Desarrollo de una herramienta para la evaluacion de la eficiencia de una torre de enfriamiento de agua

Abstract

La herramienta propuesta permite el cálculo del perfil de temperatura para el agua, el perfil de temperatura para el aire, el perfil de humedad y la demanda térmica a contracorriente en una torre de enfriamiento de agua de tiro inducido a contracorriente. Como un primer paso, se construye un modelo matemático, que rige el funcionamiento de una torre de enfriamiento de agua de tiro inducido a contracorriente que contiene un empaque de madera vertical. El modelo matemático estructurado contiene ecuaciones que describen los fenómenos de transferencia de masa, transferencia de calor , el balance de energía y la ecuación de equilibrio generada a partir de datos para el sistema aire-agua reportados en la literatura. En el modelo también se incluyen ecuaciones que modelan el comportamiento termodinámico de la torre partiendo de datos de entalpía de la mezcla aire-vapor de agua a 1 atmósfera de presión. Una vez conformado el modelo, este se resuelve numéricamente para cada uno de los empaques utilizados partiendo de las mismas condiciones de operación y diseño con el fin de obtener los resultados del modelo operacional, luego se obtiene la demanda térmica a contracorriente a partir de las condiciones de diseño. Por último, se generan diferentes datos de condiciones de operación con el fin de evaluar la demanda térmica a contracorriente para la herramienta y para el demo CTI Toolkit de Cooling Tower Institute. De la solución numérica se obtuvo el calor removido por la torre, el porcentaje de agua perdido, la temperatura de agua fría, la temperatura del aire a la salida, la demanda térmica a contracorriente, los perfiles de temperatura para el agua y el aire y el perfil de humedad. Además, se obtiene que el empaque más eficiente es el de madera vertical y que la herramienta tiene una confiabilidad del 98% al compararla con el demo CTI Toolkit de Cooling Tower Institute.