Evaluación experimental de rellenos de salpicado para torres de

UNIVERSIDAD NACIONAL
DE CÓRDOBA
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ESCUELA DE INGENIERÍA
MECÁNICA AERONÁUTICA
Título:
“EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE
RELLENOS DE SALPICADO PARA TORRES DE
ENFRIAMIENTO DE AGUA”
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Córdoba , Diciembre de 2012
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FÍSICAS Y NATURALES
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ESCUELA
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ACIÓN EXPEERIMENTALL DE RELLEN
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ARA TORRESS DE ENFR
RIAMIENTO
O DE AGUA”” Autorr: JUAN MANU
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ores: Ing. JOSÉÉ A. SIRENA Ing. ÁNGEEL A. GALEASSSO Córdoba, Dicieembre de 2012
2 A mis padres y hermanos. Agradecimientos A los profesores de la facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales de la U. N. C., por formar‐
me académicamente. A mis padres y hermanos, por el apoyo incondicional que siempre me brindaron para poder lle‐
gar a esta etapa. A mis amigos, por ser la compañía en el camino. vii viii Resumen.
Resumen Se muestra la evolución de las torres de enfriamiento de agua, sus elementos constitutivos y su clasificación, según su funcionamiento y la disposición de sus componentes. Se presentan los fundamentos teóricos del proceso de enfriamiento del agua, y se definen los parámetros que evalúan la eficiencia y las prestaciones termodinámicas de las torres de enfriamien‐
to. Se realizaron ensayos en una torre de enfriamiento de agua de tiro inducido, ubicada en el Labo‐
ratorio del Departamento de Aeronáutica de la F.C.E.F. y N. de la Universidad Nacional de Córdoba. Los ensayos fueron hechos para tres tipos de relleno de salpicado (denominados: relleno de 20 tubos, relleno de 46 tubos y relleno de salpicado DZ) a diferentes caudales de agua y aire. Se aplicó el Código ATC‐105 del Cooling Technology Institute, que regula los ensayos para determinar las performances térmicas de torres para enfriamiento de agua. Se determinaron los parámetros de funcionamiento térmicos, eléctricos y fluido‐dinámicos de los tres tipos de rellenos de salpicado y se obtuvieron las curvas de funcionamiento para distintas configuraciones de cada relleno, el parámetro de calidad electro‐fluido dinámico QP (parámetro que cuantifica el proceso de transformación de energía eléctrica en cinética) en función de la relación de caudales másicos agua/aire y el coeficiente de pérdida de carga de los rellenos por metro relleno/m en función de la velocidad del aire en la cámara de ensayos y de la carga de agua. ix x Índice. Índice Agradecimientos ................................................................................................................... vii Resumen ................................................................................................................................ ix Índice. .................................................................................................................................... xi Nomenclatura ...................................................................................................................... xiii Introducción ......................................................................................................................... xv 1 Torres de enfriamiento de agua. ................................................................................. 1 1.1 Intercambiadores de calor. ................................................................................... 1 1.2 Torres de enfriamiento. ........................................................................................ 2 1.2.1 Definición. ......................................................................................................... 2 1.2.2 Evolución. .......................................................................................................... 2 1.2.3 Elementos constitutivos de una torre de enfriamiento. ................................... 6 1.2.4 Clasificación de torres de enfriamiento. ......................................................... 14 1.2.5 Sistemas alternativos. ..................................................................................... 18 2 Fundamentos teóricos. ............................................................................................. 21 2.1 Psicrometría. ....................................................................................................... 21 2.1.1 Diagrama psicrométrico. ................................................................................. 23 2.1.2 Descripción del proceso de enfriamiento del agua. ........................................ 24 2.1.3 Estudio teórico del proceso de enfriamiento de agua. ................................... 25 2.1.4 Características y condicionamientos operativos. ............................................ 30 2.1.5 Cálculo de las unidades de difusión. ............................................................... 32 3 Eficiencia en torres de enfriamiento. ........................................................................ 35 3.1 Prestaciones termodinámicas de las torres de enfriamiento. ............................ 35 3.1.1 Parámetros de similitud en torres de enfriamiento. ....................................... 36 3.1.2 Curva de funcionamiento. ............................................................................... 37 3.2 4 Eficiencia de torres de enfriamiento. .................................................................. 39 Requerimientos para la realización de los ensayos. ................................................. 45 4.1 Elección del Estándar Internacional. ................................................................... 45 4.2 Requisitos del ATC‐105. ....................................................................................... 45 4.2.1 Condiciones del equipo. .................................................................................. 45 4.2.2 Condiciones de operación. .............................................................................. 46 4.2.3 Tolerancias en las condiciones de operación. ................................................. 46 4.2.4 Instrumental de ensayo. .................................................................................. 47 xi Índice. 4.2.5 Parámetros a medir durante el ensayo. .......................................................... 47 4.2.6 Duración del ensayo. ....................................................................................... 48 4.2.7 Localización de los puntos de medición de los parámetros. ........................... 48 4.2.8 Mediciones. ..................................................................................................... 49 4.2.9 Determinación de d. ...................................................................................... 52 5 Instalación experimental. .......................................................................................... 53 5.1 Componentes de la instalación experimental. .................................................... 53 5.1.1 Descripción de los componentes del circuito de agua. ................................... 54 5.1.2 Descripción de los sensores y del Sistema de Adquisición de Datos (SAD). .... 60 5.2 Calibración de los sensores. ................................................................................ 63 5.2.1 Sensores de presión. ........................................................................................ 64 5.2.2 Determinación del caudal y de la velocidad media del aire en la cámara de ensayos... ......................................................................................................... 66 6 Ensayos y resultados experimentales........................................................................ 73 6.1 Protocolo de ensayos. ......................................................................................... 73 6.2 Ensayos. ............................................................................................................... 74 6.2.1 Sistematización de los ensayos. ...................................................................... 75 6.2.2 Parámetros de los ensayos. ............................................................................. 76 6.2.3 Ejemplo del procedimiento y proceso de los datos registrados por el Sistema de Adquisición de Datos, SAD. ........................................................... 76 6.3 Resultados de los ensayos. .................................................................................. 83 6.3.1 Configuración: sin relleno. ............................................................................... 84 6.3.2 Configuración: 1 capa de relleno. .................................................................... 87 6.3.3 Configuración: 2 capas de relleno. .................................................................. 94 6.3.4 Configuración: 3 capas de relleno. ................................................................ 100 6.3.5 Configuración: 1, 2 y 3 capas de los diferentes tipos de relleno. .................. 107 Conclusión .......................................................................................................................... 115 Apéndice A. Determinación de PA para obtener la Vm deseada. .................................... 117 Apéndice B. Planillas resumen. .......................................................................................... 119 Apéndice C. Archivos de datos y planillas de cálculo……………………………………………………….CD Bibliografía ......................................................................................................................... 141 xii Nomenclatura. Nomenclatura A……….…Constante adimensional en la ecuación de funcionamiento de la torre. [‐‐‐] Acerc…..Acercamiento. a……….…Superficie de transferencia equivalente por unidad de volumen de la torre. [1/m] aH………..Superficie de transferencia total de calor por unidad de volumen de la torre. [1/m] aM…….….Superficie de transferencia total de masa por unidad de volumen de la torre. [1/m] B……......Constante adimensional en la ecuación de funcionamiento de la torre. [‐‐‐] C………...Constante adimensional, antilogaritmo de la constante A. [‐‐‐] CL…….….Calor especifico del agua. [KJ/(KG∙K)] CP…….….Calor especifico del aire, a presión constante. [KJ/(KG∙K)] Cs………...Calor especifico del aire húmedo. [KJ/(KG∙K)] CT…….….Carga de agua o carga típica. (WL/S0) [m/h] Ec………...Energía cinética del flujo de aire. [W] G………....Caudal másico de aire. [Kg/s] H………....Altura del relleno. [m] HDU.…...Altura de la unidad de difusión. [m] HR….….…Humedad relativa ambiente. [%] hg……….…Coeficiente de transmisión de calor entre la interfase y la masa gaseosa. [KJ/(h∙m2∙K)] hL………….Coeficiente de transmisión de calor entre la interfase y la masa de agua. [KJ/(h∙m2∙K)] I…………….Entalpía. [KJ] i…………….Entalpía específica. [KJ/Kg] iL…………..Entalpía especifica del aire húmedo a la temperatura del liquido. [KJ/Kg] K……….….Coeficiente de transferencia másico medio. [Kg de vapor condensado/(h∙m2)] Kg…………Coeficiente de transferencia másica a través de la película gaseosa. [Kg de vapor condensa‐
do/(h∙m2)] K’g…………Coeficiente de transferencia másica a través de la película gaseosa basado en la diferencia absoluta de humedades entre la interfase y la mas gaseosa. [Kg de vapor condensa‐
do/(h∙m2)] L…………..Caudal másico de agua. [Kg/s] Le……..….Número de Lewis. [‐‐‐] m…………..Masa. [Kg] n……………Coeficiente adimensional en la ecuación de funcionamiento de la torre. [‐‐‐] P……………Presión. [Pa], [mb] Q……………Flujo de calor. [W] QP………...Parámetro de calidad electro‐fluido dinámico. [‐‐‐] S0……….….Superficie total de la sección transversal de la torre. [m2] S1……….….Superficie de la sección de la cámara de ensayos. [m2] S2……….….Superficie de la sección circular del ducto de entrada de aire al ventilador. [m2] T……….…..Temperatura. [°C], [K] T0……….....Temperatura de referencia. [°C], [K] V………...…Volumen activo de la torre, volumen del relleno. (S0·Z), [m3] V……………Velocidad. [m/s] xiii Nomenclatura. V1………….Velocidad media del aire en la sección circular del ducto de entrada de aire al ventilador. [m/s] Vm………..…Velocidad media del aire en la cámara de ensayos. (Wg/S0), [m/s] W…………...Caudal volumétrico. [m3/s] W………….…Potencia eléctrica. [W] X…………....Humedad absoluta. [gr de vapor/gr de aire seco] Z…………..…Altura del relleno de la torre. [m] Símbolos Griegos: ………..……Eficiencia. [‐‐‐] d…………….Número de unidades de difusión. [‐‐‐] ……………..Coeficiente de pérdida de carga. [‐‐‐] 0………..….Entalpia de vaporización a la temperatura de referencia T0. [KJ/Kg] ……………..Densidad del aire. [Kg/m3] P…………..Perdida de presión. [Pa] PT………….Diferencia de presión estática de la torre (entre la presión atmosférica y la presión estáti‐
ca correspondiente anillo inferior). [mA], [Pa] PA………….Diferencia de presión estática entre el anillo inferior y superior. [mA], [Pa] T……….….Salto térmico. [°C], [K] ……………..Volumen especifico. [m3/kg] Subíndices: a……………..Aire seco. act……….….Activa, consumo de energía eléctrica. atm……….…Atmosférica. cw…………..Agua fría. db…………..Bulbo seco. ens………….Ensayo ent……….…Entrada g………….…Gas, aire húmedo. hw………....Agua Caliente. i………….….Interfase liquido‐gaseosa. L…………….Líquido, agua. mot……..….Motor eléctrico. mtv………...Grupo motor‐transmisión‐ventilador. nec………….Necesaria. r………….….Relleno sal………..…Salida. v………….….Vapor. vent…………Ventilador vs……….…..Vapor saturado. wb……..……Bulbo húmedo. Nota: En el texto se explicita la nomenclatura utilizada que no se encuentra en la lista anterior. xiv Introducción. Introducción A medida que la sociedad se desarrolla tecnológicamente, los procesos industriales alcanzan al‐
tos niveles de complejidad, automatización y celeridad. Una característica que poseen dicho proce‐
sos es que necesitan indefectiblemente el empleo de algún mecanismo eficaz para disipar el calor que ellos generan. Uno de estos dispositivos son las llamadas torres de enfriamiento de agua, cuya finalidad es extraer calor del agua a través del contacto directo con el aire. Estas torres tienen múltiples aplicaciones, desde relativamente pequeñas instalaciones de aire acondicionado hasta grandes complejos de generación de energía eléctrica. Se puede decir que su uso está justificado en sistemas que utilizan agua como medio refrigerante, donde sea necesario disipar grandes cantidades de calor a bajo costo y el salto de temperatura requerido sea del orden de 10 °C. El dominio de la metodología de cálculo de torres de enfriamiento de agua implica conocer los fundamentos teóricos del proceso de termotransferencia que tiene lugar en su interior como así también las características del flujo interno y las correspondientes ponderaciones de las pérdidas de carga. Ello permitirá obtener torres de enfriamiento con una alta eficiencia termodinámica y un bajo consumo energético del grupo moto‐propulsor. Es de interés de este trabajo formar parte de la bibliografía referida al tema y que sus resultados puedan ser útiles para mejoras continuas, posibilitando lograr diseños de torres de enfriamiento y de rellenos con un funcionamiento más eficiente, con la consecuente disminución de costos. El objetivo propuesto es lograr la determinación de los parámetros de funcionamiento térmicos, eléctricos y fluido‐dinámicos de tres tipos de rellenos de salpicado (relleno de 20 tubos, relleno de 46 tubos y relleno de salpicado DZ) en la instalación experimental del Laboratorio del Departamento de Aeronáutica. Las características térmicas y fluido‐dinámicas del relleno no pueden ser obtenidas analíticamente debido a que no existe un modelo que describa el funcionamiento del mismo, por lo tanto es necesario recurrir a datos experimentales para poder calcular sus prestaciones. Si se pretende que los resultados de una evaluación experimental sean confiables, representati‐
vos y además comparables con otros ensayos es necesario que se obtengan con técnicas experimen‐
tales que satisfagan requisitos determinados, previamente establecidas. Estos requisitos condicionan la calidad y el estado del equipamiento involucrado, los procedimientos de ejecución de los ensayos, la adquisición y el procesamiento de datos experimentales a los efectos de elaborar conclusiones. En este trabajo se optó por seguir los patrones y normas del Cooling Technology Institute (CTI) para la ejecución de los ensayos pertinentes en razón del prestigio a nivel internacional de esa orga‐
nización y por disponerse de la bibliografía necesaria. Por ello las evaluaciones realizadas en la torre de enfriamiento de agua de la instalación experimental se realizaron de acuerdo con la metodología descripta en el Código ATC‐105 del CTI. xv xvi Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
1 Torres de enfriamiento de agua. 1.1 Intercambiadores de calor. Los intercambiadores de calor son dispositivos diseñados para producir el enfriamiento necesa‐
rio de un fluido, en particular mediante el calentamiento de otro fluido; o viceversa. Pueden ser de contacto indirecto o directo. Por un lado, los intercambiadores de calor de contacto indirecto se caracterizan principalmente porque ambos fluidos, el refrigerante y refrigerado, no están en contacto, sino a través de una super‐
ficie separadora e impermeable para ambos que evita la contaminación de cualquiera de ellos con el otro, pues normalmente estos fluidos son de igual naturaleza, es decir ambos son gases o líquidos. El mecanismo de transferencia de calor en este caso es por convección en los fluidos, conducción a través del sólido de la superficie de separación, y en menor medida por radiación. La superficie que separa los dos fluidos si bien limita el contacto íntimo entre ellos, tiene asociado el problema de acumulación de resistencias de obstrucción de flujo e incrustación de residuos con el consiguiente riesgo de corrosión de los materiales. Dichos depósitos disminuyen la transferencia de calor a través del sólido, ya que normalmente son residuos salinos que tienen características refractarias. Por otra parte, en los intercambiadores de calor por contacto directo se usan fluidos en distintos estados, es decir gas y líquido. En este caso no es necesaria la superficie de separación, siempre y cuando no haya problemas de contaminación mutua y el gas con el líquido se puedan separar fácil‐
mente luego de mezclarse e intercambiar calor. Las resistencias por obstrucción se reducen aprecia‐
blemente por la disminución de superficies donde puedan acumularse. En general la ventaja que se consigue con esta clase de equipos es la obtención de coeficientes de transferencia de calor mayores que en los de contacto indirecto usuales. El mecanismo de transfe‐
rencia de calor en este tipo de dispositivos es principalmente la evaporación del líquido, proceso en el cual, el cambio de estado lo hace absorbiendo calor del líquido no evaporado, en consecuencia baja la temperatura del mismo; y en menor medida como intercambio de calor sensible entre la fase liquida y gaseosa. Los ejemplos de estos tipos de intercambiadores son los estanques de enfriamiento, estanques de rociadores, evaporadores y torres de enfriamiento. Los sistemas de refrigeración que usan agua disponible del medio ambiente como fluido de en‐
friamiento se llaman sistemas abiertos, Fig. 1.1 (a). En estos sistemas, se toma el agua fría del medio, ya sea un río, estanque o lago y la regresan caliente a la misma fuente. Este sistema es adecuado cuando se dispone de agua en grandes cantidades y a la temperatura adecuada, y no existan proble‐
mas económicos ni de contaminación producido en el intercambiador de calor ni en el medio am‐
biente. Cuando no se posee una fuente continua de agua fría como refrigerante, o su uso está limitado por inconvenientes económicos o ecológicos, se utilizan torres de enfriamiento de agua. En este caso el sistema de enfriamiento es un sistema cerrado, Fig. 1.1 (b), y solo es necesario aportar agua al circuito de enfriamiento en igual medida a la que se escapa como consecuencia del proceso de en‐
1 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
friamiento, en forma de vapor o por el arrastre del agua por parte del aire al exterior de la torre, en forma de pequeñas gotas. Fig. 1‐1 Esquemas de sistemas de Refrigeración. 1.2 Torres de enfriamiento. 1.2.1
Definición. Las torres de enfriamiento son intercambiadores de calor de contacto directo entre aire at‐
mosférico (fluido refrigerante) y agua (fluido refrigerado). Como se mencionó anteriormente el método de transferencia de calor en este tipo de intercambiadores es principalmente por la evapo‐
ración del liquido refrigerado, o sea el agua (es decir, transferencia de masa); y en menor proporción por transmisión de calor sensible entre la fase gaseosa y líquida. Se utilizan torres de enfriamiento cuando es necesario enfriar agua a un costo razonablemente reducido, cuando se dispone de grandes volúmenes de agua sin riesgos de contaminación de ningún tipo, cuando el salto térmico requerido no sea elevado (5 a 10 °C) y la mínima temperatura de agua fría necesaria sea mayor que la máxima temperatura de bulbo húmedo de la región donde se instale. 1.2.2
Evolución. El primer sistema de enfriamiento fueron simples estanques, llamados estanques de enfriamien‐
to, los estanques pueden ser naturales o artificiales, en los cuales el agua fría es tomada desde un lado del estanque y la caliente regresa por el otro. El enfriamiento se produce por evaporación en la superficie libre. En algunos casos el agua caliente se lanza al aire hacia el estanque (estanque de as‐
persión). Esto aumenta la evaporación y la transferencia de calor de manera significativa, debido a que el área superficial del agua aumenta considerablemente al dividirse en pequeñas gotas. Esto fue pronto mejorado por la instalación de rociadores que incrementaban el contacto entre el aire y el agua (estanques de rociadores). Con el paso de los años y el incremento de la carga térmica se vio conveniente aumentar el tiempo de contacto entre el agua y el aire. Ello se logró elevando el perímetro y situando los picos rociadores cerca del tope superior de dicho perímetro. El resultado fue una torre de enfriamiento atmosférica provista de rociadores, llamadas torres de enfriamiento de aspersión atmosférica, donde el agua caliente se bombea hasta la parte superior de la torre, y por medio de unas boquillas se rocía 2 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
al espacio interior de la misma, Fig. 1.2. Por efecto del movimiento de aspersión atrae el aire que entra por la parte superior de la torre y fluye hacia afuera por las rejillas laterales, el viento puede causar un flujo adicional de aire en sentido horizontal a través de la torre. Este tipo de torres no es muy eficiente debido a que el flujo de aire creado por el efecto de inducción es reducido, por este motivo se requiere una estructura de mayor tamaño que las necesarias en los otros tipos de torres. Además, la variación de los efectos del viento cambia y hace difícil predecir la capacidad de este tipo de torre, Ref. [1], [2]. También existen torres de enfriamiento atmosféricas donde el flujo de aire es perpendicular a la caída de agua, Fig. 1.3. Fig. 1‐2 Esquema de una torre de enfriamiento de aspersión atmosférica. Fig. 1‐3 Esquema de una torre de enfriamiento atmosférica sin relleno. Luego aparecieron las torres eyectoras, donde la aspersión del agua caliente se realiza a alta ve‐
locidad y dirigida en un sentido horizontal, induce de esta manera el aire de entrada y lo hace circular 3 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
a través de la torre, Fig. 1.4. El funcionamiento de este tipo de torre se puede predecir y es compara‐
ble con la capacidad de las torres de tiro mecánico. Fig. 1‐4 Esquema de una torre de enfriamiento eyectora. Posteriormente la construcción perimetral del depósito de agua adopta la forma de una chime‐
nea hiperbólica con el fin de producir un movimiento de aire independiente de las condiciones at‐
mosféricas, independizándose del viento, estas son las llamadas torres de enfriamiento de tiro natu‐
ral, Fig. 1.5. Instalando un relleno en el interior de la chimenea o carcasa se incremento la eficiencia del enfriamiento por unidad de volumen de la torre al producirse una pulverización adicional del flujo de agua o un aumento de la superficie sólida que el líquido pueda mojar. Debido a la forma de la chimenea este tipo de torres son también conocidas como torres hiperbólicas. La última innovación introducida en las torres fue instalar un ventilador para disponer de una fuerza adicional que arrastre el aire a través del agua que desciende, dando origen a las torres de tiro asistido o mecánico, Fig. 1.6. Fig. 1‐5 Esquema de una torre de enfriamiento de tiro natural, torre hiperbólica. 4 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Fig. 1‐6 Corte esquemático de una torre de enfriamiento de tiro mecánico. Las torres, en sus diferentes tipos, pueden tener dimensiones que van desde una sección trans‐
versal de 0.5 m2 y de 2 a 3 m de altura, Fig. 1.7, a torres hiperbólicas con diámetros del orden de los 100 m y alturas de hasta 200 m, Fig. 1.8. Fig. 1‐7 Torre de enfriamiento compacta DZ Fig. 1‐8 Torres enfriamiento de tiro natural 5 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Se las puede ver en centrales de generación eléctrica, plantas industriales, edificios, complejos petroquímicos, etc.; utilizándose en procesos productivos, sistemas de aire acondicionado u otras instalaciones que generan calor, el cual es necesario extraer y disipar. 1.2.3
Elementos constitutivos de una torre de enfriamiento. Una torre de enfriamiento de tiro mecánico típica, está constituida por los siguientes elementos, Fig. 1.9: 






