o a pH bajo se descomponen dando lugar a sales de

calcio o magnesio insolubles.

El control de las incrustaciones se puede hacer mediante un control del pH, adición de

fosfonatos y polímeros dispersantes, que mantienen en suspensión las partículas

sólidas.

Para conocer la tendencia incrustante o corrosiva del agua, Langelier propuso la

utilización de un índice llamado de saturación, de acuerdo con la fórmula:

IL = pHA – pHS

Donde:

IL: Índice de Langelier o de saturación

pHA: valor del pH medido.

pHS: valor del pH en la saturación, o sea el agua en equilibrio con CO3Ca en estado

sólido.

Cuando IL es cero el agua se encuentra en equilibrio con el CO3Ca, a esa temperatura.

Si IL > 0, el agua se encuentra sobresaturada de CO3Ca, y puede producirse

incrustación.

Si IL < 0, el agua puede disolver más CO3Ca, siendo entonces corrosiva.



Posteriormente Ryznar propuso modificar el índice de saturación por la siguiente

expresión:

IR = 2 pHS – pHA

Donde:

IR: Índice de estabilidad, que resulta siempre positivo.

Si IR > 6,5 el agua tiene tendencia corrosiva.

Si IR < 6,0 el agua tiene tendencia fuertemente incrustante.

El cálculo del pH de saturación se hace según:

pHS = (9,3 + n1 + n2 ) – (n3 + n4)

Siendo:

n1: Factor de sólidos totales disueltos (ppm).

n2: Factor de temperatura.

n3: Dureza cálcica (ppm de CO3Ca)

n4: Alcalinidad (ppm de CO3Ca)

Fangos

Su origen se encuentra en todos los elementos extraños que pasan al circuito en

forma de polvo, arena, barro, cenizas, etc. a través de las partes abiertas de la torre.

Todos estos sólidos insolubles se van concentrando y se acumulan en las zonas en

las que la velocidad del agua es menor. El control de fangos es difícil y el único

método aplicable consiste en la limpieza mecánica combinada con la limpieza química.

Las impurezas de mayor tamaño quedan retenidas en las rejillas dobles que se sitúan

a la entrada del foso de bombas, mientras que para las impurezas de menor tamaño

se utilizan los filtros de presión que deben ser limpiados periódicamente.



Materia orgánica

La proliferación incontrolada de materia orgánica es causa directa de la disminución en

la eficiencia de las instalaciones al reducir las superficies de transferencia, por otra

parte favorecen y aceleran los procesos de corrosión, por lo que se debe analizar

periódicamente el agua para determinar el tipo y origen de la materia orgánica, así

como las variables que favorecen su proliferación.

La polución orgánica se debe:

Materia biológica: Comprende bacterias, algas, hongos y cualquier otro tipo de seres

vivos. Destaca la legionelosis, de la que hablamos en el siguiente apartado más

detalladamente por su importancia.

Materiales nutritivos: Sirven de alimento a las colonias orgánicas, e incluyen fugas,

aguas negras y cualquier otro producto que pueda ensuciar el agua.

Aire atmosférico: Aporta directamente materia orgánica a través de la torre.

Para combatir la polución orgánica se añaden biocidas de los que puede mencionarse:

El cloro y sus derivados minerales

Los amonios cuaternarios

Los derivados órgano – sulforados.

Se debe evitar el fenómeno del hábito que provoca resistencia, por tanto se debe

evitar tratamientos en continuo, y hacer tratamientos de choque, cuya frecuencia

deberá ser estudiada.

1.3 Instrucciones para el mantenimiento del sistema

Para un correcto mantenimiento del sistema de refrigeración tenemos que tener en

cuenta también el resto de equipos aparte del agua. El mantenimiento a realizar según

el equipo a tratar será:



Balsa

El aire que pasa a través de la torre se lava para eliminar los polvos que arrastra por el

agua en circulación, de modo que se produce una decantación de los mismos en la

balsa de recogida de agua fría, dando lugar a la formación de lodos, que es necesario

retirar con regularidad. La frecuencia de esta limpieza dependerá de la cantidad de

polvo que acompaña al aire.

En general una limpieza por año es suficiente.

En caso de que, además de polvo que acompaña al aire, existan otras aportaciones

sólidas suplementarias (sea por acompañar al agua de aporte, o bien por las

características del circuito), es evidente que se precisará de una limpieza con mayor

frecuencia.

Estructura

En el caso de mantenerse las características del agua apropiadas para cada tipo de

estructura, esta no precisa ningún mantenimiento especial.

Sin embargo el control de la buena conservación de la estructura, permitirá determinar

si son precisas ciertas correcciones sobre las características del agua.

Virolas

Las virolas están sometidas a los esfuerzos de vibración de los grupos mecánicos

(generalmente imperceptibles sin ayuda de aparatos).

Las virolas están compuestas de varias piezas unidas, por lo que es necesario verificar

la fijación como mínimo cada seis meses.

Paredes de cerramiento

Normalmente el cerramiento no requiere ningún mantenimiento especial. Cualquier

rotura que pueda producirse ocasionalmente en el cerramiento deberá ser reparada,

pues, además del inconveniente de la pérdida de agua, la entrada de aire por dichos

huecos perjudica al rendimiento térmico de la torre.



Relleno

De modo general, las causas de deterioro de los rellenos pueden clasificarse como

sigue:

a) Las imputables a la calidad del agua

b) Las imputables a los depósitos y sobrecargas, en particular la formación de hielo en

el relleno.

c) Las imputables a un desbordamiento, cuando la torre está sometida a caudales de

agua superiores a los previstos en su diseño, o bien las debidas a excesos de caudal

en ciertas zonas, como causa de anomalías en el sistema de distribución de agua.

Si estas causas de deterioro son eliminadas, los rellenos no requieren ninguna

atención especial.

Lo anterior no excluye de examinar el estado del relleno aprovechando cualquier

oportunidad de parada de la torre.

No es conveniente pisar el relleno sin planchas de madera preferentemente para

repartir el peso y evitar deformaciones en la superficie.

