Universidad de Pamplona, Hernández Yanileth, Cárdenas Samara (Condensador con Torre de Enfriamiento)

Resumen— Se hace la descripción de cada uno de los elementos que componen un sistema de enfriamiento del condensador mediante una torre de enfriamiento, explicando el funcionamiento, aplicaciones y situaciones de usos.

Índice de Términos— Caudal de purga, condensador, torre de enfriamiento, pulverizado.

I.INTRODUCCIÓN

Un sistema de enfriamiento  corresponde a un arreglo mecánico basado en los principios de la termodinámica y mecánica de fluidos diseñado para transferir energía térmica entre dos focos, desplazando la energía térmica contenida en uno de sus focos a fin de obtener una menor temperatura en este. Estos focos suelen ser sistemas termodinámicamente cerrados.

Este cometido se lleva a cabo forzando la circulación de un fluido refrigerante por el interior de un circuito cerrado -o semicerrado- de tuberías e intercambiadores de calor. La circulación de este fluido refrigerante se realizará a través de máquinas de fluido como compresores y/o bombas, conforme la naturaleza y estado del refrigerante.

La constitución y configuración de un circuito de refrigeración no guarda un estándar establecido ya que varía conforme la aplicación y fluido utilizado. Estos varían desde el clásico enfriamiento por agua en motores de combustión interna por medio de radiadores, pasando por sistemas de refrigeración industrial para la industria de alimentos, hasta el control de temperatura de condensadores en centrales nucleares por medio de torres de refrigeración, entre muchas otras

aplicaciones.Las aplicaciones de la Refrigeración son muy

numerosas, siendo una de las más comunes la conservación de alimentos, acondicionamiento ambiental, enfriamiento de equipos y últimamente en los desarrollos tecnológicos de avanzada en el área de los ordenadores. La diversidad de equipos empleados para refrigeración y acondicionamiento de aire es muy grande, y su funcionamiento se ajusta, en términos generales, a ciertos procesos termodinámicos tales como: evaporación, compresión, condensación y expansión. Cada sistema tiene sus características particulares. Cada tipo de compresor opera según distintos mecanismos de compresión (alternativos, rotativos, helicoidales, entre otros). Cada dispositivo de control está diseñado para mantener algún parámetro de funcionamiento de un equipo entre determinados límites, principalmente: temperaturas, presiones, acumulación de hielo, entre otros fenómenos que se desea controlar. Algunos sistemas logran eliminar el uso de compresores valiéndose de procesos de absorción, pero a su vez requieren de fuentes externas directa e indirecta, como por ejemplo: energía eléctrica, gas natural, vapor de agua o calor residual. Así pues, la selección de sistemas de Refrigeración, dependen en gran medida de cuanta carga térmica se desea extraer, del tipo de instalación que se requiere y del costo tanto inicial como de mantenimiento.

Generación termo hidráulica Docente: Simón Figueroa

DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL CONDENSADOR MEDIANTE TORRE DE ENFRIAMIENTO

Cárdenas Samara, Hernández Yanileth samaracardenas@outlook.es, yanilethpaola@gmail.com

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II. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO CON CONDENSADOR

A. Condensador

Son los equipos encargados de transferir al ambiente el calor absorbido en el evaporador y en la etapa de compresión. Reciben el vapor recalentado proveniente del compresor y deben ser aptos para eliminar el recalentamiento y efectuar la condensación. Se utilizan tres tipos de condensadores que son:

1) Enfriados por aire: se emplean mayoritariamente en refrigeración para aire acondicionado, frecuentemente en las centrales de energía eléctrica y en instalaciones de tratamiento y valorización energética de residuos de todos los tamaños.

Figura1. Ejemplos de condensadores de enfriamiento por aire.

2) Enfriados por agua: Estos condensadores tienen un diseño compacto por las excelentes condiciones de transferencia de calor que ofrece el agua. Se usan diseños de carcasa y serpentín, carcasa y tubo, tubo – tubo.Debido a este tipo de diseño se debe tener en cuenta la velocidad del agua a través del condensador

Figura2. Ejemplo de condensadores de enfriamiento por agua.

3) Evaporativos: son un tipo totalmente diferente de condensador, porque el condensador del refrigerante se encuentra realmente en el interior de la torre. Este tipo de condensador se suelen confundir a menudo con las torres de refrigeración. La diferencia básica entre un condensador evaporativo y una torre es que en lugar de relleno, el condensador evaporativo tiene un haz tubular a través del que circula el fluido a refrigerar.

Figura3. Ejemplos de condensadores por evaporación

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III. TORRE DE ENFRIAMIENTO

Las torres de enfriamiento tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporización parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible y latente de una corriente de aire seco y frío que circula por el mismo aparato. Las torres pueden ser de muchos tipos, sin embargo el enfoque se centra en un equipo de costo inicial bajo y de costo de operación también reducido.Las torres de enfriamiento se clasifican según la forma de suministro de aire en:

1) Torres de Circulación natural: a. Atmosféricas: El movimiento del aire depende del viento y del efecto aspirante de las boquillas aspersores. Se usan en pequeñas instalaciones. Depende de los vientos predominantes para el movimiento del aire. b. Tiro natural: El flujo de aire necesario se obtiene como resultado de la diferencia de densidades, entre el aire más frío del exterior y húmedo del interior de la torre. Utilizan chimeneas de gran altura para lograr el tiro deseado.

2) Torres de Tiro mecánico: El agua caliente que llega a la torre puede distribuirse por boquillas aspersores o compartimientos que dejan pasar hacia abajo el flujo de agua a través de unos orificios.

a. Tiro Inducido: El aire se succiona a través de la torre mediante un ventilador situado en la parte superior de la torre.

b. Tiro forzado: El aire se fuerza por un ventilador situado en el fondo de la torre y se descarga por la parte superior.