Carcasa. Sistema de distribución de agua. Grupo propulsor, ventilador (en el caso de torres de tiro artificial). Relleno. Separadores o eliminadores de gotas Deflectores del aire de entrada. Conducto de descarga. Fig. 1‐9 Esquema de una torre de enfriamiento de tiro inducido, componentes. 1.2.3.1 Carcasa de la torre. Se denomina carcasa al cuerpo principal de la torre, en el cual se ubican los deflectores de aire de entrada, el relleno, el sistema de distribución de agua (toberas rociadoras), el separagotas; se extiende desde la cuba de agua hasta la parte superior del separagotas, donde comienza el conducto de descarga. Su forma, tamaño y material de construcción dependen del tipo de torre a la cual per‐
tenezca; en torres pequeñas el material que predomina es el FRP (Polímeros Reforzados con Fibras), para torres de mayor tamaño se utilizan componentes metálicos y para las torres hiperbólicas se utiliza hormigón armado. Debe ser diseñada de manera que cumpla con las exigencias mecánicas impuestas por la torre en funcionamiento y a la vez debe brindar un fácil acceso a los componentes internos para agilizar su mantenimiento. 6 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
1.2.3.2 Sistema de distribución de agua. Existen dos tipos de sistemas de distribución de agua caliente utilizados en las torres de enfria‐
miento: 

Sistemas de distribución de agua por gravedad. Sistema de distribución por presión. Sistemas de distribución de agua por gravedad: estos sistemas de distribución se utilizan en grandes instalaciones. Constan principalmente de una cañería que conduce el agua hasta uno o va‐
rios recipientes ubicados en la parte superior de la torre. Cada recipiente posee orificios en el fondo por donde se deja caer libremente el agua dentro de la torre, Fig. 1.10. Es común que se coloquen placas por debajo de cada orificio con el fin de aumentar el área de distribución del líquido dentro de la torre. La ventaja que tiene este sistema reside en la baja altura de presión necesaria para bombear el agua, lo que reduce el costo directo de operación. Se utilizan generalmente en torres de enfriamiento de flujo cruzado, pero no así en las torres de flujo en contracorriente debido a que es dificultoso lograr una distribución uniforme del agua por la interferencia que se produce entre el flujo de aire y el de agua. Fig. 1‐10 Sistema de distribución de agua por gravedad. Sistema de distribución de agua a presión: se utiliza generalmente en las torres de enfriamiento de flujo en contracorriente, donde se inyecta agua a presión dentro de una cañería que la distribuye en el interior de la torre, Fig. 1.11. Este sistema mejora las prestaciones de la torre ya que produce un incremento de la superficie de contacto al pulverizar el agua en pequeñas gotas por medio de toberas o rociadores colocados en las salidas de la cañería, Fig. 1.12. Pero comúnmente presenta el inconveniente de la obturación por deposito de impurezas debido a que los conductos de pasaje del agua en las toberas son relativamente de menor tamaño que el sistema anterior. Es por esto que el sistema de distribución de agua a presión requiere de mayor mantenimiento comparado con el sis‐
tema de distribución de agua por gravedad. En estos sistemas de distribución a presión es importante que el agua se divida en pequeñas go‐
tas con el objeto de aumentar el área de contacto para la transferencia de calor así como una distri‐
bución uniforme del líquido en el interior de la torre. Existen una gran variedad de modelos de toberas según sea la sección de la torre, el tipo de flujo que tiene en su interior, la forma de acoplarla a la cañería, etc. Fig. 1.13 y Fig. 1.14. 7 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Sistema fijo. Sistema giratorio. Fig. 1‐11 Sistemas de distribución de agua a presión. Fig. 1‐12 Tobera Brentbood DeskSPRAY. Fig. 1‐13 Toberas para sistemas de distribución a presión. Fig. 1‐14 Toberas para sistemas de distribución por gravedad. 8 Capítulo 1. Torres
T
de enffriamiento de
d agua.
3.3 Grupo propulsor y ventilado
or. 1.2.3
EEn las torress de tiro meccánico y de tiiro natural asistido se utilizan ventilaadores cuya ffunción con‐‐
siste en convertirr la energía m
mecánica, provista gene
eralmente po
or un motor eléctrico, en
n energía dee de una hélice o rotor. Lo
os ventiladorees utilizados son: presión y cinéticaa por medio d


Venttiladores axiaales. Venttiladores cen
ntrífugos. Ventiladoress axiales: son aquellos een los cuales el caudal dee aire que mueven tiene la dirección
V
n del ejje de rotació
ón de la héliice, Fig. 1.15
5. Los ventilaadores axialees se colocan en torres de todas lass dimensiones y so
on utilizados para mover grandes volú
úmenes de aaire. Comúnm
mente los rottores son dee plástiico debido aal bajo costo, bajo peso yy resistenciaa a las accion
nes químicass del medio en que ope‐‐
ran. A
Algunos mod
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n variar el án
ngulo de incidencia de laas palas perm
mitiendo en‐‐
toncees regular el caudal de aire. Ventilad
dor axial Gatti. V
Ventilador axiall Marley. ores axiales. Fig.. 1‐15 Ventilado
Ventiladoress centrífugoss: en este caaso la direcciión del aire d
V
de entrada ees paralela aal eje de giro
o del ro
otor, pero la del aire de ssalida es perpendicular al mismo, Fig
g. 1.16. Ventilado
or centrífugo Ga
atti. Ventiladores ccentrífugos BAC
C. Fig. 1‐16 Ventiladorees centrífugos.
9
9 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Esta clase de ventilador se utiliza en el caso de tener grandes pérdidas de carga y cuando se tie‐
ne gran contrapresión de descarga. Tienen el inconveniente de ser ruidosos y no impulsar relativa‐
mente grandes caudales de aire. Constan de una carcasa y un rotor o rodete de aspiración simple o doble. Los materiales usados en este caso son los metales y la incidencia de los álabes del rodete es fija. 1.2.3.4 Relleno. El relleno, también llamado superficie evaporativa o empaque de la torre de enfriamiento, es una estructura interna cuya función es retardar el paso del agua a través de la torre y aumentar la superficie de contacto entre el líquido y el aire. El relleno sirve para incrementar la eficacia general de la torre en la transferencia de calor debido a los requerimientos de grandes volúmenes de aire y pequeñas caídas de presión admisibles; lo cual permite obtener diseños de torres más compactos. Los primeros rellenos eran simples arreglos de largueros de sección cuadrada, rectangular, triangular o redonda, de madera o en algunos casos de fibrocemento. Luego surgieron los desarrollos de rellenos fabricados de polímeros termoplásticos termoestables, como por ejemplo cloruro de polivinilo o PVC, polipropileno, polietileno de alta densidad, etc. Normalmente resisten temperaturas de trabajo de hasta 50 °C a 70 °C. Es usual que se ofrezcan con aditivos como inhibidor de rayos ul‐
travioletas (ya que estos degradan con facilidad cualquier polímero), y productos que impiden la incrustación de depósitos salinos o para prevenir la formación de hongos o algas. Cualquiera sea el tipo de relleno, debe cumplir con las siguientes características: poseer una forma geométrica tal que no ofrezca excesiva resistencia al paso del aire; permitir una distribución uniforme del agua dentro de la torre; ser de simple instalación y fácil recambio, de bajo manteni‐
miento y bajo costo. Hay dos maneras de aumentar el área de contacto entre el líquido y el aire: una, dividiendo el agua en gotas más pequeñas y la otra es esparciendo una capa de agua sobre una gran superficie. Estas dos formas de actuar de los rellenos dan origen a su clasificación: 


