Cómo funcionan las boquillas en un sistema de torre de refrigeración

¿Por qué son tan importantes las boquillas?
Todo el mundo sabe lo importante que es el relleno para el rendimiento de una torre de refrigeración. Dado que el relleno es el medio de transferencia de calor alrededor del cual se construye la "caja", es decir, la torre de refrigeración, se podría argumentar que es el factor más importante para determinar el rendimiento de su torre de refrigeración. Sin embargo, dado que las boquillas son las encargadas de hacer llegar al relleno el agua caliente que se desea enfriar, las boquillas también desempeñan un papel muy importante en el funcionamiento de una torre. Las boquillas intervienen en los siguientes aspectos de la evaluación del rendimiento de una torre de refrigeración.

Distribución de agua
El impacto más obvio de una boquilla se debe a su diseño principal, que es hacer llegar el agua caliente al relleno. Lo ideal es que las boquillas estén situadas y dimensionadas de forma que proporcionen un patrón uniforme de agua sobre el relleno sin espacios entre sus zonas de pulverización. Si han invertido "unos cuantos dólares" en poner relleno en su torre de refrigeración, ahora tiene que asegurarse de que lo utiliza al máximo asegurándose de que está totalmente humedecido y de que todas las secciones del relleno reciben una cantidad constante de agua. Todos los datos publicados sobre el rendimiento de un relleno se basan en este supuesto.

Los espacios en la cobertura de la pulverización pueden provocar goteo en el aire porque el relleno seco ofrece menor resistencia al flujo de aire, y el aire siempre tomará el camino de menor resistencia. Esto provocará que el flujo de aire sea "robado" de las secciones de relleno húmedo, donde es necesario para enfriar el agua caliente. Además, dado que tanto el aire como el agua son fluidos, los espacios no son 100% constantes en su ubicación. A medida que los fluidos compitan e interactúen entre sí, tienden a pulsar y desplazarse. Esto hace que parte del relleno experimente ciclos alternos de tiempos húmedos y secos que fomentarán la formación de incrustaciones dentro del relleno. A medida que las incrustaciones se acumulan en un relleno, empiezan a afectar negativamente a su capacidad de rendimiento térmico y, en el extremo, pueden bloquear totalmente el flujo de aire del relleno y causar potencialmente daños estructurales en la torre de refrigeración si el aumento de peso del relleno debido a las incrustaciones es excesivo.

Zona de pulverización
Otra forma en que el sistema de rociado afecta al rendimiento térmico de una torre de refrigeración es por el enfriamiento que se produce en cuanto el agua sale de la boquilla y cae al relleno. El efecto de enfriamiento en esta zona de pulverización puede variar de 5-15% del enfriamiento total proporcionado por la torre. La clave del enfriamiento aquí es maximizar la interacción entre el agua más caliente y el aire más frío. Así, una boquilla que genere gotas muy pequeñas tendrá un mayor efecto refrigerante que una boquilla que haga gotas grandes y gordas. Esto es similar al efecto refrescante de caminar a través de una fina niebla en un caluroso día de verano frente a ser regado por una manguera de incendios.

Eliminadores de gotas
Con el escrutinio cada vez mayor que se presta a las emisiones de deriva de las torres de refrigeración, hay que ser consciente del papel que pueden desempeñar las boquillas en la deriva. Por desgracia, la fina pulverización de gotas muy pequeñas que es beneficiosa desde el punto de vista de la refrigeración crea un reto mucho más difícil a la hora de evitar que esas mismas gotas muy pequeñas salgan de la torre de refrigeración. Esto puede empeorar aún más si el agua circulante tiene una tensión superficial muy baja debido a un tratamiento del agua que incluya tensioactivos o debido a fuentes de agua de reposición comprometidas procedentes de plantas de tratamiento de aguas residuales, como el agua de acuerdo con la normativa del Título 22 de California.

Al disminuir la tensión superficial del agua, hace que se formen gotas cada vez más pequeñas. Cuando se combina esto con un sistema de distribución de agua a presión, especialmente si se está bombeando en exceso y se tiene una presión superior a la esperada en las boquillas, se puede generar una neblina. Como se mencionó en la edición de noviembre de 2015 de The Cooling Quarterly, las gotas de la neblina pueden ser un par de órdenes de magnitud más pequeñas que las gotas típicas para cuya captura están diseñados los eliminadores de gotas, y los eliminadores de gotas pierden su eficacia si las gotas son demasiado pequeñas (por eso existen los eliminadores de neblina, que están diseñados de forma diferente a los eliminadores de gotas debido al mayor grado de dificultad en la eliminación de gotas).