Distribución y dispersión

La repartición de agua debe ser uniforme sobre toda la superficie del relleno. El buen

funcionamiento del sistema de distribución puede verse afectado por la acumulación

de depósitos y elementos arrastrados (que pueden llegar a la obstrucción completa de

ciertas toberas) o por los desperfectos del dispositivo de distribución o dispersión, lo

que produce concentraciones de agua excesivas en ciertas zonas. Las dos causas de

mal reparto de agua son igualmente dañinas, tanto desde el punto de vista de

rendimiento de la torre, como de la duración del relleno.

En efecto, el hecho de existir un cierto número de toberas obstruidas, origina, de una

parte, un aumento de la altura del agua en el canal (o canales) que puede ocasionar

desbordamientos, y de otra parte, zonas de caudal específico muy reducido, que

favorece, en épocas frías, la formación de hielo en el relleno.

Es necesario mantener los canales, tubos de distribución y toberas dispersoras en

perfecto estado de limpieza.



Los tubos de distribución se pueden limpiar con una manguera de agua a presión

introduciéndola en el tubo por un orificio de un dispersor.

Antes de limpiar las tuberías conviene desmontar los dispersores que están fijados a

los tubos mediante sistema de rosca, lo que a su vez permite la limpieza de las

toberas que pueden estar obstruidas.

En la colocación posterior de estos elementos, deberá asegurarse una buena y sólida

fijación del conjunto.

Puede suceder que después de un cierto tiempo de funcionamiento, los dispositivos de

dispersión sufran desperfectos o que un tubo se agriete o rompa, o incluso que un

tapón de extremidad se desprenda.

Los anteriores desperfectos se pueden ver observando la torre desde las caras de las

entradas de aire por la aparición de concentraciones grandes de agua en ciertas zonas

de la torre.

En resumen, es indispensable el controlar sistemáticamente la uniformidad de la

dispersión de agua.

Cualquier problema en este sentido debe ser corregido de inmediato, por razones de

rendimiento y por el deterioro que puede sufrir el relleno.

Separadores de gotas

El único mantenimiento recomendable es mantener limpios los separadores y eliminar

el musgo, algas o barros que puedan acumularse.

Estas acumulaciones aumentan la pérdida de carga del aire y disminuyen el

rendimiento de la torre.

Si por accidente (o por envejecimiento) los separadores sufren desperfectos, conviene

realizar las reparaciones pertinentes para evitar los arrastres de partículas de agua al

exterior.

Está prohibido pisar los separadores de gotas sin planchas de reparto de carga, lo

normal es circular por la pasarela de acceso al grupo mecánico, si se desea llegar a

zonas alejadas de la pasarela y dependiendo de los trabajos que se vayan a realizar

puede ser necesario levantar los separadores y colocar una plataforma de trabajo.



Transmisión de potencia al ventilador

El reductor, que lleva calado el ventilador sobre su árbol de baja velocidad, va

montado sobre el apoyo situado en el centro de la virola.

El motor se encuentra en el exterior de la virola, sobre la plataforma de la torre, y el eje

de acoplamiento realiza la unión entre el árbol del motor y el árbol de alta velocidad del

reductor.

Los ejes de tipo flotante, que son de una pieza, no precisan de ningún cojinete de

soporte.

Relativo al montaje, regulación, control y mantenimiento de los ejes y sus

acoplamientos, deberán respetarse las instrucciones facilitadas por el fabricante de los

mismos.

Reductor

El tipo de reductor instalado varía según las características técnicas de la instalación.

Indicaremos a continuación algunos consejos y generalidades relativos al

mantenimiento de estos elementos.

Los reductores de pequeña y media potencia son generalmente lubricados por

salpicadura en baño de aceite. Los de potencias superiores llevan, generalmente, una

bomba que asegura la lubricación por riego.

La calidad del aceite varía según el tipo de aparato, en función del tipo de lubricación

(salpicadura o riego), según el índice de reducción, tipo de engranaje, etc. Conviene

en todos los casos el seguir las instrucciones del constructor del reductor.

Si se desea emplear un aceite de marca o características diferentes a las aconsejadas

por el fabricante del reductor, deberá consultar con su fabricante de aceite, que es el

único habilitado para asumir la responsabilidad de este cambio.

Con el fin de facilitar las operaciones del llenado, control y vaciado, el reductor va

dotado de un dispositivo que permite realizar dichas operaciones desde el exterior de

la virola.



Este dispositivo consiste en un recipiente de aceite para el llenado, un indicador de

nivel, y una válvula de vaciado, unidos con el reductor por una tubería con pendiente

hacia el exterior de la virola. De igual modo, si existen puntos de por grasa, esto puede

hacerse desde el exterior por medio de las conducciones necesarias.

Durante el primer llenado del reductor, las referencias de la varilla de control de nivel

del mismo (máximo-mínimo) serán correlativamente señaladas sobre el indicador de

nivel situado al exterior.

Esta operación deberá repetirse después de cualquier operación que haya obligado a

desmontar la tubería de llenado de reductor.

Cada reductor está equipado de un respiradero que permite la dilatación del aire

interior cuando se calienta por el funcionamiento. Deberá controlarse que este

respiradero no esté nunca obstruido.

Ventilador

De igual modo que para el reductor, la selección del tipo de ventilador depende de

consideraciones técnicas y económicas y deberán tenerse en cuenta las instrucciones

del fabricante. En general se recomienda revisar el apriete de todos los tornillos

existentes en el conjunto del ventilador, lo cual se realizará durante el segundo mes

siguiente a la puesta en marcha de la nueva torre.

El control se realizará mediante una llave dinamométrica regulable y siguiendo las

indicaciones de las instrucciones relativas al montaje del ventilador. Posteriormente, es

aconsejable efectuar idéntico control, como mínimo una vez al año.

Está prohibido subir sobre las palas del ventilador, o utilizar éstas como elemento de

soporte de un andamiaje o plataforma de trabajo.