Rellenos por salpicado o goteo Rellenos de película Rellenos mixtos Rellenos de salpicado: en general se tratan de secciones prismáticas transversales a la dirección de la caída del agua, Fig. 1.17; distribuidas de diversas maneras, pero de tal forma que las gotas al golpear dichas secciones con una velocidad adecuada, son obligadas a dividirse en gotas más peque‐
ñas. De esta manera se ofrece una mayor superficie de intercambio de calor para un mismo volumen de agua a refrigerar. 10 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Fig. 1‐17 Formas básicas de rellenos de salpicado. Rellenos de película: en general están conformados por placas planas u onduladas dispuestas en forma paralela, muy próximas unas de otras, y en la misma dirección del flujo de agua, Fig. 1.18. Así se obtiene entonces una alta relación de superficie expuesta por unidad de volumen. Este tipo de relleno hace que el agua que desciende se adhiera a ambas caras de cada placa formando una gran área de intercambio de calor. De esta manera el relleno ofrece una mayor capacidad de transferencia de calor por unidad de volumen y permite lograr diseños de torres más compactas. Es importante tener en cuenta el tipo de material y la terminación superficial del relleno para que la tensión superficial del líquido moje la placa y no forme gotas. Por otro lado también hay que tener en cuenta que la proximidad de las placas entre sí puede provocar una elevada pérdida de car‐
ga; también tienen la tendencia de acumular residuos en sus caras o sobre la primera capa de relleno disminuyendo su efectividad y demandando un mayor costo de mantenimiento. Fig. 1‐18 Formas básicas de relleno de película. Rellenos mixtos: son rellenos que utilizan las dos maneras de incrementar la superficie de con‐
tacto al mismo tiempo, Fig. 1.19. También se consideran rellenos mixtos a la intercalación en una misma torre de capas de rellenos de los dos tipos vistos anteriormente y se lo denomina paquete de rellenos mixtos, Fig. 1.20. Muchas veces, casi todo el paquete de rellenos son del tipo de película y en la parte superior se ubican unas pocas capas de relleno de salpicado con el objetivo de distribuir uniformemente el agua a refrigerar proveniente de los rociadores; cuando se utiliza en las capas superiores rellenos de pelí‐
cula es para que el chorro de los rociadores evite la acumulación de suciedad, propiedad característi‐
ca de este tipo de rellenos. 11 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Fig. 1‐19 Detalle de forma básica de un relleno mixto. Fig. 1‐20 Paquete de relleno mixto formado por distintas capas de relleno. 1.2.3.5 Separador o eliminador de gotas. También conocidos como eliminadores de rocío, consisten en placas de poca longitud dispuestas en forma paralela a la dirección del flujo de salida, Fig. 1.21; pero con acentuados cambios de curva‐
tura con el fin de retener las gotas que arrastra el caudal de aire, disminuyendo así el consumo de agua de reposición. El principio de funcionamiento de este dispositivo es debido a que los marcados cambios de dirección que tienen las placas producen fuertes aceleraciones centrifugas sobre el aire húmedo, provocando que las gotas arrastradas por el aire se separen de la corriente pegándose en las placas, Fig. 1.22. Fig. 1‐21 Típico separagotas. 12 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Fig. 1‐22 Esquema de un separagotas. 1.2.3.6 Deflectores de aire de entrada. Son superficies fijas o móviles ubicadas en la abertura de ingreso de aire a la torre; normalmente utilizados en torres de tiro natural y de tiro inducido. Tienen la misión de regular y direccionar el caudal de aire de entrada evitando la recirculación de aire dentro de la torre. También previene la pérdida de agua debido al viento, Fig. 1.23. Fig. 1‐23 Deflectores de aire de entrada. 1.2.3.7 Conducto de descarga. El conducto de descarga es un difusor cónico ubicado en la salida de las torres de tiro inducido, Fig. 1.24. Dentro del mismo se coloca el ventilador y en ocasiones también el grupo propulsor. Tiene la misión de disminuir la velocidad del flujo de aire saliente y atenuar la perdida de carga asociada a la energía cinética de dicho caudal de aire. Al mismo tiempo expulsa el aire húmedo a una distancia más alejada de la toma de aire de la torre evitando problemas de recirculación. Fig. 1‐24 Conducto de descarga. 13 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
1.2.4
Clasificación de torres de enfriamiento. 1.2.4.1 Formas de clasificación. Una forma de clasificar las torres de enfriamiento es de acuerdo con la fuente de generación del movimiento de aire a través de ellas. Según este criterio existen torres de circulación natural y torres de circulación artificial, también llamadas torres de tiro natural y torres de tiro mecánico respectiva‐
mente. Teniendo en cuenta que la palabra tiro se refiere a la diferencia de presión necesaria para provocar la circulación del aire dentro de la torre. Por lo tanto la clasificación según el método de efectuar la circulación del aire es: Atmosféricas
Tiro natural Hiperbólicas
Tiro natural asistido
Torres de enfriamiento Tiro forzado
Tiro mecánico
Tiro inducido
Además según sea la dirección de las corrientes del aire y del agua, éstas se pueden clasificar en: Torres de flujo cruzado
Torres de enfriamiento Torres de contra flujo o contracorriente
Torres en la misma dirección y sentido de circulación de los flujos 1.2.4.2 Torres de enfriamiento de tiro natural. Las torres de tiro natural utilizan métodos naturales para producir la corriente de aire dentro de sí mismas, no tienen ventiladores (excepto las de tiro natural asistido). Los métodos para producir la diferencia de presión son: utilización del viento atmosférico (torres atmosféricas), y por otro lado la diferencia de temperatura (torres hiperbólicas). En las torres atmosféricas, Fig. 1.25, el aire se mueve horizontalmente y el agua cae vertical‐
mente, lo que se denomina flujo cruzado (con respecto a la dirección del viento). Siendo el viento la fuente principal del movimiento del aire dentro de la torre. En mucha menor medida puede estar presente un flujo en contracorriente, debido a la convección producida por el agua caliente. Otro caso de torre atmosférica es el de la torre eyectora, Fig. 1.4, donde el flujo de aire se induce por la eyección de agua a gran velocidad y el flujo de agua tiene la misma dirección que la del aire. 14 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Otras torres de enfriamiento de tiro natural son las torres hiperbólicas donde el aire es inducido por una gran chimenea hiperbólica situada sobre el sistema de distribución de agua, Fig. 1.26. La diferencia de densidades entre el aire húmedo caliente y el aire atmosférico es el principal motivo por el cual se crea la corriente de aire a través de la torre. La diferencia de velocidades entre el vien‐
to circulante a nivel del suelo y el viento que circula por la parte superior de la chimenea también ayuda a establecer el flujo de aire. Por ambos motivos, este tipo de torres deben ser altas y, además, deben tener una sección transversal grande para facilitar el movimiento del aire ascendente. Estas torres tienen bajos costos de mantenimiento y son ideales para enfriar grandes caudales de agua. Al igual que las torres atmosféricas no tienen partes mecánicas. La velocidad media del aire a través de la torre suele estar entre 1 y 2 m/s. En las torres de tiro natural no se pueden utilizar rellenos de gran compacidad, debido a que la resistencia del flujo de aire debe ser lo más pequeña posible. Estas to‐
rres son muy utilizadas en centrales térmicas; muy pocas veces son aplicables a plantas industriales debido a la fuerte inversión inicial necesaria. Fig. 1‐25 Esquema de una torre atmosférica de flujo cruzado. Fig. 1‐26 Esquema de una torre de enfriamiento hiperbólica. Las torres de tiro natural asistido son torres hiperbólicas que poseen ventiladores en la parte in‐
ferior, Fig. 1.27, en la entrada de aire, con el fin de forzar el flujo de aire e independizarse del viento exterior y aumentar la eficiencia del proceso de refrigeración. Esto trae aparejado la necesidad de dimensiones un tanto menores que las torres de tiro natural (hiperbólicas), pero en contraparte, tiene mayores costos operativos y de mantenimiento. 15 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Fig. 1‐27 Torre de tiro natural asistido. 1.2.4.3 Torres de enfriamiento de tiro mecánico. Las torres de tiro mecánico utilizan ventiladores para mover el aire a través de sí mismas, lo que permite tener un cierto control sobre el caudal de aire circulante. Son torres relativamente más compactas, con una sección transversal y altura de bombeo pequeñas en comparación con las torres de tiro natural. Según donde se coloque el ventilador en la torre, esta será de tipo: 

Tiro forzado: cuando el ventilador se encuentra situado en la entrada de aire inyectán‐
dolo dentro de la torre. Tiro inducido: cuando el ventilador se ubica en la salida del aire extrayéndolo del inter‐
ior de la torre. Las torres de enfriamiento de tiro forzado son, casi siempre de contracorriente, Fig. 1.28 (a); aunque también existen de flujo cruzado, Fig. 1.28 (b). (a) Torre de tiro forzado en contracorriente. (b) Torre de tiro forzado de flujo cruzado. Fig. 1‐28 Esquemas de torres de tiro mecánico forzado. El aire que mueve el ventilador es aire frio de mayor densidad y menor humedad que el aire de la salida. Esto significa que el equipo tendrá una mayor vida útil y menor mantenimiento comparado 16 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
con las torres de tiro inducido, ya que el ventilador trabaja con aire frio no saturado, y por lo tanto menos corrosivo que el aire caliente y saturado de la salida. Como inconveniente debe mencionarse la posibilidad de que se produzca una recirculación del aire de salida hacia la zona de baja presión, creada por el ventilador en la entrada de aire. Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo cruzado o de contracorriente; y el aire puede en‐
trar a través de una pared, Fig. 1.29 (a), o más paredes de la torre, Fig. 1.29 (b), con lo cual se consi‐
gue reducir en gran medida la altura de la entrada de aire. Además, la relativamente baja velocidad con que entra el aire en las torres de tiro inducido disminuye el riesgo de arrastre de suciedad y cuerpos extraños dentro de la torre. No existe el inconveniente de recirculación de aire de salida, ya que el ventilador impulsa el mismo lejos de la entrada de aire a la torre. El grupo propulsor requiere mayor mantenimiento que en las de tiro forzado debido a la atmósfera hostil donde trabaja, aire húmedo caliente y saturado. (a) Torre de tiro inducido, flujo cruzado, entrada simple. (b) Torre de tiro inducido, flujo cruzado, entrada doble. Fig. 1‐29 Esquemas de torres de tiro mecánico inducido. 1.2.4.4 Torres de enfriamiento de flujo cruzado. En estas torres el aire circula en dirección perpendicular respecto al agua que desciende, Fig. 1.3, Fig. 1.25, Fig. 1.28 (b), Fig. 1.29 (a) y (b). Estas torres tienen una altura relativamente menor a las torres de contracorriente, ya que la altura total de la torre es prácticamente igual a la del relleno. El mantenimiento de estas torres es menos complicado que en el caso de las torres a contraco‐
rriente, debido a la facilidad con la que se pueden inspeccionar los distintos componentes internos de la torre. La principal desventaja es que nos son recomendables para aquellos casos en los que se requie‐
ra un gran salto térmico y un valor de acercamiento pequeño, puesto que ello significara más super‐
ficie transversal y más potencia de ventilación, que en el caso de una torre de flujo a contracorriente. 1.2.4.5 Torres de enfriamiento de contra flujo o contracorriente. En esta clase de torres el flujo de aire y el de agua tienen ambos la misma dirección, pero con sentidos contrarios de circulación, Fig. 1.9, Fig. 1.26, Fig. 1.28 (a). La ventaja que tiene este tipo de torres es que el agua más fría se pone en contacto con el aire más seco, lográndose un máximo ren‐
17 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
dimiento. Sin embargo, la resistencia del aire ascendente contra el agua que cae se traduce en una gran pérdida de presión estática y en un aumento de la potencia de ventilación en comparación con las torres de flujo cruzado o el mismo sentido de circulación. 1.2.4.6 Torres de enfriamiento en la misma dirección y sentido de circulación de los flu‐
jos. Como su nombre lo indica, el agua y el aire tienen la misma dirección y el mismo sentido de cir‐
culación. Las más conocidas fueron las llamadas torres de enfriamiento de aspersión atmosférica, Fig. 1.2. Por efecto del movimiento de aspersión atrae el aire que entra por la parte superior de la torre y fluye hacia afuera por las rejillas laterales. Este tipo de torres fueron unas de las primeras en utilizar‐
se pero cayeron en desuso por su baja eficiencia, ya que el flujo de aire creado por el efecto de as‐
persión del agua es reducido. 1.2.5
Sistemas alternativos. 1.2.5.1 Torre seca. En este tipo de dispositivo térmico el fluido refrigerante no está en contacto directo con el aire, sino que circula por una serpentina aleteada por donde se rocía el agua, Fig. 1.30. Fig. 1‐30 Esquema de una torre de enfriamiento seca. 1.2.5.2 Torre de enfriamiento de circuito cerrado. En este sistema de refrigeración se incluye una zona de relleno para enfriar el agua recirculante y así aumentar el intercambio de calor en la serpentina. La corriente de aire ingresa por encima de la serpentina en paralelo con el agua de recirculación y sale horizontalmente hacia el ventilador. El agua de recirculación fluye sobre el relleno adicional donde continúa su enfriado por la corriente de aire secundaria. Luego, esta agua es bombeada y rociada sobre la serpentina superior, Fig. 1.31. Gene‐
ralmente las serpentinas se ubican en la zona de temperatura más baja del agua secundaria que cir‐
18 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
cula por la torre. Este tipo de torre se utiliza cuando no es agua el fluido a enfriar o bien cuando la temperatura requerida de salida del fluido principal no es muy baja. Fig. 1‐31 Esquema torre de enfriamiento de circuito cerrado. 1.2.5.3 Torres de enfriamiento combinada. Este tipo de torre dispone de enfriamiento por contacto indirecto, tal como lo haría en una torre seca, coexistiendo con el enfriamiento por contacto directo como en las torres usuales, Fig. 1.32. Fig. 1‐32 Esquema torre de enfriamiento combinada. Una variante de la torre de enfriamiento combinada (seca‐húmeda) es el llamado intercambia‐
dor de aire saturado, Fig. 1.33. Éste usa un saturador adiabático (pre‐enfriador de ai‐
re/humidificador) con el fin de aumentar la performance en los intercambiadores refrigerados por aire durante el verano, de esta manera se puede conservar mejor el agua comparado con las torres de enfriamiento convencionales. 19 Capítulo 1. Torres de enfriamiento de agua.
Fig. 1‐33 Intercambiador de aire saturado. 20 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
2 Fundamentos teóricos. 2.1 Psicrometría. La psicrometría es la ciencia que estudia las propiedades termodinámicas de la mezcla de aire con el vapor de agua. Las principales definiciones y variables que involucran la psicrometría son: Aire atmosférico: es una mezcla de varios componentes gaseosos (N2, O2, Ar, CO2, etc.), vapor de agua y otros elementos en pequeñas proporciones; además suele incluir elementos denominados contaminantes a saber: humo, polen, pelusa, bacterias, etc. La composición del aire varía con la altu‐
ra y la ubicación geográfica. Aire seco: se denomina aire seco a la mezcla gaseosa, en volumen, de N2 (78.2 %), O2 (20.8 %), Ar (0.93 %) y un 0.07 % de gases, sin vapor de agua. Aire húmedo: se define como la mezcla de aire seco y vapor de agua. Aire saturado: la cantidad de vapor de agua en el aire húmedo puede variar desde cero (aire se‐
co), hasta una cantidad máxima que depende de la temperatura y de la presión. Cuando el aire húmedo contiene la máxima cantidad de vapor de agua posible (cualquier exceso se condensaría instantáneamente), se dice que el aire está saturado. Temperatura de bulbo seco: es la temperatura del aire medida con un termómetro. Temperatura de bulbo húmedo: es la temperatura medida por un termómetro denominado de bulbo húmedo, el cual tiene el bulbo recubierto por una gasa mojada con agua. Haciendo pasar sobre el bulbo una corriente de aire a una velocidad del orden de los 5 m/s se produce, si el aire no está saturado, un descenso de la temperatura respecto a la indicada por un termómetro normal debido a la evaporación del agua que baña la gasa. Pasado un cierto tiempo, la temperatura alcanza un valor estacionario, esta temperatura es la denominada temperatura de bulbo húmedo. Presión parcial: en una mezcla de gases, se denomina presión parcial de un componente a la presión que ejercería ese componente si ocupase él solo todo el volumen que ocupa la mezcla. Para el aire húmedo se tiene: Pamb  Pv  Pa (2‐1) Donde Pamb es la presión atmosférica, Pv es la presión parcial del vapor de agua y Pa es la presión parcial del aire seco. Humedad específica: es la relación entre la masa de vapor de agua (mv) y la masa de aire seco (ma) en la muestra, se la conoce también como humedad o humedad absoluta. X
mv
(2‐2) ma
21 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
Humedad relativa: la humedad relativa del aire, HR viene dada por la relación entre la presión parcial del vapor de agua en la muestra y la presión parcial del vapor de agua en el aire saturado a la misma presión y temperatura ambiente. HR 
Pv
(2‐3) Pvs
Suele darse en %: HR  100 
Pv
(2‐4) Pvs
Este valor coincide prácticamente con el grado de saturación µ, el cual se define como la rela‐
ción entre humedad específica del aire en la muestra X y la humedad específica de la saturación Xs a igual presión y temperatura ambiente. 
X Pv

