Aproximación y alcance, explicados

Una pregunta que Brentwood recibe ocasionalmente de los clientes es: "¿Por qué mi torre no funciona como se diseñó?". Junto con la consulta, nos suelen facilitar las temperaturas de funcionamiento del agua caliente y fría de su torre y la observación de que la diferencia entre ambas es inferior a las especificaciones de diseño.

Un error común es creer que el rango de funcionamiento de una torre es una indicación de su rendimiento. El rango de una torre de refrigeración de recirculación que sirve a un proceso en estado estacionario es completamente independiente del rendimiento de la torre. Esto puede verse evaluando la ecuación de carga térmica de un proceso típico:

La ecuación anterior muestra que el rango (∆T) es una función de la carga térmica (Q) y del caudal másico (m) en el intercambiador de calor de proceso, no en la torre. Si la velocidad de la bomba (caudal másico) y la carga térmica permanecen constantes, el rango también permanecerá constante. Así pues, para una torre de refrigeración que funcione correctamente en condiciones estacionarias, la temperatura de bulbo húmedo no afectará al alcance de la torre. En teoría, un cambio en la temperatura del bulbo húmedo hará que la temperatura del agua que sale de la torre aumente/disminuya proporcionalmente. El sistema alcanzará el equilibrio térmico, manteniendo un alcance constante a una aproximación superior/inferior. Lo que reducirá el rango de la torre de refrigeración es una disminución de la carga térmica o un aumento del caudal másico suministrado a la torre. Un ejemplo de esto es el funcionamiento en invierno. Si la carga de calor del proceso se reduce durante los meses de invierno, esto puede causar una reducción en el alcance de su torre.

Cuando se compara con las condiciones de diseño, la aproximación es el verdadero indicador del funcionamiento de su torre. La temperatura de bulbo húmedo de entrada es la temperatura más baja posible que puede obtener el agua de la torre. Cuanto menor sea la aproximación que pueda alcanzar una torre, más eficazmente estará utilizando el intercambio de calor disponible. Sin embargo, dado que alcanzar una aproximación más baja aumenta exponencialmente el tamaño de la torre necesaria, las aproximaciones bajas se convierten rápidamente en prohibitivas desde el punto de vista de los costes. Para evitar disgustos significativos por pequeños errores de cálculo, la aproximación mínima de diseño recomendada es de 5°F. Hay muchos factores que pueden causar una aproximación mayor (rendimiento reducido) para su torre. Algunos ejemplos de estos factores son un aumento de la carga térmica del proceso, un flujo de aire reducido a través de la torre y un bulbo húmedo del aire de entrada más bajo.