Se cuidará que las palas estén siempre convenientemente limpias, con el fin de evitar

la formación de depósitos sobre las mismas, que pueden ser origen de vibraciones y

posterior deterioro de los elementos rotativos en general.

Por idéntica razón está prohibido mantener en servicio un ventilador en él que alguna

de las palas esté deteriorada accidentalmente.



En caso de vibraciones o de parada de motor por sobre-carga, se deberá controlar si

el ángulo de calado de las palas no se ha alterado y que sea el mismo para todas

ellas. Generalmente el ángulo de calado es variable a máquina parada.

Motor

El engrase del motor se realizará siguiendo las instrucciones del constructor.

Referente a la instalación eléctrica, se aconseja controlar durante el primer arranque

del motor los siguientes factores:

Los relés térmicos de protección del motor serán regulados correctamente.

Se medirá la potencia consumida por el motor, a velocidad de régimen.

Se medirá la tensión en bornas del motor durante el período de arranque y a pleno

régimen.

1.4 Normativa

En este apartado se nombrará y se desarrollará brevemente la normativa asociada a

las torres de refrigeración a tener en cuenta.

Legionelosis

La legionelosis es una enfermedad bacteriana de origen ambiental que suele presentar

dos formas clínicas diferenciadas: la infección pulmonar o «Enfermedad del

Legionario», que se caracteriza por neumonía con fiebre alta, y la forma no

neumónica, conocida como «Fiebre de Pontiac», que se manifiesta como un síndrome

febril agudo y de pronóstico leve.

La infección por Legionella puede ser adquirida en dos ámbitos, el comunitario y el

hospitalario. En ambos casos la enfermedad puede estar asociada a varios tipos de

instalaciones, equipos y edificios. Puede presentarse en forma de brotes y casos

aislados o esporádicos.



La Legionella es una bacteria ambiental capaz de sobrevivir en un amplio intervalo de

condiciones físico-químicas, multiplicándose entre 20 ºC y 45 ºC, destruyéndose a 70

ºC. Su temperatura óptima de crecimiento es 35-37 ºC. Su nicho ecológico natural son

las aguas superficiales, como lagos, ríos, estanques, formando parte de su flora

bacteriana. Desde estos reservorios naturales la bacteria puede colonizar los sistemas

de abastecimiento de las ciudades y, a través de la red de distribución de agua, se

incorpora a los sistemas de agua sanitaria (fría o caliente) u otros sistemas que

requieren agua para su funcionamiento como las torres de refrigeración. En algunas

ocasiones, en estas instalaciones, mal diseñadas, sin mantenimiento o con un

mantenimiento inadecuado, se favorece el estancamiento del agua y la acumulación

de productos nutrientes de la bacteria, como lodos, materia orgánica, materias de

corrosión y amebas, formando una biocapa. La presencia de esta biocapa, junto a una

temperatura propicia, explica la multiplicación de Legionella hasta concentraciones

infectantes para el ser humano. Si existe en la instalación un mecanismo productor de

aerosoles, la bacteria puede dispersarse al aire. Las gotas de agua que contienen la

bacteria pueden permanecer suspendidas en el aire y penetrar por inhalación en el

aparato respiratorio.

Las instalaciones que con mayor frecuencia se encuentran contaminadas con

Legionella y han sido identificadas como fuentes de infección son los sistemas de

distribución de agua sanitaria, caliente y fría y los equipos de enfriamiento de agua

evaporativos, tales como las torres de refrigeración y los condensadores evaporativos,

tanto en centros sanitarios como en hoteles u otro tipo de edificios.

Notificación de torres de refrigeración

Los titulares y las empresas instaladoras de torres de refrigeración y condensadores

evaporativos están obligados a notificar a la administración sanitaria competente, en el

plazo de un mes desde su puesta en funcionamiento, el número y características

técnicas de éstas, así como las modificaciones que afecten al sistema. Asimismo, los

titulares también deberán notificar en el mismo plazo el cese definitivo de la actividad

de la instalación. Estas notificaciones se realizarán mediante el documento que se

recoge en el anexo 1.

Los titulares de la instalación, fabricantes, instaladores, mantenedores u otras

entidades que dispongan de información sobre las instalaciones objeto de notificación,

estarán obligados a atender las demandas de información realizadas por las



autoridades sanitarias competentes. A este efecto, deberán disponer de los

correspondientes registros donde figuren las operaciones realizadas, que estarán a

disposición de la autoridad sanitaria.

Responsabilidad de los titulares de las instalaciones

Los titulares de las instalaciones descritas en el artículo 2 serán responsables del

cumplimiento de lo dispuesto en este real decreto y de que se lleven a cabo los

programas de mantenimiento periódico, las mejoras estructurales y funcionales de las

instalaciones, así como del control de la calidad microbiológica y físico-química del

agua, con el fin de que no representen un riesgo para la salud pública.

La contratación de un servicio de mantenimiento externo no exime al titular de la

instalación de su responsabilidad.

Registro de operaciones de mantenimiento

Los titulares de las instalaciones recogidas en el artículo 2 deberán disponer de un

registro de mantenimiento. El titular de la instalación podrá delegar la gestión de este

registro en personas físicas o jurídicas designadas al efecto, que realizarán las

siguientes anotaciones:

a) Fecha de realización de las tareas de revisión, limpieza y desinfección general,

protocolo seguido, productos utilizados, dosis y tiempo de actuación. Cuando sean

efectuadas por una empresa contratada, ésta extenderá un certificado, según el

modelo que figura en el anexo 2.

b) Fecha de realización de cualquier otra operación de mantenimiento (limpiezas

parciales, reparaciones, verificaciones, engrases) y especificación de éstas, así como

cualquier tipo de incidencia y medidas adoptadas.

c) Fecha y resultados analíticos de los diferentes análisis del agua.

d) Firma del responsable técnico de las tareas realizadas y del responsable de la

instalación.

El registro de mantenimiento estará siempre a disposición de las autoridades

sanitarias responsables de la inspección de las instalaciones.