(2‐5) X s Pvs
Volumen específico: es el volumen de aire por unidad de masa del aire seco. v
V
(2‐6) ma
Calor húmedo: el calor específico de la mezcla aire seco y vapor de agua se denomina calor húmedo, Cs, es la cantidad de calor que se requiere para aumentar la temperatura en un grado Kel‐
vin, a presión constante, una masa de 1 Kg de aire seco y el vapor de agua que contiene. Entalpía: la entalpía del aire húmedo es una función de estado que representa termodinámica‐
mente su contenido energético. Es la suma de las entalpias de sus dos componentes, aire seco y va‐
por de agua, y es igual a: I  ma  ia  mv  iv (2‐7) Donde I es la entalpía del aire húmedo, ma·ia es la entalpia de aire seco y mv·iv la entalpía del va‐
por de agua, ia representa la entalpía específica del aire seco e iv la entalpía específica del vapor de agua. La entalpía específica del aire húmedo se obtiene refiriendo su entalpía a la masa del aire seco
ma. i
I ma  ia  mv  iv

 ia  X  iv (2‐8) ma
ma
22 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
2.1.1
Diagrama psicrométrico. Las propiedades termodinámicas de la mezcla de aire seco y vapor de agua denominada aire húmedo, suponiendo que se aplica la ley de Dalton de las presiones parciales y la ley de los gases perfectos para cada elemento constitutivo, están vinculadas mediante ecuaciones algebraicas que describen las transformaciones de estado correspondientes a la mezcla, Ref. [3]. Si se conoce dos propiedades independientes y la presión de la mezcla, queda determinado el estado termodinámico del aire húmedo. Para un uso ocasional las ecuaciones resultan el medio más apropiado por su confiabilidad, sin embargo para un uso frecuente o para visualizar el proceso de la transformación en estudio resulta más conveniente la determinación grafica de los parámetros del aire mediante la utilización de los denominados diagramas psicrométricos. Un inconveniente común a todos los gráficos psicrométricos es que están referidos a una pre‐
sión ambiente, por ejemplo 1013.25 mb. R.Mollier confecciono en 1923 un diagrama (diagrama de Mollier) en el que adopto en abscisas la entalpía de la mezcla por unidad de masa de aire seco y en ordenadas la humedad específica. En él se encuentra la curva de saturación y las curvas de humedad relativa constante, también están las curvas del punto de rocío, temperatura de bulbo húmedo, tem‐
peratura de bulbo seco y volumen específico constantes. Fig. 2‐1 Diagrama Psicrometrico. La elección de las coordenadas para construir un diagrama psicrométrico es arbitraria, en el dia‐
grama psicrométrico de la Fig. 2.1, en abscisas esta la temperatura de bulbo seco y la humedad abso‐
23 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
luta en ordenadas, Ref. [4]. En este diagrama se encuentra las curvas de saturación, humedad relati‐
va, temperatura de bulbo húmedo y entalpia del aire húmedo. Estos diagramas no solo permiten leer gráficamente las distintas propiedades de una mezcla de aire húmedo determinado sino que ofrecen además la posibilidad de representar diversas transfor‐
maciones y resolver problemas gráficamente. 2.1.2
Descripción del proceso de enfriamiento del agua. El proceso de transferencia de calor por contacto directo entre los medios actuantes, como el que tiene lugar en las torres de enfriamiento de agua de tiro natural o mecánico, ya sea de flujo cru‐
zado o en contracorriente, está controlado por fenómenos de convección y difusión resultantes de la interacción agua‐aire. En condiciones normales de operación el agua caliente cae, pulverizada o mojando la superficie del relleno, en permanente contacto con el flujo de aire ambiente, en contra corriente o en flujo cruzado. En esta etapa el agua se vaporiza parcialmente tomando calor de la masa líquida. El proceso de transferencia de calor se produce en gran medida por vaporización, el calor latente de vaporiza‐
ción se transfiere del líquido al aire ambiente, y en menor medida por convección, aumento de la temperatura de bulbo seco (calor sensible). En condiciones normales de operación de las torres, el 80 al 90 % de la transferencia de calor es por vaporización o transferencia de masa (calor latente). El agua a medida que desciende se va enfriando mientras que el aire en su recorrido va incre‐
mentando el contenido de vapor de agua lo cual se manifiesta por un aumento de la temperatura de bulbo húmedo, es decir mayor humedad relativa. También se puede producir un aumento de la tem‐
peratura de bulbo seco del aire, aumentando el calor sensible de la mezcla. En el diagrama psicrométrico, Fig. 2.1, se aprecia que las líneas de entalpía constante del aire húmedo coinciden prácticamente con las líneas de temperatura de bulbo húmedo constante, por lo cual el cambio de la temperatura de bulbo húmedo pone de manifiesto la magnitud de la transferen‐
cia de calor durante el proceso. Si se examina la evolución del aire al atravesar la torre, la cantidad de calor transmitida del agua al aire es proporcional a la diferencia de entalpía entre las condiciones de entrada y salida de aire. Se puede representar en el diagrama psicrométrico las componentes correspondientes al calor latente y al calor sensible transferidos durante el proceso de termotransferencia; en la Fig. 2.2, se muestra que para una misma cantidad de calor total transmitido (evoluciones A‐B y C‐B), la cantidad de agua evaporada (calor latente), puede ser muy variable. En la evolución A‐B, tanto el calor sensi‐
ble como el latente pasan del agua al aire, mientras que en la C‐B el calor sensible va del aire al agua, de tal forma que el calor total transferido es el mismo en razón de la mayor cantidad de agua evapo‐
rada, lo cual implica mayor calor latente transferido. 24 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
Fig. 2‐2 Enfriamiento del agua en el diagrama psicrométrico. En el interior de la torre se tienen zonas bien diferenciadas bajo el punto de vista de las condi‐
ciones de funcionamiento: el relleno y dos zonas de flujo de agua libre, una desde los picos rociado‐
res hasta el relleno y la otra desde éste ultimo hasta la pileta colectora, esta última zona se la conoce como zona de lluvia. El relleno o empaque se utiliza con el objeto de lograr una mayor superficie de contacto y un mayor tiempo de contacto entre el fluido a refrigerar, generalmente agua de uso industrial, y el flui‐
do refrigerante, aire a temperatura ambiente, lo cual permite disminuir el volumen total de la torre. Con relación al proceso de transferencia de calor entre un gas y un medio líquido como en el ca‐
so de las torres de enfriamiento, su evaluación y análisis es complejo porque es difícil precisar la su‐
perficie real de transferencia; no obstante, mediante la formulación de esquemas idealizados des‐
criptivos del proceso y de algunas hipótesis, justificadas por el relativo buen resultado del método, es posible arribar a un procedimiento de cálculo que permite evaluar si la torre puede satisfacer el ser‐
vicio requerido. 2.1.3
Estudio teórico del proceso de enfriamiento de agua. En la Fig. 2.3, se muestra el esquema del proceso de enfriamiento de agua en una torre de flujo en contracorriente, con una sección transversal S0 y una altura Z. El aire con temperatura de bulbo seco Tdb,ent y caudal másico G entra por el extremo inferior y sale a una temperatura Tdb,sal por el ex‐
tremo superior. Por otro lado el agua entra por la parte superior con caudal másico Lent y temperatu‐
ra Thw y sale por la parte inferior de la torre con un caudal Lsal y temperatura Tcw. Si X es la humedad específica del flujo de aire en kilogramos de vapor de agua por kilogramo de aire seco, la diferencia del caudal de agua entre el ingreso y egreso se puede expresar como: Lent  Lsal  G   X sal  X ent  (2‐9) 25 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
Y en forma diferencial, la ecuación que representa la conservación de masa resulta: dL  G  dX (2‐10) Fig. 2‐3 Esquema simplificado del proceso de enfriamiento de agua. Es decir que la variación en el caudal másico de agua se traduce en un aumento de la humedad específica en la corriente gaseosa, lo cual implica que previa vaporización, hay transferencia de masa desde el agua al aire. Se sabe que la entalpía de un kilogramo de vapor a baja presión y a una temperatura T es igual a la entalpía 0 de vaporización a una temperatura de referencia T0 más la entalpía correspondiente al calentamiento por arriba de dicha temperatura, es decir: iv  0  C p ,v  T  T0  (2‐11) El valor de la entalpía de vaporización, 0, a una temperatura de referencia de 0 °C es de 2501.4 KJ/Kg, y un calor específico del vapor de agua, Cp,v, en el rango de temperaturas y presión que se encuentra normalmente durante el funcionamiento de las torres, es igual a 1.92 KJ/K∙Kg. La entalpía, ia de 1 Kg de aire seco, para un valor del calor específico del aire de 1.005 KJ/K∙Kg, Ref. [3], es: ia  1.005  T  T0  (2‐12) La entalpía, ig, de 1 Kg de aire seco más X kilogramos de vapor de agua por kilogramo de aire se‐
co resulta: ig  ia  X  iv (2‐13) Utilizando las ecuaciones (2.11), (2.12), (2.13) se escribe: ig  1.005  T  T0   X   0 1.884  T  T0   (2‐14) 26 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
Según sugirió Grosvenor en 1908, el término (1.005+1.884·X) se designa calor específico húme‐
do y es denotado como Cs, resultando: ig  Cs  T  T0   0  X (2‐15) Diferenciando la ecuación (2.15), se obtiene: dig  Cs  dT  0  dX (2‐16) La entalpía específica del líquido, de calor específico CL, es: iL  CL  TL  T0  (2‐17) En el rango de temperaturas de funcionamiento de las torres, el calor específico del agua, Ref. [3], es igual a 4.184 Kj/(°K∙kg). Bajo la hipótesis de operación adiabática de la torre se puede realizar un balance entálpico entre la parte superior de la torre y una sección genérica: G  0  X sal  Cs , sal  Tsal  T0    G   0  X  C s  T  T0   
 Lent  C L  Thw  T0   L  C L  TL  T0 
(2‐18) De modo que entre dos secciones infinitamente próximas y considerando que la cantidad de agua que se evapora es pequeña, comparada con el total de agua que se desea enfriar (2.5 %), re‐
sulta la siguiente expresión diferencial del balance de entalpía: G  dig  CL  d  L  TL   L  CL  dTL (2‐19) Un esquema idealizado del fenómeno de transferencia que tiene lugar entre la masa líquida y la gaseosa en una torre de enfriamiento se muestra en la Fig. 2.4, en ella está representada una super‐
ficie de contacto elemental, denominada interfase i‐i', a través de la cual están en contacto una del‐
gada película de agua y una delgada película de aire. El proceso de transferencia de calor y masa se desarrolla a través de la superficie común o interfase. La existencia de dos películas fue propuesta por Whitman, Ref. [5]. Entre ambas hay una super‐
ficie de contacto (interfase i‐i') donde la velocidad relativa entre ambos fluidos será nula en virtud de los fenómenos viscosos y de acuerdo con el concepto de deslizamiento nulo de la capa límite, condi‐
ción que se asume presente dada la marcada diferencia de densidades entre ambos fluidos (agua y aire) y el estado de flujo estacionario. 27 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
Fig. 2‐4 Idealización del fenómeno de transferencia. Los gradientes de temperatura existentes en ambas películas promueven la transferencia de ca‐
lor necesaria para producir la evaporación y difusión de una pequeña porción del agua. Ello permite expresar la transferencia de calor desde la corriente liquida a una temperatura local media TL hacia la interfase líquido‐gaseosa a temperatura Ti de la siguiente forma: L  CL  dTL  hL  aH  S0  dZ TL  Ti  (2‐20) Expresión en la cual hL representa el coeficiente de transmisión de calor entre la interfase y la masa de agua. Por otra parte la película del lado del aire permite expresar la transferencia de calor desde la interfase hacia la masa gaseosa como: G  CS  dT  hg  aH  S0  dZ Ti  Tg  (2‐21) donde hg es el coeficiente de transmisión de calor entre la interfase y la masa gaseosa. La transferencia de masa que ocurre como consecuencia de la difusión de vapor de agua desde la interfase hacia la masa gaseosa, es proporcional a Xi, humedad específica del gas en la interfase, menos la humedad Xg del aire, esta diferencia se considera como el potencial de la transferencia, y se expresa por: G  dX  Kg  aM  S0  dZ   X i  X g  (2‐22) donde K’g es el coeficiente de transferencia másica que se produce entre la fase líquida y gaseosa. Por su parte aM es el área en la cual ocurre dicha transferencia másica. Multiplicando la ecuación (2.22) por 0 y sumándola a la ecuación (2.21) se obtiene: G   C s  dT  0  dX  
 hg  aH  S 0  dZ  Ti  Tg   K 'g  aM  S 0  dZ   0  X i  0  X 
(2‐23) 28 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
Esta última ecuación relaciona la variación de entalpía de la masa de aire húmedo con la transfe‐
rencia de calor y masa que se produce a través de la interfase. En problemas de transferencia de calor por contacto directo entre dos medios fluidos, como el que se produce en el interior de la torre, el coeficiente de transferencia de calor puede relacionarse con el de transferencia de masa. Lewis estudió ésta relación y al grupo adimensional hg/(K’g·Cs) se lo conoce como número de Lewis. Si bien en el tipo de problema aquí analizado su valor experimental puede oscilar entre 0.7 y 1.5, con frecuencia suele utilizarse Le=1, lo cual permite simplificar consi‐
derablemente el análisis, Ref. [6]. La hipótesis de una relación unitaria de Lewis, desde el punto de vista práctico, funciona razona‐
blemente bien y será adoptada en todo el análisis que se realizará a continuación, Ref. [7]. Si además de Le=1, se acepta que el área de transferencia de calor sea igual al área de transferencia de masa (aH=aM=a), la ecuación (2.23) resulta: G  dig  K 'g  a  S0  dZ   ii  ig  (2‐24) Como no se puede conocer con exactitud la temperatura de la interfase líquido‐aire, debido a que resulta muy difícil de determinarla teórica o experimentalmente, se acepta que sea igual a la temperatura media del líquido. Nótese que suponer Ti=TL implica aceptar que hL·aH es infinito, lo cual, lógicamente no es cierto pero permite obtener resultados válidos. La utilización en la ecuación (2.22) de un coeficiente de transferencia de masa total Kg distinto del verdadero K’g es permisible, siempre que exista entre ambos una relación constante. Entonces la ecuación (2.24) se puede escri‐
bir: G  dig  Kg  a  S0  dZ   iL  ig  (2‐25) donde ahora Kg representa un coeficiente de transferencia másica distinto de K’g al tener en cuenta la hipótesis formulada en el párrafo precedente. Si se tiene en cuenta la ecuación (2.19), y la (2.25) resulta: K g  a  S0
L
 dZ  CL 
dTL
(2‐26)  iL  ig 
E integrando a lo largo de Z se obtiene, bajo las hipótesis formuladas, la transferencia total de calor desde la fase líquida a la fase gaseosa o aire húmedo: d 
K g  a  S0  Z
L
 CL 
Thw
dTL
(2‐27) L  ig
i
Tcw
Expresión en la cual al miembro de la derecha se lo conoce como Integral de Merkel y a d se lo denomina Número de unidades de difusión o Característica de performance de la torre. La caracterís‐
tica de performance de la torre representa las prestaciones termodinámicas de la misma porque 29 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
señala la cantidad de masa de vapor de agua transferida al aire por unidad de caudal de agua (unida‐
des de difusión). El término: CL 
Thw
i
Tcw
dTL
(2‐28) L  ig
Permite determinar experimentalmente d. Su valor, como se verá más adelante, depende ex‐
