Análisis 7: Torre de refrigeración

Un condensador enfriado por agua procedente de un sistema de aire acondicionado, rechaza el calor al ambiente a través de una torre de enfriamiento de contraflujo.

El agua entra a la torre de enfriamiento a 38 °C y sale a 25°C. El caudal másico de agua es de 24 kg/s. El aire ambiente ingresa a la torre de enfriamiento a 20 °C y 65 % de humedad relativa. El aire sale a 30 °C y 100 % de humedad relativa. La temperatura del agua de reposición es de 24°C. La presión es constante, 101.325 kPa. Calcule:

La tasa de flujo másico de aire
La tasa de suministro de agua de reposición
La tasa de calor en el condensador
Eficiencia de la torre de refrigeración
Irreversibilidad

Las torres de enfriamiento son una operación unitaria importante en las operaciones de las industrias de procesos químicos. La aplicación de cálculos de balance de masa y energía permite a los ingenieros de procesos evaluar los requisitos de pérdida por evaporación, purga y agua de reposición, y evaluar el rendimiento de la torre de enfriamiento.

En una torre de enfriamiento, el agua caliente se bombea a cierta altura, luego de lo cual se rocía hacia abajo. El agua caliente tiende a evaporarse; pero para hacerlo, requiere calor. Cierta cantidad de agua caliente logra extraer este calor requerido de las gotas de agua caliente circundantes. Las gotas de agua caliente circundantes pierden calor y se enfrían. Se recogen en un depósito situado en la base de la torre de refrigeración como agua fría.

El porcentaje de evaporación suele estar entre el 1 y el 1.5 % del caudal de agua en circulación.