Medidas preventivas: principios generales

Las medidas preventivas se basarán en la aplicación de dos principios

fundamentales: primero, la eliminación o reducción de zonas sucias mediante un buen

diseño y el mantenimiento de las instalaciones y segundo evitando las condiciones que

favorecen la supervivencia y multiplicación de Legionella, mediante el control de la

temperatura del agua y la desinfección continua de la misma.

Para garantizar la eficacia de las medidas preventivas que se establecen en este

real decreto, se estará a lo dispuesto en las siguientes disposiciones:

a) El Real Decreto 3099/1977, de 8 de septiembre, por el que se aprueba el

Reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas.

b) El Real Decreto 1751/1998, de 31 de julio, por el que se aprueba el Reglamento

de instalaciones térmicas en los edificios (RITE) y sus Instrucciones técnicas

complementarias y se crea la Comisión Asesora para las Instalaciones Térmicas de

los Edificios, que establece las condiciones que deben cumplir las instalaciones

térmicas de los edificios (calefacción, climatización y agua caliente sanitaria),

modificado por el Real Decreto 1218/2002, de 22 de noviembre.

c) El Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios

sanitarios de la calidad del agua de consumo humano.

Con carácter complementario se tendrá en cuenta lo establecido en la Norma UNE

100030 IN Guía para la prevención y control de la proliferación y diseminación de

Legionella en instalaciones. La utilización de agua que no proceda de una red de

distribución pública o privada requerirá la preceptiva concesión administrativa de

aprovechamiento del recurso, emitida por la autoridad competente en materia de

gestión del dominio público hidráulico.

Todos los vertidos, procedentes de cualquier limpieza y desinfección, deberán

cumplir la legislación medioambiental vigente, especialmente en lo que se refiere a los

límites máximos permitidos para vertidos a cauce público o alcantarillado conectado a

sistema de saneamiento público, en función de la ubicación de cada instalación.



Medidas preventivas específicas de las instalaciones

a) Estarán ubicados de manera que se reduzca al mínimo el riesgo de exposición

de las personas a los aerosoles. A este efecto se deberán ubicar en lugares alejados

tanto de las personas como de las tomas de aire acondicionado o de ventilación.

b) Los materiales constitutivos del circuito hidráulico resistirán la acción agresiva

del agua y del cloro u otros desinfectantes, con el fin de evitar los fenómenos de

corrosión. Se evitarán los materiales que favorecen el desarrollo de bacterias y hongos

como el cuero, madera, fibrocemento, hormigón o los derivados de celulosa.

c) El diseño del sistema deberá hacerse de manera que todos los equipos y

aparatos sean fácilmente accesibles para su inspección, limpieza, desinfección y toma

de muestras.

d) Existirán suficientes puntos de purga para vaciar completamente la instalación y

estarán dimensionados para permitir la eliminación de los sedimentos acumulados.

e) Deberán disponer de sistemas separadores de gotas de alta eficiencia cuyo

caudal de agua arrastrado será menor del 0,05 por ciento del caudal de agua

circulante.

f) Deberán disponer de sistemas de dosificación en continuo del biocida.

Mantenimiento de las instalaciones

Se tendrá en cuenta que una desinfección no será efectiva si no va acompañada de

una limpieza exhaustiva.

La limpieza y desinfección del sistema completo se realizará, al menos, dos veces al

año, preferiblemente al comienzo de la primavera y el otoño, cuando las instalaciones

sean de funcionamiento no estacional y además en las siguientes circunstancias:

cuando se ponga en marcha la instalación por primera vez, tras una parada superior a

un mes, tras una reparación o modificación estructural, cuando una revisión general

así lo aconseje y cuando lo determine la autoridad sanitaria.

Cuando el tiempo de parada de la instalación supere la vida media del biocida

empleado, se comprobará el nivel del biocida y la calidad microbiológica –aerobios

totales– (tabla 2) del agua antes de su puesta en funcionamiento. En caso necesario,

se realizará una limpieza y desinfección de la instalación.



El procedimiento de limpieza y desinfección general para equipos que pueden cesar

en su actividad, en caso de utilizar cloro, será el siguiente:

a) Cloración del agua del sistema, al menos 5 mg/l de cloro residual libre y adición

de biodispersantes capaces de actuar sobre la biocapa y anticorrosivos compatibles

con el cloro y el biodispersante, en cantidad adecuada, manteniendo un pH entre 7 y

8.

b) Recircular el sistema durante 3 horas, con los ventiladores desconectados y

cuando sea posible las aberturas cerradas para evitar la salida de aerosoles. Se

medirá el nivel de cloro residual libre al menos cada hora reponiendo la cantidad

perdida.

c) Neutralizar el cloro, vaciar el sistema y aclarar con agua a presión.

d) Realizar las operaciones de mantenimiento mecánico del equipo y reparar las

averías detectadas.

e) Limpiar a fondo las superficies con técnicas adecuadas que eliminen las

incrustraciones y adherencias y aclarar.

f) Llenar de agua y añadir el desinfectante de mantenimiento. Cuando este

desinfectante sea cloro, se mantendrán unos niveles de cloro residual libre de 2 mg/l

mediante un dispositivo automático, añadiendo anticorrosivo, compatible con el cloro,

en cantidad adecuada.

Las piezas desmontables serán limpiadas a fondo, sumergidas en una solución

que contenga 15 mg/l de cloro residual libre, durante 20 minutos, aclarando

posteriormente con abundante agua fría. Los elementos difíciles de desmontar o de

difícil acceso se pulverizarán con la misma solución durante el mismo tiempo. En caso

de equipos, que por sus dimensiones o diseño no admitan la pulverización, la limpieza

y desinfección se realizará mediante nebulización eléctrica, utilizando un desinfectante

adecuado para este fin (la nebulización eléctrica no se puede realizar con cloro). El

procedimiento de limpieza y desinfección general para equipos que no pueden cesar

en su actividad, en caso de utilizar cloro, será el siguiente:

a) Ajustar el pH entre 7 y 8, para mejorar la acción del cloro.

b) Añadir cloro en cantidad suficiente para mantener en el agua de la balsa una

concentración máxima de cloro libre residual de 5 mg/l.



c) Añadir la cantidad adecuada de biodispersante para que actúe sobre la biocapa

y permita el ataque del cloro en su interior, así como un inhibidor de la corrosión,

específico para cada sistema.

d) Recircular por espacio de 4 horas manteniendo los niveles de cloro residual

libre. Se realizarán determinaciones del mismo cada hora, para asegurar el contenido

de cloro residual previsto. Es obligatoria la utilización de dosificadores automáticos.