clusivamente de: las condiciones del aire ambiente, la relación de los flujos másicos de agua y aire, y de las temperaturas del agua caliente y del agua fría del proceso, por lo tanto es independiente de las características propias del proceso de termotransferencia de la torre. El término: K g  a V
L
(2‐29) Representa las características propias de la transferencia de masa o calor de la torre o del relle‐
no, y es llamado característica de la torre o del relleno. Su determinación teórica, salvo para condi‐
ciones del proceso y configuraciones geométricas del relleno muy simples, prácticamente no es posi‐
ble. Se denomina Altura de la unidad de difusión, HDU, a la altura Z necesaria para producir un valor unitario de d, por lo tanto: HDU 
Z
d
(2‐30) HDU es una característica propia de cada configuración en la cual se realiza el proceso de trans‐
ferencia de calor, por ejemplo el relleno. No es casual que la simplificación de Merkel (Le=1) funcione razonablemente bien, esto es así como consecuencia de que el valor medio del calor específico del agua es más de cuatro veces mayor que el calor específico del aire, por lo que el calor sensible transferido en una torre será sólo una cuarta parte del calor transferido por transferencia de masa. En síntesis para transferir un determi‐
nado número de calorías de calor sensible se requiere un potencial cuatro veces mayor que para transferir igual número de calorías mediante transferencia de masa, Ref. [7]. Durante la operación normal de las torres de enfriamiento de agua la transferencia de calor sen‐
sible generalmente es inferior al 20% de la carga térmica total. 2.1.4
Características y condicionamientos operativos. La entalpía local de la masa de aire húmedo ig en cualquier sección de la torre, se puede expre‐
sar en términos de la relación entre la masa líquida y la del aire, L/G. En efecto integrando la ecua‐
ción (2.19), luego de dividirla por G, se obtiene: 30 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
ig TL   ig Twb   CL 
L
 TL  Tcw  (2‐31) G
El término independiente corresponde al valor de la entalpía del aire al ingreso de la torre, lo cual es dato o puede determinarse en función de sus propiedades psicrométricas. La ecuación (2.31) relaciona el cambio de entalpía de la masa de aire con el cambio de temperatura del agua, por lo tanto define la línea de operación del aire que acompaña el agua. En la Fig. 2.5, se ha representado, en un sistema de ejes coordenados con temperatura en absci‐
sas y entalpía en ordenadas, el proceso de enfriamiento del agua con el propósito de facilitar la in‐
terpretación física de la integración de la ecuación (2.27). La curva C‐F representa la entalpía iL del aire saturado en función de la temperatura del agua TL. De acuerdo con las hipótesis formuladas, la saturación del aire puede darse únicamente sobre la interfase agua‐aire. La curva C‐F de la Fig. 2.5, iL vs. TL para aire saturado con vapor de agua a la presión ambiente, es válida para un determinado valor de esta última y se la obtiene utilizando la siguiente expresión: iL  0  X  Cs  T  T0  (2‐32) El punto C muestra la entalpía del aire que ingresa a la torre con una temperatura de bulbo húmedo Twb. El agua enfriada, a la salida de la torre, puede poseer una temperatura Tcw igual o me‐
nor que la temperatura de bulbo seco del aire con el que se pone en contacto, pero no igual o menor que la temperatura de bulbo húmedo de este aire. Fig. 2‐5 Diagrama entálpico del proceso de enfriamiento. El aire a la temperatura Tcw se representa por el punto A y tiene la misma entalpía que el aire que ingresa con una temperatura de bulbo húmedo (Twb), punto C. De acuerdo con la ecuación (2.31), la entalpía del aire evolucionara linealmente, a partir del punto A, con una pendiente igual a la relación de caudales L/G, definiendo lo que se conoce como línea de operación del aire en el interior de la torre. 31 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
A la diferencia entre las temperaturas Twb y Tcw se la denomina acercamiento o aproximación y a la diferencia entre la temperatura de entrada del agua, Thw y la salida, Tcw, se la conoce como salto térmico o rango. Bajo la hipótesis de que el aire sale saturado de la torre y con una temperatura de bulbo húme‐
do igual a la temperatura del agua caliente, el aire tendrá una entalpía que surgirá de introducir en la ecuación (2.31) la temperatura correspondiente a la del agua que ingresa a la torre, Thw. Cuando el contenido de humedad con que sale el aire más se aproxime al de saturación, mejor será la perfor‐
mance térmica de la torre, ya que en principio se generaría un mayor número de unidades de difu‐
sión. De la Fig.2.5, se desprende que dicha saturación se conseguiría con la línea de operación que une A con B, que además es la mayor pendiente (máximo valor de L/G). La transferencia de masa está controlada por la diferencia de potencial entre la interfase y la co‐
rriente de aire, a medida que ésta se aproxima a la condición de saturación disminuye el potencial de transferencia, por lo tanto a medida que el punto B’ se aproxima a la curva C‐F disminuye el potencial de transferencia y la demanda será posible de ser satisfecha con torres de mayor altura. Al alcanzar el punto B, la curva de aire saturado, la operación demandaría una torre de altura infinita. Por lo tanto resulta conveniente operar con una relación agua‐aire menor que la máxima correspondiente a las condiciones de funcionamiento especificadas. 2.1.5
Cálculo de las unidades de difusión. El área encerrada entre la curva de saturación iL (TL) y la línea de operación ig (TL), cuyos vérti‐
ces son A, B’, B y H, Fig. 2.5, es indicativa del potencial que promueve la transferencia de calor total entre el agua y el aire. La integración de la ecuación (2.26) permite obtener el número de unidades de difusión d necesario para producir el cambio en la temperatura del agua. El número de unidades de difusión que se obtiene integrando, representa la inversa del área en‐
cerrada por la línea de operación y la curva de saturación del aire, para un determinado valor de la presión ambiente. El área depende de: la relación de los flujos másicos agua/aire (L/G), las tempera‐
turas, de agua caliente (Thw) y la de agua fría (Tcw), y la temperatura de bulbo húmedo del aire a la entrada (Twb, ent). El método numérico para obtener el número de unidades propuesto por el CTI (Cooling Techno‐
logy Institute), para la resolución de la ecuación integral (2.28) es el de Tchebycheff de cuarto orden, Ref. [8]: b
 y  dx 
b  a  
a
4
 y1  y2  y3  y4  (2‐33) Donde: y1 es el valor de y para x  a  0.1  b  a  32 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
y2 es el valor de y para x  a  0.4   b  a  y3 es el valor de y para x  a  0.4   b  a  y4 es el valor de y para x  a  0.1  b  a  Aplicada en la formula (2.28) resulta: d 
Thw  Tcw 
1 1 1 1
4    
 e1 e2 e3 e4 
(2‐34) Donde: e1 es el valor de (iL-ig) para T  Tcw  0.1  Thw  Tcw  e2 es el valor de (iL-ig) para T  Tcw  0.4  Thw  Tcw  e3 es el valor de (iL-ig) para T  Thw  0.4  Thw  Tcw  e4 es el valor de (iL-ig) para T  Thw  0.1 Thw  Tcw  El número de unidades de difusión así evaluado no depende de las características geométricas propias de la torre de enfriamiento de agua, sino que es función de la relación de los flujos másicos, de las propiedades termodinámicas de los fluidos que evolucionan y de las prestaciones requeridas, es decir el salto térmico y el acercamiento. Se puede ver este parámetro como una capacidad de termotransferencia propia de los fluidos que evolucionan bajo determinadas condiciones operativas o bien se lo puede considerar como una demanda o requerimiento que debe ser capaz de satisfacer un sistema de enfriamiento por contacto directo entre los fluidos. En la Fig. 2.6, se muestra el número de unidades de difusión en función de la relación de caudales másicos agua/aire, para dos valores de acercamiento, de manera similar a los gráficos presentados por el CTI para diferentes acercamientos, Ref. [9]. Estas curvas presentan la capacidad de transferencia de calor disponible bajo las hipótesis explicitadas precedentemente y en particular para procesos de transferencia de calor y masa por contacto directo en condiciones de flujos en contracorriente. 33 Capítulo 2. Fundamentos teóricos.
Fig. 2‐6 Número de unidades de difusión en función de la relación de caudales de agua y aire. 34 Capítulo 3. Eficiencia en torres de enfriamiento.
3 Eficiencia en torres de enfriamiento. 3.1 Prestaciones termodinámicas de las torres de enfriamiento. Las torres de enfriamiento de agua funcionan eficientemente en el marco de determinados valo‐
res de los parámetros que caracterizan su operación. El proceso de transferencia de calor que se produce en el interior de las torres de enfriamiento se caracteriza porque en él predomina la transferencia de calor asociada al proceso de transferencia de masa sobre la transferencia de calor por convección. Durante este proceso juega un rol importan‐
te las características del flujo relativo entre las corrientes de aire y de agua. Un parámetro importan‐
te en ambos flujos es la velocidad media de cada uno de los fluidos, ya que, en razón de las condicio‐
nes en las cuales se desarrolla el flujo en el interior de las torres y debido a la presencia del relleno, las velocidades del aire y del agua no se mantienen constantes. La teoría marca que para cada condición de funcionamiento de una torre de enfriamiento de agua, determinada por el salto térmico, acercamiento, temperatura de bulbo húmedo y presión am‐
biente, existe una máxima relación de caudales másicos agua‐aire, L/G, que permite alcanzar los valores esperados en el enfriamiento del agua. Cabe recordar que la mencionada teoría tiene como hipótesis que la torre debería ser de altura infinita si se opera con la máxima relación de caudales másicos L/G. La relación del caudal másico agua‐aire utilizada habitualmente en las torres es del orden de 1 a 1.5, en casos especiales pueden hallarse valores comprendidos entre 0.4 y 2.5, Ref. [10], [11], [12], [13]. La velocidad media del flujo de aire (Vm=Wg/S0) en torres de enfriamiento de agua comerciales es del orden de 1.5 a 5 m/s y el valor de la velocidad media del agua (WL/S0), llamada carga de agua (CT), entre 9 y 25 m/h (0.0025 y 0.007 m/s), Ref. [10], [13]. Si se produce, en una determinada torre, un incremento importante del caudal de agua se pue‐
de presentar el fenómeno conocido como bloqueo de la torre por una elevada carga de agua, este fenómeno suele presentarse para valores de CT superiores a 25 m/h. El excesivo caudal de agua produce el ahogamiento o taponamiento de la torre con la lógica re‐
ducción del caudal de aire por el aumento de la pérdida de carga, situación que trae aparejado una disminución de las prestaciones termodinámicas de la torre y un mayor compromiso en la operación del ventilador. Una elevada velocidad del flujo de aire también puede ocasionar un efecto del bloqueo como consecuencia del incremento de la pérdida de carga que se produce en el interior de la torre, ello ocasiona una sensible disminución en las prestaciones del ventilador o un elevado consumo de energía eléctrica en el motor que acciona el ventilador. La naturaleza de los fenómenos de transferencia que tienen lugar en una torre de enfriamiento no permite plantear un procedimiento teórico para determinar el número de unidades de difusión 35 Capítulo 3. Eficiencia en torres de enfriamiento.
que produce una torre para una determinada condición operativa, ecuación (2.27), y por lo tanto tampoco se puede predecir analíticamente el comportamiento de d en función de la relación de caudales másicos agua‐aire. La utilización de torres de enfriamiento de agua requiere el conocimiento de las prestaciones termodinámicas de las mismas en función de L/G, independientemente de las condiciones ambienta‐
les, y dada las dificultades de su obtención teórica se hace necesaria su determinación experimental, lo cual lleva necesariamente a dominar los parámetros de similitud que gobierna el proceso que tie‐
ne lugar en el interior de la torre para poder extender los resultados experimentales que se obtienen en una determinada torre a torres similares. 3.1.1
Parámetros de similitud en torres de enfriamiento. Como se ha mencionado precedentemente en las torres de tiro mecánico, el enfriamiento de agua se produce en parte por un proceso de transferencia de calor sensible y por otra debido a una transferencia de calor latente como consecuencia de un fenómeno de difusión de masa (evapora‐
ción); el primero se debe a una diferencia de temperaturas y el segundo a una diferencia de concen‐
tración de vapor de agua en el aire. La transferencia de masa se produce a través del contacto directo entre el aire y el agua, a ma‐
yor superficie de contacto por unidad de volumen mayor será la transferencia y ésta dependerá de la velocidad relativa entre ambos fluidos mientras que el proceso de transferencia de calor sensible comienza a ser ponderable cuando existe una diferencia importante entre las temperaturas de los fluidos que evolucionan. Para analizar las prestaciones de las torres de enfriamiento de agua o bien para comparar la efi‐
ciencia en la transferencia de calor o la pérdida de carga que se produce en torres de enfriamiento o rellenos, se debe prestar especial atención a los parámetros de similitud que permiten garantizar la semejanza de los fenómenos físicos. La mayor dificultad que se presenta en el momento de evaluar las características de los procesos de transferencia de calor por contacto directo radica en que la superficie de intercambio no está definida en forma precisa como si lo está en el caso, por ejemplo, de los intercambiadores de calor tubulares. Ello trae aparejada la necesidad de prestar atención a la similitud geométrica de las confi‐
guraciones analizadas. Es importante que en el interior de la torre el flujo de aire y el de agua estén uniformemente distribuidos. Lo primero se consigue fácilmente en las torres de tiro inducido, no así en las de tiro forzado, en las cuales es necesario canalizar correctamente el aire para que cuando ingrese al relleno no haya zonas de flujo muerto y la distribución transversal de velocidades de aire sea lo más unifor‐
me posible. La configuración geométrica y distribución de agua al ingresar al relleno es función del sistema de inyección o picos rociadores y sus particulares condiciones de operación, por ejemplo: caudal de agua, presión de alimentación, obstrucciones mecánicas, etc., Ref. [10], [11], [13]. En el proceso de pérdida de carga los parámetros de semejanza que se tiene que considerar son: similitud geométrica, similitud cinemática e igual número de Reynolds. Suponiendo que se satisface 36 Capítulo 3. Eficiencia en torres de enfriamiento.
la similitud geométrica, los parámetros que se deben respetar para mantener la semejanza cinemáti‐
ca son: la velocidad media del flujo de aire (Vm) y la carga de agua (CT). Por supuesto que, para que exista semejanza cinemática no solo es necesario que se respeten los valores medios de velocidades sino que debe mantenerse el campo de movimiento de los flujos de agua y de aire. Para obtener los parámetros de similitud que se deben considerar en el proceso de transferen‐
cia de calor se debe realizar un análisis del procedimiento de obtención del número de unidades de difusión, ecuación (2.27), incluyendo la representación grafica de la integral de Merkel (Fig. 2.5); este análisis permite deducir que los parámetros de similitud a respetar, además de los considerados para el proceso de pérdida de carga son: 