Figura4. Ejemplos Torre de Enfriamiento.

IV. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO CON CONDENSADOR EVAPORATIVO

Los condensadores evaporativos se utilizan para eliminar el calor sobrante de un sistema de refrigeración en los casos en los que este calor no se pueda utilizar para otros propósitos. El exceso de calor se elimina evaporando el agua.

Los condensadores evaporativos disponen de un armario con un condensador con rociador de agua y, normalmente, disponen de uno o más ventiladores. El exceso de calor se elimina evaporando el agua. En un condensador evaporativo se enfría el refrigerante principal del sistema de refrigeración, al contrario de lo que ocurre con una torre de refrigeración. Los condensadores evaporativos son más caros que los refrigeradores en seco y se utilizan principalmente en grandes sistemas de refrigeración o en sistemas en los que la temperatura exterior es elevada. En numerosos lugares del mundo, la normativa limita el tamaño físico de los sistemas de refrigeración y estos tamaños, a su vez, limitan el uso de los condensadores evaporativos.

1) Funcionamiento El principio de enfriamiento de estos equipos se basa en la evaporación, el equipo produce una nube de gotas de agua bien por pulverización, bien por caída libre que se pone en contacto con una corriente de aire. La evaporación superficial de una

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pequeña parte del agua inducida por el contacto con el aire, da lugar al enfriamiento del resto del agua que cae en la balsa a una temperatura inferior a la de pulverización.El uso más habitual de estos equipos está asociado a los sistemas de refrigeración, tanto en aire acondicionado como en producción de frío (hostelería, alimentación, laboratorios, etc.), sin embargo, en el ámbito industrial estos equipos se usan para el enfriamiento de cualquier parte de un proceso que genere calor y deba ser disipado (por ejemplo, procesos de molienda que generan calor por fricción, enfriamiento de reacciones exotérmicas, disipación de calor residual en centrales de producción de energía eléctrica, etc.).

Figura5. La siguiente figura representa el esquema de una torre como parte de un sistema de refrigeración de un edificio.

2) Descripción del sistema

Figura6. Componentes del condensador evaporativo.

a) Ventiladores: extraer el vapor del agua.

b) Separador de gotas: un láminas superpuestas de un material patentado, acanaladas en tres planos, dispuestas a formando un ángulo concreto con el flujo de aire.

c) Pulverizadores: permite expulsar el líquido en forma vaporizada.

d) Relleno: Materiales que se insertan en la parte media de la torre con el fin de servir de soporte al agua pulverizada para incrementar el tiempo y la superficie de contacto con el aire ascendente.

e) Bandeja de agua: Debe comprobarse que no presenta suciedad general, algas, lodos, corrosión, o incrustaciones. El agua debe estar Clara y limpia.

f) Tubería del agua: La parte superior cuenta con su parte de tubo de pvc para la alimentación del agua, esta se instala primeramente sobre el cabezal de entrada de agua del de-súper-calentador.

V. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

a) Ventajas del condensador evaporativo:

Menor temperatura de condensación Menor costo de bombeo de agua.

Caudal de agua aprox. 1/3.

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b) Desventajas del condensador evaporativo:

En general requiere líneas de refrigerantes más largas, con mayor pérdida de carga, esto es más notorio en instalaciones de Acondicionamiento de Aire.

VI. APLICACIONES

Frigoríficos, industria láctea, gaseosas, industria vitivinícola, sidras, alimentación, etc.

VII. CONCLUSIONES

Los condensadores evaporativos tienen gran capacidad de rendimiento frente a otros condensadores, es tan eficiente como las torres de enfriamiento, pero es mejor debido a que no requiere otro equipo, ya que las torres de enfriamiento utilizan condensador más la propia torre.Los condensadores evaporativos de acero inoxidable son de mejor calidad que los galvanizados, por lo cual podríamos usar en la industria alimentaria uno de estos, si bien su costo es mayor, pero su duración y calidad lo valen.

VIII. INFOGRAFÍA

http://www.sirsatitanio.com/ Archivos%20PDF/manual%20de%20condensadores%20evaporativos.pdf

http://webdelprofesor.ula.ve/ ingenieria/csalas/OPIV/torres1.pdf

http://www.sirsatitanio.com/ Archivos%20PDF/manual%20de%20condensadores%20evaporativos.pdf

http://www.msssi.gob.es/ ciudadanos/saludAmbLaboral/agenBiologicos/pdfs/4_leg.pdf

http://www.fing.edu.uy/iq/cursos/ qica/repart/qica2/Condensadores.pdf

https://books.google.com.co/books? id=S62Rp6zzr0QC&pg=PA41&dq=sistema+de+enfriamiento+del+condensador&hl=es-419&sa=X&ei=hfUFVZ_DNsKcNsWtgYAI&ved=0CDgQ6AEwBQ#v=onepage&q=sistema%20de%20enfriamiento%20del%20condensador&f=false

https://profedaza.wordpress.com/ componentes-sistema-de-refrigeracion/condensadores/

http:// raaaispuropeinadoezequiel.blogspot.com/2011/03/condensadores-evaporativos.html

https://books.google.com.co/books? id=skGScUTsO5IC&pg=PA28&lpg=PA28&dq=condenSADORES+evaporacion&source=bl&ots=E-5BgWGgHd&sig=t1062rYocTpew39j-rVIU5RKnZ8&hl=es-419&sa=X&ei=KgAGVZGJOu2SsQSg_IKwAg&ved=0CC8Q6AEwBg#v=onepage&q&f=true

http://www.bienda.com/pdf/ documentos/Condensador-evaporativo.pdf

http://www.interssa.com/legionella/ torres_refrigeracion

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