Una vez finalizada la operación de limpieza en caso de que la calidad del agua no

sea aceptable se podrá renovar la totalidad del agua del circuito a criterio del

responsable de mantenimiento, abriendo la purga al máximo posible y manteniendo el

nivel de la balsa. Las torres de refrigeración y condesadores evaporativos que den

servicio a instalaciones industriales de carácter singular, tales como centrales de

energías térmicas, centrales nucleares y otros, dispondrán de protocolos de limpieza y

desinfección específicos, adecuados a la particularidad de su uso y que contemplen lo

dispuesto en el artículo 5, 7 y del presente Real Decreto.

Actuaciones ante la detección de casos de legionelosis.

Las autoridades sanitarias competentes coordinarán las actuaciones de todos los

profesionales que intervengan en la investigación de casos y brotes de legionelosis.

La investigación epidemiológica se realizará según lo dispuesto en el Real Decreto

2210/1995, de 28 de diciembre, por el que se crea la Red Nacional de Vigilancia

Epidemiológica y según los criterios incluidos en los protocolos de dicha red.

Limpieza y desinfección en caso de brote de legionelosis

a) Clorar el agua del sistema hasta conseguir al menos 20 mg/l de cloro libre

residual y añadir biodispersantes y anticorrosivos compatibles, en cantidad adecuada,

manteniendo los ventiladores desconectados y, cuando sea posible, las aberturas

cerradas para evitar la salida de aerosoles.

b) Mantener este nivel de cloro durante 3 horas, comprobando éste cada hora y

reponiendo la cantidad perdida, mientras está circulando agua a través del sistema.

c) Neutralizar el cloro y proceder a la recirculación del agua de igual forma que en

el punto anterior.



d) Vaciar el sistema y aclarar con agua a presión.

e) Realizar las operaciones de mantenimiento mecánico del equipo y reparar las

averías detectadas.

f) Limpiar a fondo las superficies del sistema con detergentes y agua a presión y

aclarar.

g) Introducir en el flujo de agua cantidad de cloro suficiente para alcanzar 20 mg/l

de cloro residual libre, añadiendo anticorrosivos compatibles con el cloro, en cantidad

adecuada. Se mantendrá durante 2 horas, comprobando el nivel de cloro residual libre

cada 30 minutos, reponiendo la cantidad perdida. Se recirculará el agua por todo el

sistema, manteniendo los ventiladores desconectados y las aberturas tapadas.

h) Neutralizar el cloro y recircular de igual forma que en el punto anterior.

i) Vaciar el sistema, aclarar y añadir el desinfectante de mantenimiento. Cuando

este desinfectante sea cloro, mantener un nivel de cloro residual libre de 2 mg/l

mediante un dosificador automático, añadiendo el anticorrosivo compatible, en

cantidad adecuada.

Las piezas desmontables serán limpiadas a fondo y desinfectadas por inmersión

en una solución de agua que contenga 20 mg/l de cloro residual libre, durante al

menos 20 minutos. Las piezas no desmontables o de difícil acceso se limpiarán y

desinfectarán pulverizándolas con la misma solución durante el mismo tiempo. En

caso de equipos, que por sus dimensiones o diseño no admitan la pulverización, la

limpieza y desinfección se realizará mediante nebulización eléctrica, utilizando un

desinfectante adecuado.

Posteriormente se continuará con las medidas de mantenimiento habituales.

Libro de registro

Se debe disponer en las instalaciones de un libro de registro y mantenimiento donde

archivar toda la documentación de la torre así como registrar todas las operaciones,

analíticas o cualquier incidencia que suceda. A continuación se indican dos cuadros

uno con las operaciones de mantenimiento mecánico y otro con las higiénico-

sanitarias.



Diseño de torres de refrigeración

La normativa actual nos hace una serie de indicaciones referidas a la situación del

equipo y a su diseño. Los equipos de enfriamiento evaporativo deben estar ubicados

de manera que se reduzca al mínimo el riesgo de exposición de las personas a los

aerosoles, preferentemente en la cubierta de los edificios. La descarga del aerosol

estará a una cota de 2 metros, por lo menos, por encima de la parte superior de

cualquier elemento o lugar a proteger (ventanas, tomas de aire de sistemas de

acondicionamiento de aire o ventilación, lugares frecuentados) y a una distancia de 10

metros en horizontal. Los aparatos se situarán a sotavento de los

lugares antes citados, en relación con los vientos dominantes en la zona de

emplazamiento

Además en su diseño se deben realizar las siguientes consideraciones:

- Dotados de separadores de gotas de elevada eficiencia cuyo caudal de agua

arrastrado sea inferior al 0’05% del caudal de agua circulante.

- Facilitar las labores de limpieza y mantenimiento.

- Materiales resistentes a la acción agresiva del agua, cloro u otros

desinfectantes.

- Se recomienda evitar materiales basados en celulosa.

- Superficies interiores lisas.

- Paneles de cerramiento desmontables para facilitar limpieza del relleno



A continuación se presenta una serie de documentos legislativos de donde se ha

tomado la información necesaria para el apartado anterior así como otros documentos

de importancia relevante:

Seguridad industrial

REAL DECRETO 1942/1993, de 5 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento

de instalaciones de protección contra incendios.

ORDEN de 16 de abril de 1998, sobre normas de procedimiento y desarrollo del Real

Decreto 1942/1993, de 5 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de

Instalaciones de Protección contra Incendios y se revisa el anexo I y los apéndices del

mismo.