Las propiedades físicas y termodinámicas de los fluidos que participan en el proceso. La relación de Lewis [hg/(Kg·Cs)]. La relación másica de los caudales de agua y aire, L/G. Mantener la igualdad del número de Lewis, definido en términos de los parámetros fenome‐
nológicos que surgen de la interacción entre el aire y el vapor de agua, implica que las difusividades térmica y másica son semejantes; es decir que las condiciones de flujo en las cuales se desarrolla el proceso imponen un proceso similar para la transferencia de masa y de calor. 3.1.2
Curva de funcionamiento. El C.T.I. (Cooling Technology Institute), Ref. [14], propone una ecuación que vincula muy satis‐
factoriamente a la relación de caudales de agua‐aire, L/G, con el número de unidades de difusión d (Kg·a·V/L), Ref. [15], obtenida a partir de la correlación estadística de datos de ensayos realizados a numerosas torres de enfriamiento comerciales de tipos y marcas variadas. La misma se escribe: n
L
 (3‐1) G
d  C  
Esta relación se conoce como Curva de funcionamiento de la torre, Fig. 3.1. Se destaca que cuando L/G=1 la altura Z del relleno de la torre dividida por la constante C permite determinar el HDU, ecuación (2.30), es decir el valor de la altura de la unidad de difusión. De acuerdo a lo expresado anteriormente no hay un procedimiento que permita la evaluación de la constante C y el exponente n sobre la base de consideraciones puramente teóricas. Sí es facti‐
ble su evaluación mediante ensayos efectuados con configuraciones similares, por lo tanto la unidad de la altura de difusión (HDU) sólo puede obtenerse experimentalmente. Dado el HDU, la altura total de la torre requerida para el servicio determinado puede calcularse, previa estimación de d necesario. Para la determinación experimental de la curva de funcionamiento de una torre de enfriamiento de agua se realizan varios ensayos con diferentes relaciones de L/G y se obtiene para cada uno de ellos el correspondiente d. Los valores se representan gráficamente en función de L/G utilizando coordenadas logarítmicas y se los expresa matemáticamente como: 37 Capítulo 3. Eficiencia en torres de enfriamiento.
L
Log d  A  B  Log   (3‐2) G
donde: A=Log (C) y B=-n, sus valores se pueden obtener a partir de los datos obtenidos experimen‐
talmente utilizando la técnica de regresión lineal. En la Fig. 3.1, se muestra la curva de funcionamien‐
to, correspondiente al ensayo realizado con 3 capas de relleno de 46 tubos, para un caudal de agua L=6000 l/h, (CT=11.58 m/h), dicho ensayo se realizó en la torre de tiro inducido a contracorriente ubicada en el Laboratorio del Departamento de Aeronáutica de la F.C.E.F. y N. (UNC). En abscisas se representa a d en escala logarítmica y en ordenadas L/G en la misma escala. d
L = 6000 l/h
1,0
d = 0,658(L/G)‐0,61
0,1
0,1
1,0
L/G
Fig. 3‐1 Curva de funcionamiento de la instalación experimental para 3 capas de relleno de 46 tubos. En la bibliografía específica no se menciona el método utilizado para modificar la relación de caudales másicos L/G durante la realización de los ensayos para obtener la curva de funcionamiento de una torre; no obstante es razonable suponer que se efectúa variando el caudal de agua mientras se mantienen constantes las condiciones de operación del grupo moto‐ventilador. Resultados experimentales realizados manteniendo constante el caudal de agua y variando el caudal de aire, Ref. [16], señalan que la curva de funcionamiento no es la misma que la obtenida al mantener constante el caudal de aire, y variando el caudal de agua o la carga de agua (CT). En la Fig. 3.2, se muestran dos curvas de funcionamiento para el ensayo realizado con 3 capas de relleno de 46 tubos en la instalación experimental; una curva corresponde a un caudal de agua L=9000 l/h, (CT=17.37 m/h) y la otra para una velocidad del aire de V=2.33 m/s. Estos resultados permiten con‐
cluir que manteniendo la relación L/G pero con valores diferentes de Vm y CT, no se mantienen las condiciones de semejanza que garanticen la similitud del proceso de transferencia de calor durante la operación de la torre. 38 Capítulo 3. Eficiencia en torres de enfriamiento.
d
1,0
d = 0,586(L/G)‐0,15
d = 0,767(L/G)‐0,61
0,1
0,1
L/G
1,0
L=9000 l/h
V=2.33 m/s
Fig. 3‐2 Curvas de funcionamiento de la instalación experimental para L o G constantes. 3.2 Eficiencia de torres de enfriamiento. Para determinar la eficiencia respecto al funcionamiento de una torre de enfriamiento de agua, es necesario recurrir a parámetros que califiquen cuantitativamente el diseño o al funcionamiento de la misma. En las torres de tiro mecánico es importante conocer la eficiencia con la cual el grupo motor‐
ventilador transforma la energía eléctrica en energía cinética y de presión necesaria para contrarres‐
tar la perdida de carga que produce el flujo de aire durante el funcionamiento de la torre. Esta efi‐
ciencia se puede evaluar mediante el Parámetro de calidad electro‐fluido dinámico, QP, que se defi‐
ne como la relación entre la potencia eléctrica activa, Wact y la energía cinética del flujo de aire, Ec, en el interior de la torre Ref. [10]. QP 
Wact
Ec
(3‐3) La potencia necesaria para hacer circular el aire en la torre es función de la pérdida de carga y del caudal e igual a: Wnec  p Wg (3‐4) donde Wg es el caudal volumétrico de aire y p la pérdida de carga total en la torre, incluyendo la descarga al aire libre. Esta pérdida se puede expresar como: 1
p      g  Vm 2 (3‐5) 2
39 Capítulo 3. Eficiencia en torres de enfriamiento.
donde  es el coeficiente de pérdida de carga. La obtención de este coeficiente, para los rellenos y las torres de enfriamiento, no resulta fácil, no se encuentra en la bibliografía especializada ni en la in‐
formación suministrada usualmente por los fabricantes, por lo que para tener su valor es necesario recurrir a ensayos para determinarlo empíricamente. La potencia necesaria, en términos de la potencia activa, Wact, y de las eficiencias del motor eléc‐
trico junto con el ventilador, es: Wnec  Wact mot vent  Wact mtv (3‐6) La energía cinética del flujo de aire es igual a: 1
Ec  Wg    g  Vm 2 (3‐7) 2
Teniendo en cuenta las ecuaciones (3.2), (3.3), (3.4) y (3.5) el parámetro de calidad, ecuación (3.1), resulta: QP 

mtv
(3‐8) Como se observa, QP es directamente proporcional al coeficiente de pérdida de carga e inver‐
samente proporcional a la eficiencia del grupo impulsor del aire que incluye: motor eléctrico, trans‐
misión y ventilador. Cuanto menor sea el parámetro de calidad electro‐fluido dinámico, el proceso de transformación de energía eléctrica en cinética resultara más eficiente. Bajo la hipótesis de que el rendimiento del motor eléctrico es una constante que depende del tipo de motor, potencia y calidad constructiva, el parámetro de calidad electro‐fluido dinámico resul‐
ta ser un parámetro de naturaleza fluido dinámica y como tal responde a las leyes de semejanza per‐
tinentes. Para determinar el QP es necesario considerar su definición y realizar su determinación experi‐
mental midiendo la potencia eléctrica activa y el caudal de aire. La carga de agua, CT, parámetro que representa el caudal de agua por unidad de área de pasaje, cuantifica el orden de magnitud de la velocidad media de caída del agua, cuanto más grande sea, mayor será el volumen de agua que circula a través de la torre. En la Fig. 3.3, se muestra la variación del parámetro de calidad QP en función de CT, para los tres tipos de relleno de salpicado estudiados en este trabajo, denominados: relleno de 20 tubos, relleno de 46 tubos y relleno de salpicado DZ, para una velocidad media del aire de 2.92 m/s. El gráfico muestra la sensibilidad del QP con respecto a la carga de agua, la altura (cantidad de capas de relleno) y tipo de relleno, es decir con respecto al coeficiente de pérdida de carga . 40 Capítulo 3. Eficiencia en torres de enfriamiento.
QP
900
Vm=2.92 m/s
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
CT [m/h]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Sin relleno
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 3‐3 Parámetro de calidad QP en función de la carga de agua CT. (Instalación experimental). El parámetro de calidad electro‐fluido dinámico permite evaluar el efecto de bloqueo por exce‐
sivo caudal de agua o por excesivo caudal de aire. En la Fig. 3.3, se puede visualizar el efecto de blo‐
queo por excesivo caudal de agua. Donde se puede apreciar que para valores de CT del orden de los 15 a 25 m/h, ciertos tipos de configuraciones de relleno presentan un marcado incremento del QP, acorde con el importante aumento de pérdida de carga asociado al efecto de bloqueo del flujo de aire. Siendo el relleno más comprometido, el de salpicado de DZ en la configuración de 2 y 3 capas, los cuales presentan valores de QP excesivamente altos. El valor de la carga de agua (CT) para el cual comienza a aparecer el fenómeno de bloqueo de‐
pende del coeficiente de pérdida de carga  de la configuración de la torre y del relleno; cuanto ma‐
yor sea el coeficiente de pérdida de carga de la configuración el efecto de bloqueo se presentara generalmente a menores valores de la carga de agua. En la Fig. 3.4, se muestra el coeficiente de pérdida de carga de los tres tipos de rellenos para las diferentes configuraciones, con la torre funcio‐
nando sin agua. Prácticamente los valores de sin agua se mantienen constantes independientemente de la velocidad media del aire. En la Fig. 3.5, se muestra qué ocurre con el valor de , cuando se le agrega agua (caudal de agua: 15000 l/h). Para los rellenos de menores sin agua, o sea los de 20 tubos y 46 tubos (excepto el de 3 capas), el valor de  (con agua) desciende con la velocidad, lo que significa que a medida que aumen‐
ta la velocidad media del caudal de aire, el campo de movimiento entre el agua y el aire se ordena disminuyendo la perdida de carga, y esto hace disminuir el parámetro de calidad electro‐fluido diná‐
mico, Fig. 3.6. 41 Capítulo 3. Eficiencia en torres de enfriamiento.
 sin agua
70
60
50
40
30
20
10
0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Vm [m/s]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Sin relleno
Fig. 3‐4 Coeficiente de pérdida de carga en función de la velocidad media de la instalación experimental y L=0 l/h. En el caso de todas las configuraciones del relleno de salpicado DZ y en el de 3 capas de 46 tu‐
bos, a partir de una velocidad media del aire de 2.3 m/s, el valor del coeficiente de pérdida de carga asciende considerablemente debido al bloqueo por excesivo caudal de aire, produciendo un aumen‐
to del QP, Fig. 3.6. En la Fig. 3.6, se observa el efecto de bloqueo por excesivo caudal de aire, para un caudal de agua de 15000 l/h. Observando las Fig. 3.5 y 3.6, se encuentra una similitud en la forma de las graficas, lo que impli‐
ca que el parámetro de calidad electro‐fluido dinámico está prácticamente gobernado por el coefi‐
ciente de pérdida de carga y con ello se manifiesta que la eficiencia del grupo impulsor del aire mtv se mantiene prácticamente constante. 42 Caapítulo 3. Efi
ficiencia en to
orres de enfrriamiento.