ORDEN de 10 de marzo de 1998, por la que se modifica la instrucción Técnica

Complementaria MIE-AP5 del Reglamento de Aparatos a Presión sobre extintores de

incendios.

REAL DECRETO 312/2005, de 18 de marzo, por el que se aprueba la clasificación de

los productos de construcción y de los elementos constructivos en función de sus

propiedades de reacción y de resistencia frente al fuego.

REAL DECRETO 2267/2004, de 3 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento

de seguridad contra incendios en los establecimientos industriales.

REAL DECRETO 393/2007, de 23 de marzo, por el que se aprueba la Norma Básica

de Autoprotección de los centros, establecimientos y dependencias dedicados a

actividades que puedan dar origen a situaciones de emergencia.

Aparatos a presión

REAL DECRETO 2060/2008, de 12 de diciembre, por el que se aprueba el

Reglamento de equipos a presión y sus instrucciones técnicas complementarias.

Equipos eléctricos

REAL DECRETO 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento

electrotécnico para baja tensión.

http://www.mtas.es/insht/legislation/RD/inc1942.htm

http://www.mtas.es/insht/legislation/RD/inc1942.htm

http://www.mtas.es/insht/legislation/OM/IncNPC1942.htm




http://www.mtas.es/insht/legislation/OM/itc_mie_ap5_m4.htm



http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/rd312-2005.html



http://www.mtas.es/insht/legislation/RD/inc_indus.htm

http://www.mtas.es/insht/legislation/RD/inc_indus.htm

http://www.coitiab.es/reglamentos/incendios/reglamentos/RD_39307.htm



http://www.mtas.es/insht/legislation/RD/REBT.htm

http://www.mtas.es/insht/legislation/RD/REBT.htm



Compuestos químicos

REAL DECRETO 379/2001, de 6 de abril, por el que se aprueba el Reglamento de

almacenamiento de productos químicos y sus instrucciones técnicas complementarias

MIE-APQ-1, MIE-APQ-2, MIE-APQ-3, MIE-APQ-4, MIE-APQ-5, MIE-APQ-6 y MIE-

APQ-7.

CORRECCIÓN de errores del Real Decreto 379/2001, de 6 de abril, por el que se

aprueba el Reglamento de Almacenamiento de Productos Químicos y sus

instrucciones técnicas complementarias MIE-APQ-1, MIE-APQ-2, MIE-APQ-3, MIE-

APQ-4, MIE-APQ-5, MIE-APQ-6 y MIE-APQ-7.

REAL DECRETO 2016/2004, de 11 de octubre, por el que se aprueba la Instrucción

técnica complementaria MIE APQ-8 "Almacenamiento de fertilizantes a base de nitrato

amónico con alto contenido en nitrógeno".

Almacenamientos

Real Decreto 379/2001, de 6 de abril, por el que se aprueba el Reglamento de

almacenamiento de productos químicos y sus instrucciones técnicas complementarias

MIE-APQ-1, MIE-APQ-2, MIE-APQ-3, MIE-APQ-4, MIE-APQ-5, MIE-APQ-6 y MIE-

APQ-7 B.O.E. Nº 112 publicado el 10/5/2001. Corrección de errores: BOE Nº 251 de

19/10/2001.

Medioambientales

7.1) General

- REAL DECRETO LEGISLATIVO 1/2008, de 11 de enero, por el que se

aprueba el texto refundido de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental de

proyectos.

7.2) Emisiones

LEY 34/2007, de 15 de noviembre, de calidad del aire y protección de la atmósfera.

REAL DECRETO 430/2004, de 12 de marzo, por el que se establecen nuevas normas

sobre limitación de emisiones a la atmósfera de determinados agentes contaminantes

procedentes de grandes instalaciones de combustión, y se fijan ciertas condiciones

para el control de las emisiones a la atmósfera de las refinerías de petróleo.




7.3) Vertidos

Ley de Aguas (BOE nº 176, de 24 de julio de 2001).

7.4) Residuos

Ley 10/1998, de 21 de abril, de Residuos.

7.5) Ruido

LEY 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido.

Torres de refrigeración

- real Decreto 865/2003




2 Pliego de condiciones técnicas y particulares

En este apartado se va a realizar un estudio de la duración total del proyecto, es decir,

el tiempo transcurrido desde el comienzo hasta el final del mismo.

Para ello se tomarán como referencia unos periodos establecidos según proyectos

profesionales relacionados. Las partes importantes de estudio son:

Definición de bases: es el primer nivel de todo proyecto. En él es donde se ve a

qué nos enfrentamos, cuales son las condiciones del entorno y de la

climatología para comenzar a realizar un esquema general de lo que vamos a

realizar y necesitar. Este período tiene un mes de duración.

Ingeniería Conceptual: es el primer nivel de ingeniería, se parte desde cero, y

se comienza a tomar decisiones. En esta fase es cuando se comienza a ser

consciente de las necesidades que se quieren cubrir, y se consideran los

elementos principales para cubrirlas. Se estipula que este periodo es de cuatro

meses.

Ingeniería Básica: se eligen los elementos y se planifica cómo será el sistema

de refrigeración a instalar. Se estipula que este periodo es de cinco meses. No

se comienza hasta que no se haya finalizado la Ingeniería Conceptual.

Petición de ofertas y análisis de ofertas: periodo de peticiones de ofertas a los

distintos distribuidores, una vez seleccionadas las diferentes ofertas recibidas,

se pasa a la autorización del inicio de la obra. Se estima que el tiempo total de

esta etapa es de cuatro meses. Comienza una vez finalizada la ingeniería

Básica.

Ingeniería de Detalle: se calculan los datos y condiciones exactas de

funcionamiento de los equipos seleccionados para el correcto funcionamiento

del sistema de refrigeración. El inicio de esta etapa implica la finalización de la

anterior, no hay periodo de transición.



El periodo es de tres meses y medio por cada celda de nuestra torre de

refrigeración. De esta manera el total de esta etapa es de 21 meses.

Construcción: en este periodo es donde se realiza con la fase constructiva,

desde los cimientos hasta la colocación de las líneas de tubería. Se requiere un

gran tiempo debido a las 6 celdas de la torre de refrigeración con las que

estamos tratando y a que es la fase que más condicionará la correcta ejecución

del proyecto, en este caso es de 12 meses. A diferencia de las demás etapas,

puede empezarse la construcción meses antes de acabar la Ingeniería de

Detalle.

Última fase del proyecto, donde se utilizará para el comisionado un mes una

vez finalizado la construcción y para la puesta en marcha y el test de garantías,

se destinará un mes más.

Por tanto, se estima que la duración total de este proyecto, desde el comienzo hasta

su puesta en funcionamiento es de cuatro años y siete meses.



Proyecto - SAR Ubicación - Puertollano (Ciudad Real) Autor - Javier Hidalgo Manzano Año 1 2

Mes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Fase

Definición Bases

Ingeniería Conceptual

Ingeniría Básica

Petición de oferta y análisis ofertas

Ingeniería Detalle

Equipos principales

Obra civil

Montaje mecánico

Ingeniería de detalle

Construcción

Comisionado

Puesta en Marcha

Test de garantías

Comentarios Tanto bases, Ing conceptual y Basica, y Petición y análisis de ofertas, comisioneado, puesta en marcha y test de garantias tomad el número de meses

que yo he especificado Para Ingenieria de detalles tres meses y medio

por celda Para cinstruccion 3 meses por celda, con un maximo de

12 meses Poned solape de varios meses entre final de ingenieria de detalle

y construccion



Año 3 4

Mes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Fase

Definición Bases

Ingeniería Conceptual

Ingeniría Básica

Petición de oferta y análisis ofertas

Ingeniería Detalle

Equipos principales

Obra civil

Montaje mecánico

Ingeniería de detalle

Construcción

Comisionado

Puesta en Marcha

Test de garantías

Universidad Pontificia Comillas Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ICAI)



Presupuesto 1

Índice del presupuesto

Pág.

Parte nº 1 Presupuesto 3

1 Estudio económico 5

2 Presupuesto unitario 6

2.1 Ingeniería 6

2.2 Equipos 7

2.3 Torre de refrigeración 7

2.4 Bomba de agua de refrigeración 9

2.5 Sistema de inyección de químicos 9

2.6 Filtro 9

2.7 Instrumentación 9

2.8 Obra civil 10

2.9 Montaje mecánico 12

2.10 Electricidad 12

2.11 Supervisión de la obra 12

3 Presupuesto final 13


Presupuesto 2


Presupuesto 3

Parte nº1 Presupuesto


Presupuesto 4


Presupuesto 5

1 Estudio económico

El presupuesto de este apartado se va a llevar a cabo mediante la estimación de los

diferentes componentes que interviene en el mismo por lo que será un presupuesto

orientativo.

Por las características del proyecto, no ha lugar al estudio o defensa de la rentabilidad

del mismo, puesto que son unas unidades de proceso que se implantan sí o sí o por

tanto deben ser refrigeradas sin lugar a buscarle rentabilidad al proceso proyectado.

En este presupuesto, para realizar los cálculos de los precios se utiliza la Regla de

Williams. Esta regla consiste en el cálculo de los precios de los equipos a partir del

coste del equipo más pequeño o más grande.

Para determinar el coste del equipo deseado se utiliza una ecuación que relaciona las

magnitudes del equipo y el coste del equipo conocido.

Regla de Williams: C2 = C1 .

Siendo:

C2 = coste del equipo deseado en euros.

C1 = coste del equipo conocido en euros.

M1 = magnitud característica del equipo conocido en euros.

M2 = magnitud característica del equipo deseado en euros.

b = exponente característico del equipo. En este caso se considera para todos los

equipos b=0,6.

Ejemplo: en un presupuesto de una torre de refrigeración se fija como precio 550 000

euros. La torre tiene 3 celdas y una capacidad de 1500m3/h. Aplicando Williams:

C2 =

.

= 140848,66 €/celda

Por lo que el coste de la torre será = 14848,66 . 3 = 422546 €


Presupuesto 6

2 Precios unitarios

Los apartados a los que se asignan precios unitarios son:

Ingeniería.

Equipos.


Bomba de agua de refrigeración.

Sistema de inyección de químicos.

Filtro.

Instrumentación.

Obra civil.

Montaje mecánico.

Electricidad.

Supervisión de la obra.

2.1 Ingeniería

Para la realización de este proyecto se considera necesario el trabajo a tiempo total de

un equipo de cinco ingenieros.

Al estar a tiempo total las horas diarias de trabajo que realizarán serán de 8,

parámetro regulado por ley. Haciendo un total aproximado de horas trabajadas por año

de 1700.

Hay que tener en cuenta que el precio medio de las horas de ingeniería está en torno

a los 60 euros/hora.

Por último debemos tener en cuenta que el coste total de ingeniería no ha de ser

inferior al 10% del coste total del proyecto.


Presupuesto 7

2.2 Equipos

En este apartado se van a tratar los equipos más influyentes en el sistema de agua de

refrigeración. Estos son:


Bomba de agua de refrigeración

Filtro.

Equipos de inyección de químicos.

2.3 Torre de refrigeración

Es el equipo más importante de todo el sistema. Para obtener su precio unitario se ha

pedido presupuesto a la empresa Esindus, obteniendo la siguiente tabla, que

corresponde a precios unitarios por celda:


Presupuesto 8

1,1 Material 63.298,12 €

Structura (Cerramiento incluido) 4.423,99 €

Virolas 3.479,12 €

Distribución Agua 10.212,11 €

Relleno 9.061,11 €

Separadores de gotas 1.751,14 €

Grupo Mecánico 34.370,65 €

1,2 Transporte 2.730,66 €

Transporte de materiales 2.730,66 €

1,3 Montaje, diseño por otros, pruebas 16.932,73 €

Montaje( sin incluir personal de ESINDUS ) 14.593,68 €

Gastos 2.189,05 €

Gastos Viajes (incluso ESINDUS) 150,00 €

1,4 Gastos de Proyecto 3.335,00 €

Intereses 333,50 €

Avales 778,17 €

Contengencias 2.223,33 €

2.0 Costes interiores 416,67 €

Costes Interiores 416,67 €

TOTAL 86.713,18 €

Margen 22 % 111.170,74 €

PVP / celda 111.166,67 €


Presupuesto 9

2.4 Bomba de agua de refrigeración

Es un elemento de gran importancia también en el sistema y de un alto coste. Se

encarga de aportar el agua a las unidades de proceso.