160
140
120
100
80
60
40
20
0
1,0
1
1,5
Rellen
no 20 tubos (1 cap
pa)
Rellen
no 46 tubos (1 cap
pa)
Rellen
no salpicado DZ (1
1 capa)
Sin relleno
2,0
2,5
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno salpiccado DZ (2 capas))
3
3,0
3,5
Vm
m [m/s]
Relleeno 20 tubos (3 capas)
Relleeno 46 tubos (3 capas)
Relleeno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 3‐5 C
Coeficiente de p
pérdida de carga
a en función dee la velocidad m
media. (Instalaciión experimenttal). QP
900
L=15000 l//h
800
700
600
500
400
300
200
100
0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Vm [[m/s]
Rellen
no 20 tubos (1 cap
pa)
Relleno 20 tub
bos (2 capas)
Relleeno 20 tubos (3 caapas)
Rellen
no 46 tubos (1 cap
pa)
Relleno 46 tub
bos (2 capas)
Relleeno 46 tubos (3 caapas)
Rellen
no salpicado DZ (1
1 capa)
Relleno salpiccado DZ (2 capas))
Relleeno salpicado DZ (3 capas)
Sin rellleno
Fig. 3‐6 Parám
metro de calidad
d QP en función
n de la velocida
ad media del fluj
ujo de aire. (Insttalación experim
mental).
43
3 44 Capítulo 4. Requerimientos para la realización de los ensayos.
4 Requerimientos para la realización de los ensayos. 4.1 Elección del Estándar Internacional. Cuando se ejecuta un ensayo, cualquiera sea su tipo o elemento sobre el cual se realiza, es im‐
portante que los resultados obtenidos sean confiables, representativos y además puedan ser compa‐
rados con los de otros ensayos. Ello implica la necesidad de ejecutarlos bajo determinadas condicio‐
nes estandarizadas. Para esto se recurre a fuentes con experiencia en el tema y que sean una auto‐
ridad reconocida en la materia. Dichas fuentes no son otras que los Estándares Internacionales, entre los que se podrían mencionar: ISO, ASME, DIN, JIS, IRAM y otros que han elaborado normas sobre diversas aéreas industriales. De acuerdo a lo expuesto es necesario entonces escoger un estándar aplicable a nuestro interés: las torres de enfriamiento de agua. En este ámbito es numerosa la información que existe y entre otras podrían mencionarse las normas japonesas (JIS), las norteamericanas (ASME y CTI) y las alema‐
nas (DIN). Para la realización de este trabajo se decidió optar por los estándares del Cooling Techno‐
logy Institute (CTI). Esta elección obedeció al elevado prestigio internacional de dicho instituto, a que sus publicaciones e informes constituyen la mayor fuente bibliográfica y además a que los anteriores trabajos finales sobre el tema lo adoptaron. Por lo tanto los procedimientos y evaluaciones expuestos a continuación están basados en el “Acceptance Test Code For Water Cooling Towers”, ATC‐105 del Cooling Technology Institute, Ref. [14]. El citado código abarca a distintos tipos de torres, a saber: 


Torres de circulación mecánica. Torres de circulación natural. Torres húmedas/secas de circulación mecánica. Los requerimientos y procedimientos son generales para todos los tipos de torres, mientras que los métodos para la evaluación de las performances son distintos para cada tipo de torre. 4.2 Requisitos del ATC‐105. 4.2.1
Condiciones del equipo. La torre deberá estar en buenas condiciones operativas y cumplir con los siguientes requisitos: 


Los sistemas de distribución de agua deberán estar limpios y libres de materiales extra‐
ños que puedan impedir el normal flujo de agua. Los equipamientos mecánicos, si existen, deberán estar en buenas condiciones operati‐
vas. Los ventiladores deberán rotar en la dirección correcta. Las paletas del ventilador de‐
berán tener el calaje especificado y entregar una potencia del orden de  10 % de la po‐
tencia nominal. 45 Capítulo 4. Requerimientos para la realización de los ensayos.





4.2.2
Los conductos de circulación de aire deberán estar libres y que no haya algas u otros se‐
dimentos que puedan impedir la normal circulación del aire. El relleno debe estar esencialmente libre de materiales extraños, incluyendo algas, acei‐
tes, alquitrán o incrustaciones metálicas. Los caudales de reposición y/o sangrado podrán estar cerrados durante el ensayo, si al‐
gunos otros requerimientos evaluados durante el ensayo no se ven afectados en forma adversa. El nivel de agua, en la cuba de agua fría, deberá ser el de operación normal y mantener‐
se prácticamente constante durante el ensayo. El flujo de aire de enfriamiento, tanto el interno como el externo, debe estar esencial‐
mente libre de materiales extraños y deberá satisfacer criterios de limpieza preestable‐
cidos. Condiciones de operación. El ensayo se deberá desarrollar dentro de las siguientes limitaciones en las condiciones de fun‐
cionamiento: 




4.2.3
Las temperaturas de bulbo seco y húmedo deberán ser los valores de aire a la entrada y medidas en concordancia con el párrafo 2.1.5, del Código ATC‐105. La velocidad del viento deberá ser medida de conformidad con el párrafo 2.1.1 de dicho código y no deberán excederse los valores siguientes:  Velocidad promedio del viento: 16 Km/h (10 mph).  Ráfagas de un minuto de duración: 24 Km/h (15 mph). Los valores de los siguientes parámetros, no deberán variar respecto de las condiciones de diseño, más allá de:  Temperatura de bulbo seco:  13.88 °C.  Temperatura de bulbo húmedo:  8.33 °C.  Salto térmico:  20 %.  Caudal de agua:  10 %.  Presión barométrica:  3.385 KPa ( 1 mmHg). El total de sólidos disueltos en el agua de circulación, determinados por evaporación, no debe exceder los valores de 5000 ppm o 1.1 veces la concentración de diseño. Además el agua de circulación no debe contener más de 10 ppm. de aceite, óxidos o sustancias grasas (determinada de acuerdo con el “Standard Methods for the Examina‐
tion of Water, Sewege, and Industrial Wastes”, publicado por la American Public Health Asoc.). Tolerancias en las condiciones de operación. Para que los resultados del ensayo sean validados, la variación de las condiciones operativas du‐
rante el ensayo deberá estar dentro de los siguientes límites: 

Caudal de agua:  5 %. Carga térmica:  5 %. 46 Capítulo 4. Requerimientos para la realización de los ensayos.

Salto térmico:  5%. Las lecturas instantáneas de temperatura pueden variar, pero el rango de variación de los pro‐
medios durante el período de ensayo no deberá exceder: 

4.2.4
Temperatura de bulbo seco:  2.78 °C/h (5 °F/h). Temperatura de bulbo húmedo:  1.12 °C/h (2 °F/h). Instrumental de ensayo. La ejecución de un ensayo del tipo que se está tratando, hace necesario que los instrumentos tengan una elevada precisión y además estén calibrados con anterioridad a la realización del ensayo. 4.2.5
Parámetros a medir durante el ensayo. 4.2.5.1 Caudales de agua. 


Caudal de agua. Caudal de agua de reposición. Caudal de agua de sangrado. Estos dos últimos se medirán, solo si están operativos durante el ensayo, se pueden interrumpir si no se afectan otras condiciones de funcionamiento exigidas de la torre. 4.2.5.2 Temperaturas.  Agua.  Temperatura de agua caliente.  Temperatura de agua fría.  Temperatura del caudal de reposición.  Temperatura del caudal de sangrado.  Aire.  Temperatura de bulbo seco del aire a la entrada.  Temperatura de bulbo húmedo del aire a la entrada. 4.2.5.3 Otros parámetros a medir. 




Presión estática, para determinar la presión total en la entrada de agua, (párrafo 4.2.8.2). Presión ambiente. Potencia eléctrica demandada por el ventilador. Velocidad y dirección del viento local. Se tomará una muestra del agua circulante. 47 Capítulo 4. Requerimientos para la realización de los ensayos.
En los instrumentos para la medición de los parámetros se deberán cumplir los requerimientos de precisión, apreciación y frecuencia de toma de lecturas dados en la tabla 4.1 de acuerdo a lo esta‐
blecido por el CTI en el ATC‐105. Parámetro Precisión Apreciación Caudal de agua circulante Caudal de agua de reposición Caudal de agua de sangrado Temperatura de agua caliente Temperatura de agua fría Temperatura de caudal de reposición Temperatura de caudal de sangrado Temp. de admisión de bulbo seco Temp. de admisión de bulbo húmedo Velocidad y dirección del viento Presión barométrica Presión total a la entrada  1.25 %  1.25 %  1.25 %  0.055 °C ( 0.1 °F)  0.055 °C ( 0.1 °F)  0.055 °C ( 0.1 °F)  0.055 °C ( 0.1 °F)  0.055 °C ( 0.1 °F)  0.055 °C ( 0.1 °F) ‐‐‐‐ (1)
‐‐‐‐ (1)
‐‐‐‐ (1)
3.785 l/min (1 gpm) 3.785 l/min (1 gpm) 3.785 l/min (1 gpm) 0.11 °C (0.2 °F) 0.11 °C (0.2 °F) 0.11 °C (0.2 °F) 0.11 °C (0.2 °F) 0.11 °C (0.2 °F) 0.11 °C (0.2 °F) 1.61 Km/h (1 mph)
33.85 Pa (0.01 pulg. Hg) 0.03048 m (0.1 pie)
Cantidad de lecturas (*) 3 2 2 12 12 2 2 1 1 (*) Número mínimo de mediciones por hora y por estación. (1) La precisión no está especificada en el Código ATC‐105 del CTI. Tabla 4‐1 Apreciación y precisión en los parámetros a medir. 4.2.6
Duración del ensayo. Una vez alcanzada la condición de funcionamiento estacionario de régimen térmico, el tiempo de ensayo debe ser no menor de una hora. Si la inercia térmica es mayor a 5 minutos, el tiempo de ensayo cronometrado deberá ser de una hora más la inercia térmica y en el cómputo de los resultados del ensayo no se tendrán en cuenta los valores de los parámetros relevados durante el periodo de la inercia térmica. Cuando la inercia térmica sea menor que 5 minutos, no es necesario que se incremente el tiem‐
po del ensayo, ni tampoco se eliminen los parámetros medidos durante éste período en el momento de la evaluación de los resultados. El tiempo de inercia térmica se estima mediante la siguiente ecuación: S
Vb  L  60
(4‐1) Lens
Donde S es inercia térmica en minutos, Vb el volumen de agua en la cuba durante el ensayo en m , L la densidad del agua de la cuba en kg/m3, Lens el caudal del ensayo en kg/h. 3
4.2.7
Localización de los puntos de medición de los parámetros. La elección de los puntos de ubicación de los sensores resulta ser unos de los aspectos claves para el éxito del ensayo ya que de ellos dependerá la representatividad del valor obtenido respecto al valor real del parámetro y en consecuencia influenciaran en la precisión final de las mediciones. 48 Capítulo 4. Requerimientos para la realización de los ensayos.
El código ATC‐105 no define una única posibilidad de ubicación para cada parámetro, sino que para algunos, enumera una serie de posibles localizaciones mientras que para otros, por ejemplo temperaturas del aire de admisión, fija zonas donde la instalación de los sensores está permitida. Para la ejemplificación del sistema de medición se opto por elegir entre todas las posibles ubica‐
ciones de los sensores, las descriptas en los puntos siguientes, tratando que se adapte a la configura‐
ción de una torre típica. Una posible representación esquemática de la ubicación de los sensores es la que se muestra en la Fig. 4.1. Fig. 4‐1 Distribución de sensores sobre la torre de enfriamiento. Tal vez algunos puntos de localización elegidos no resulten óptimos para otro tipo o configura‐
ción de torre, en cuyo caso deberán adecuarse a las particularidades que se planteen, las cuales de‐
berán evaluarse en el momento de implementar el ensayo. 4.2.8
Mediciones. 4.2.8.1 Potencia de entrada al ventilador. La medición de la potencia de accionamiento del ventilador podrá realizarse en forma directa midiendo la potencia eléctrica a bornes de los motores que accionan los ventiladores, mediante un vatímetro, o bien puede realizarse en forma indirecta, a través de la tensión a la entrada, E (voltios), la corriente I (amperes) y el factor de potencia, parámetros que permiten calcular la potencia activa necesaria para mover el ventilador. Cabe aclarar que la precisión de la medición no está especificada. 49 Capítulo 4. Requerimientos para la realización de los ensayos.
4.2.8.2 Presión total de entrada de agua. Normalmente, la presión total en la entrada es un parámetro que no se determina en los ensa‐
yos corrientes destinados sólo a la evaluación de las performances térmicas. Cuando sea necesaria su determinación (para utilizarla en los cálculos de diseño) deberá colo‐
carse un sensor de presión estática en el conducto de alimentación de agua a la torre (en cualquier punto de este conducto). Su valor resulta de la suma de tres términos: Pht  SPt  VPt  D (4‐2) La presión total corregida por la diferencia entre el caudal de diseño y el real se calcula median‐
te la ecuación (4.3): 2

 Ld  

Pht   SPt  VPt       D (4‐3) 
 Lt  
Donde Pht es la presión total en la entrada (valor de ensayo), SPt la presión estática en la entrada de la torre, VPt la presión dinámica en la entrada de la torre, D la distancia vertical entre línea central a la entrada de la torre y a la curva de base, Lt el flujo de agua de diseño y Ld el flujo de agua de en‐
sayo. 4.2.8.3 Temperatura del aire a la entrada – Bulbo seco y bulbo húmedo. Los sensores de temperatura del aire a la entrada deberán ubicarse a una distancia menor a 1.22 m (4 ft) de la boca de entrada del aire. Además deberán colocarse la cantidad de puntos de medición según la siguiente ecuación: N  0.2   Aent  (4‐4) 0.4
Donde N es el número de puntos de medición de temperatura (N estaciones para bulbo seco y N estaciones para bulbo húmedo), Aent el área de la entrada en ft2. Cada punto de medición (de bulbo seco y húmedo) se ubicará en el centro de un rectángulo imaginario, que se obtendrá tomando el área de la entrada de aire y dividiéndola en partes iguales, como puntos de medición de temperatura se tomen; como mínimo se tomará la cantidad dada por la ecuación precedente. 4.2.8.4 Temperaturas de agua. Los sensores deberán estar ubicados en puntos donde se asegure un valor representativo de la temperatura del flujo total del agua, garantizado por un mezclado adecuado de la misma. Temperatura de agua caliente: 50 Capítulo 4. Requerimientos para la realización de los ensayos.
La temperatura del agua caliente se podrá medir en distintos puntos, por ejemplo: 




En la entrada del conducto de entrada de agua. En la descarga del conducto de agua. En los colectores (previos a los rociadores). En los sistemas de distribución. Para torres con varias celdas, en el suministro principal (antes del primer rociador). Si el suministro de agua a la torre resulta de la mezcla de dos o más caudales a diferentes tem‐
peraturas, en el punto de medición deberá asegurarse el mezclado completo, o bien realizar el pro‐
medio ponderado entre temperaturas y caudales de mezcla. La temperatura de agua caliente se tomará a través de sensores que serán colocados en los conductos de acceso a la entrada de la torre a una profundidad de inmersión de la vaina de aproxi‐
madamente 0.5 diámetro del mismo. Temperatura de agua fría: Se tomará con el sensor colocado en el conducto de salida de agua fría, después de la bomba de circulación de agua (si hubiese una muy cercana a la salida del agua fría), a una distancia de 5 diáme‐
tros de la bomba, con el objeto de mitigar las perturbaciones en el flujo. La vaina se colocará a una profundidad de inmersión de aproximadamente 0.5 diámetro del conducto. La temperatura de agua deberá ser corregida por el calor agregado por la bomba, si hubiese, de acuerdo al procedimiento descripto en el código ATC‐105, Apéndice ‐N. Si no está presenta la bomba en el circuito de agua fría, el sensor se montará tan próximo a la salida como sea posible. Temperatura del agua de reposición: La temperatura del caudal de agua de reposición se tomará mediante un sensor colocado en di‐
cho conducto, antes que éste ingrese al sistema y a la menor distancia posible de la entrada, para asegurar que el valor sea lo más representativo del real. La profundidad de inmersión de la vaina en el conducto deberá ser de aproximadamente 0.5 diámetro del mismo. Temperatura del agua de sangrado: La temperatura del caudal de sangrado se tomará mediante un sensor colocado en el conducto del agua de sangrado, después que este abandone el sistema y a la menor distancia posible de la salida. La profundidad de la inmersión de la vaina será igual a los casos anteriores. 4.2.8.5 Caudal de agua. El código ATC‐105 recomienda diferentes dispositivos mediante los cuales se puede efectuar la medición de los caudales de agua, a saber: 

Tubo Venturi. Caudalímetros volumétricos a turbina. 51 Capítulo 4. Requerimientos para la realización de los ensayos.