Después de contactar con varios fabricantes, el precio medio estimado de una bomba

que satisfaga nuestras necesidades es de 825 000 euros. El sistema está compuesto

por dos unidades.

2.5 Sistemas de inyección de químicos

Estos sistemas están formados por las bombas de inyección de aditivos, los propios

aditivos y los depósitos de almacén de los mismos.

El precio medio según los instaladores y proyectistas de este tipo de sistemas es de

en torno a 15000 euros por paquete. Nuestro proyecto constará de 6.

2.6 Filtro

Otro equipo importante del sistema, se encarga de filtrar el agua del sistema de la

suciedad acumulada.

Después de hacer un estudio sobre los distintos suministradores se establece como

precio medio 100 000 por filtro. El sistema consta de uno en operación y otro en

reserva.

2.7 Instrumentación

Forman parte de este apartado todos los instrumentos que controlan y comprueban los

diversos parámetros existentes en el sistema como pueden ser la presión, la

temperatura o el sistema.

Existen dos teorías con las que trabajan las empresas del sector, la primera indica que

el precio orientativo de los mismo está por 20 000 euros por cada celda, mientras que

la otra establece que el coste tiende a ser un 2% del coste total de equipos.


Presupuesto 10

En este proyecto se decide trabajar con la segunda teoría aproximando el coste de la

instrumentación al 2% del coste total de los equipos.

2.8 Obra civil

En este apartado se encuentran los costes de la obra civil en sí y los asociados a la

misma, como pueden ser la preparación del terreno y en cuanto a legalidad,

normativa, permisos y puesta en marcha de la obra. Para este apartado se ha

suministrado la cantidad de hormigón que se necesitará para toda la obra:


Presupuesto 11

Fecha:

26-4-2012

Nº Oferta 1 Proyecto: SAR MEDICIONES TORRE HORMIGON Altern.0

Datos principales de la torre

Número de celdas: 6

m3 Hormigón

m2 Encofrado

Ton Acero

Nº de Bloques

1

7,03

ESTRUCTURA

Longitud (ent. Aire) 10

Plataforma 143,95 837,96 18,37

Ancho celda 10

8,7

Vigas distribución 64,20 593,00 9,52

Altura Plataforma

8,7

Vigas Relleno 70,50 1938,00 10,41

Alt. Entrada Agua 6,23

6,23

Pilares 73,99 657,72 11,10

Alt. Entrada Aire 3,03

Otras viguetas 0,00 0,00 0,00

Tipo de Relleno Laminar

3,03 Cerramiento Exterior 153,79 1708,80 13,07

Cerramiento Exterior Hormigon

1,5

Cortavientos 10,80 132,00 0,92

Particiones Hormigon

Particiones 78,30 870,00 6,66

Cortavientos Hormigon

TOTAL 595,54 6737,48 70,04

Diámetro ventilador 7,03

10 Distribucion Colector

10

CANAL

Paredes 0,00 0,00 0,00

TOTAL 0,00 0,00 0,00

Datos principales

de la balsa

BALSA

Paredes 43,20 432,00 4,32

Altura balsa 1,5

Columnas 12,76 113,40 1,91

Desborde frontal 1

Fondo 360,00 0,00 36,00

Idem extremos 0

TOTAL 415,96 545,40 42,23


Presupuesto 12

Teniendo en cuenta estos datos proporcionados se estima un coste por celda de

200000 euros.

2.9 Montaje mecánico

Este apartado se compone de todos los gastos de montaje del conjunto del sistema,

como pueden ser la ubicación y puesta en funcionamiento de las tuberías, las bombas,

el filtro, los paquetes de inyección de químicos, etc.

Normalmente se estima un coste del 12% del precio de los equipos.

2.10 Electricidad

En este apartado se ubica el coste de dotar al conjunto del sistema de una fuente de

energía para el correcto funcionamiento de los equipos que intervienen en el mismo.

Se aproxima este coste como un 4% del precio de los equipos.

2.11 Supervisión de la obra

Como cualquier proyecto, antes de su finalización, puesta en marcha y certificación de

cumplimiento de la normativa exigida, tiene que ser supervisado por un responsable.

La estimación del coste de esta supervisión es de aproximadamente el 12% del coste

de la obra civil más el montaje.


Presupuesto 13

3 Presupuesto total

En la siguiente tabla se incluye el presupuesto total desglosando los de los diferentes

apartados anteriormente descritos según costes unitarios y números de unidades:

Partida Descripción Nº

unidades Coste unitario Coste total

Referencia euros

1 Ingeniería 30460 60 euros/hora 1827600

2 Equipos

2.1 Torre refrigeracion 6 111167 667002

2.2 Bombas agua refrigeración 2 825000 1650000

2.3 Sistema inyección de

quimicos 6 15000 90000

2.4 Filtro lateral 2 100000 200000

Subtotal equipos 2507002

3 Instrumentación N/A

4 Obra civil 6 200000 euros/celda 1200000

5 Montaje mecánico N/A 300840,24

6 Electricidad N/A 100280,08

7 Supervisión obra N/A 180100,8288

Total 6233263,15€


Presupuesto 14

Al ser un presupuesto con parámetros estimados no se puede dar un resultado tan

exacto como en que aparece en la tabla. Pero como las estimaciones han sido

aportadas por empresas del sector, nos sirve para hacernos una idea muy aproximada

al precio final.

En definitiva, el precio final del sistema pedido por el cliente y proyectado en este

documento es de en torno a 6.250.000euros

diseÑo de sistema de refrigeraciÓn en ciclo cerrado

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