Sondas Pitot, para relevar el campo de velocidades. Orificio calibrado. Toberas de descarga. Vertederos. Los instrumentos para medir los diferentes caudales de agua, principal, sangrado o de reposición deben producir la menor perturbación en el flujo de agua y la mínima pérdida de carga y en su insta‐
lación se deberán respetar las normas aconsejadas para su correcta operación. 4.2.8.6 Caudal de aire. La determinación del caudal de aire no es exigido por el CTI (ATC‐105), para determinar la capa‐
cidad de la torre, pero si es necesario cuando se desconoce su valor o cuando se quiere obtener las prestaciones termodinámicas de la torre o su curva de funcionamiento. El CTI propone la utilización de dos instrumentos para realizar la determinación del caudal de ai‐
re, ellos son el anemómetro y el tubo Pitot, los cuales permiten medir la velocidad del aire. 4.2.9
Determinación de d. El Cooling Technology Institute recomienda que la característica o número de unidades de difu‐
sión de la torre se la obtenga mediante la expresión integral de Merkel, ecuación (2.28), utilizando el método de integración numérica de Tchebycheff, ecuación (2.34). El número de unidades de difusión producido por la torre durante el ensayo se avalúa con los valores medios registrados de la presión atmosférica, de la temperatura de bulbo húmedo del aire, de la diferencia de temperaturas de agua caliente y agua fría, del acercamiento y de la relación de caudales másicos agua/aire (L/G) del ensayo. 52 Capítulo 5. Instalación experimental.
5 Instalación experimental. 5.1 Componentes de la instalación experimental. En el Departamento de Aeronáutica de la F.C.E.F. y N., de la Universidad Nacional de Córdoba, desde hace varios años, se lleva a cabo un proyecto de I&D, denominado: “Eficiencias Electro y Ter‐
mo‐Fluido Dinámicas con aplicación a rellenos de torres de enfriamiento”, en el marco de este pro‐
yecto en el Laboratorio de dicho departamento se construyó una instalación experimental, que inclu‐
ye una torre de enfriamiento de agua del tipo de tiro inducido y los accesorios necesarios para su operación, la misma se esquematiza en la Fig. 5.1: Fig. 5‐1 Esquema de la instalación experimental. 1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
Calefones. Tanque de agua caliente. Bomba de agua caliente. Torre de enfriamiento de tiro inducido a contracorriente. Bomba de agua fría. Tanque de agua fría. Bomba de recuperación. Sistema de adquisición de datos (SAD). Sensores de temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco. Sensor de temperatura de agua caliente. Sensor de temperatura de agua fría. Caudalímetro de agua caliente. Sensores de presión. PC. 53 Capítulo 5. Instalación experimental.
15) Variador de frecuencia. 16) Tacómetro digital. 5.1.1
Descripción de los componentes del circuito de agua. 1) Calefones: dispone de 2 calefones de la firma Orbis de una capacidad de 14 L, conectados en paralelo, los cuales reciben agua fría de dos fuentes: por un lado de la red de agua local y por otro del tanque de agua fría. Esto último se realiza utilizando una bomba de recuperación y la apertura y el cierre lógico de algunas de las válvulas que se pueden apreciar en el esquema de la Fig. 5.1. El agua calentada por los calefones se almacena en el tanque de agua caliente. 2) Tanque de agua caliente: se utiliza un tanque para almacenar agua caliente para disponer así de un volumen de agua (a temperatura constante) suficiente como para realizar los ensayos de‐
seados. Mediante una llave de paso y un caudalímetro se puede manejar a voluntad el caudal de agua caliente hacia la torre de enfriamiento. Posee una capacidad de 2500 litros de agua; es abaste‐
cido por el agua proveniente de los calefones y por el agua proveniente del tanque de agua fría (6) por medio de la bomba de recuperación (7), lo cual se realiza a través de una lógica de válvulas (Fig. 5.1). Fig. 5‐2 Tanques de agua fría y agua caliente. 3) Bomba de agua caliente: es la encargada de enviar el agua caliente del tanque a la tobera de pulverización de agua de la torre. Potencia: 2 HP. Fig. 5.3. Fig. 5‐3 Bomba de agua caliente. 54 Capítulo 5. Instalación experimental.
4) Torre de enfriamiento: es del tipo de tiro inducido a contracorriente. La torre se soporta a sí misma y al conjunto ventilador y difusor de aire mediante cuatro columnas construidas en base a perfiles L de chapa. El armado es de tipo cajón, la estructura principal se encuentra cubierta con planchas de chapa galvanizada que cumplen con las funciones de: contener el líquido que pueda desplazarse eventualmente por las paredes, soportar la depresión interna, y las tensiones que pro‐
ducen la carga normal distribuida a través de la torre y la carga combinada por acciones que deven‐
gan en un principio de pandeo y excitaciones en el modo torsional longitudinal, generadas por el giro del ventilador. La torre incluye los siguientes componentes: a)
b)
c)
d)
e)
Grupo motor‐ventilador. Aspersor. Separador de gotas. Cámara de ensayos. Rellenos de salpicado. Los componentes de la torre se muestran en la Fig. 5.4. Fig. 5‐4 Componentes de la torre de enfriamiento. a) Grupo motor‐ventilador: tienen los siguientes datos técnicos: Motor: 
Marca y tipo: Czerweny ‐ Inducción ‐ 1A90V‐2 55 Capítulo 5. Instalación experimental.






N° de Serie: 0E13690 Potencia eléctrica: 2.2 KW. 3 Fases ‐ frecuencia 50 Hz ‐ RPM=2840 ‐ cos =0.85 Tensión: 220 V  / 380 V Y I nominal: 8.72 A / 5.5 A Potencia mecánica: 3 CV ‐ IP: 55 ‐ S: 1 ‐ CL: F Ventilador: 



Marca y tipo: Gatti – Axial. Fig. 5.5. Modelo: KPL 132 8 CB 443 35° N° de alabes: 8 Angulo: 35° b) Aspersor: el sistema de inyección de agua es monopunto, se realiza a través de una tobera de pulverización tipo tobera DZ para torres de flujo en contracorriente, que se encargan de pul‐
verizar el agua produciendo un tamaño de las gotas y una distribución adecuada, Fig. 5.6. c) Separador de gotas: como consecuencia de la pulverización del agua y el flujo de aire se pro‐
duce un arrastre de pequeñas gotas de agua al exterior de la torre y para evitar la pérdida de agua, se hace pasar el aire a través de canales. La fuerza de inercia que surge como conse‐
cuencia de los cambios de dirección separa las gotas de agua y las deposita en la superficie de los canales donde se van acumulando para luego caer al interior de la torre por acción de la fuerza de gravedad, Fig. 5.6. d) Cámara de ensayos: Es el lugar donde se colocan los rellenos, dispone de una puerta para fa‐
cilitar el acceso y realizar el cambio de los rellenos para los diferentes ensayos. Se puede rea‐
lizar el cambio de las tres capas a la vez, éstas se apoyan sobre correderas que se ubican a los costados de la cámara. Dicha cámara tiene un área transversal de 0.518 m2, es cuadrada de 0.72 m de lado. Fig. 5‐5 Ventilador (vista en planta). 56 Capítulo 5. Instalación experimental.
Fig. 5‐6 Separador de gotas y aspersor. e) Rellenos de salpicado: los ensayos realizados fueron hechos sobre tres tipos de rellenos de salpicado diferentes, denominados: relleno de 20 tubos, Fig. 5.7 y Fig. 5.8, relleno de 46 tu‐
bos, Fig. 5.9 y Fig. 5.10 y relleno de salpicado DZ, Fig. 5.11. Los rellenos de tubos fueron hechos con tubos de polipropileno de una pulgada de diámetro y 0.72 m de largo, con una configuración en tresbolillo sobre dos bases de plástico reforzado con fibra de vidrio para sostener los tubos en el lugar correcto. El relleno de salpicado DZ es un relleno comercial de la firma Ing. Dziula y Cía. S.A. Cada capa de relleno es de forma cuadrada de 0.72 m de lado y la altura es de 0.23 m. Si bien los rellenos no forman parte, estrictamente, de la torre, ya que el tipo de relleno es una variable de los ensayos; su descripción se coloca en esta sección del informe debido a que se ubican en la cámara de ensayos de la torre. Fig. 5‐7 Esquema, relleno de 20 tubos. 57 Capítulo 5. Instalación experimental.
Fig. 5‐8 Relleno de 20 tubos. Fig. 5‐9 Esquema, relleno de 46 tubos. Fig. 5‐10 Relleno de 46 tubos. 58 Capítulo 5. Instalación experimental.
Fig. 5‐11 Relleno de salpicado de la firma Ing. Dziula y Cía S.A. 5) Bomba de agua fría: extrae el agua de la cuba de la torre y la envía al tanque de agua fría. Potencia: 2 HP. Fig. 5.12. Fig. 5‐12 Bomba de agua fría. 6) Tanque de agua fría: es de similares características al tanque de agua caliente, tiene una capacidad de 2500 litros y en él se deposita el agua que proviene de la torre de enfriamiento. Fig. 5.2. 7) Bomba de recuperación: tiene la función de enviar el agua desde el tanque de agua fría hacia el tanque de agua caliente, Fig. 5.13. La misma se puede hacer pasar por los calefones o no, 59 Capítulo 5. Instalación experimental.
según la situación lo amerite; para ello hay que operar las válvulas de acuerdo a la opción que se requiera. Fig. 5‐13 Bomba de recuperación. 5.1.2
Descripción de los sensores y del Sistema de Adquisición de Datos (SAD). 8) Sistema de Adquisición de Datos: Ref. [17]. Es un sistema de adquisición y registro de datos equipado con sensores de presión y temperatura, que mediante módulos de adquisición de datos (ADAM) permite procesar, visualizar y registrar las señales que surgen de diversos sensores instala‐
dos en la instalación experimental, incluida la torre de enfriamiento; los datos experimentales que se obtienen permiten determinar las prestaciones termo‐fluido dinámicas de la misma y sus rellenos, Fig. 5.14. El control de la secuencia para la adquisición, procesamiento y registro de datos se realiza me‐
diante el código de cómputos automáticos desarrollado específicamente para este sistema, Ref. [17]. Este software visualiza simultáneamente en pantalla los valores instantáneos de los parámetros me‐
didos y los promedios correspondientes al momento del ensayo, Fig. 5.15. La función del software es configurar el hardware del SAD, recibir las señales generadas por los sensores de los parámetros que se deseen registrar, regular el proceso de medición, convertir y co‐
rregir las señales enviadas por los sensores, para luego grabarlos en archivos específicos para cada ensayo. Fig. 5‐14 Sistema de Adquisición de datos, SAD. 60 Capítulo 5. Instalación experimental.
Fig. 5‐15 Pantalla principal del SAD. 9) Sensores de temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo: se utilizan sensores del tipo RTD (Resistance Temperature Detector) de platino, son sensores de temperatura basados en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. De todos los conductores eléctricos utilizados es el platino el que ofrece mejores prestaciones, como: baja resistividad para un mismo valor óhmico (la masa del sensor será menor, por lo que la respuesta será más rápida), margen de temperatura mayor y muy alta linealidad, Fig. 5.16. Fig. 5‐16 Estación de medición de temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco. 10) Sensores de temperatura de agua caliente: se utiliza el mismo tipo de sensor que los utili‐
zados para medir la temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco, Fig. 5.17. 61 Capítulo 5. Instalación experimental.
11) Sensores de temperatura de agua fría: se utiliza el mismo tipo de sensor que los utilizados para medir la temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco, Fig. 5.17. Fig. 5‐17 Sensores RTD, de agua caliente (izquierda) y agua fría (derecha). 12) Caudalimetro de agua caliente: Se utiliza para medir el caudal de agua que ingresa a la to‐
rre, es del tipo electromagnético de la firma Siemens, modelo MAG 5100W. Los datos se visualizan en un visor digital y posee una conexión con el SAD. Fig. 5.18. Fig. 5‐18 Caudalimetro Siemens, modelo MAG 5100W. 13) Sensores de presión: todos ellos se encuentran ubicados en un gabinete, los mismos se en‐
cargan de medir: la presión atmosférica (Patm), la presión estática en el anillo inferior con respecto a la presión atmosférica (PT, diferencia de presión estática manométrica) y la diferencia de presión estática entre el anillo inferior y superior (PA). El anillo inferior de tomas de presión estática está ubicado a 10 cm sobre el separagotas en la sección cuadrada de la torre y el anillo superior se ubica a 45 cm por debajo del ventilador, en la sección circular (Fig. 5.1). Cada anillo está conformado por 4 tomas de presión estáticas conectadas entre sí para obtener un valor promedio en dicha sección, Fig. 5.26. Dos sensores son del tipo diferencial es decir que tiene dos entradas, mientras que el sensor de presión atmosférica es de una sola entrada, es un sensor absoluto. 14) PC: se utiliza para procesar y visualizar los datos obtenidos del SAD. 62 Capítulo 5. Instalación experimental.
15) Variador de frecuencia: permite variar la frecuencia de alimentación eléctrica que llega al motor del ventilador y poder así variar su velocidad de giro. También en él se visualizan los paráme‐
tros de frecuencia y potencia eléctrica consumida por el motor. Es un variador de la firma Danfoss, modelo Micro Drive VLT. Fig. 5.19. Fig. 5‐19 Variador de frecuencia del motor del ventilador. 16) Tacómetro: se utiliza para obtener la velocidad de giro del ventilador (RPM). Es un tacóme‐
tro digital de la firma PROTOMAX, modelo SNM‐DT2234B. Fig. 5.20. Fig. 5‐20 Tacómetro digital. 5.2 Calibración de los sensores. Cada sensor de presión del SAD registra en miliamperes (mA) de corriente la diferencia de pre‐
sión existente entre dos tomas, excepto el sensor de presión atmosférica que es un sensor absoluto, registra los datos de una sola toma. Los módulos ADAM toman la señal analógica y la convierten en digital para transmitirla a la PC, a través de un conversor RS 485 – RS 232, Fig. 5.14. Para poder utilizar este dispositivo en los ensayos se requirió determinar la función de transfe‐
rencia que permite transformar los valores registrados en miliamperes por cada sensor pertinente del SAD en valores de presión (Pascales). 63 Capítulo 5. Instalación experimental.
5.2.1
Sensores de presión. Para los diferentes ensayos realizados en la instalación experimental se utilizaron tres sensores de presión: 


Sensor 1: mide la presión estática en el anillo inferior con respecto a la presión atmosfé‐
rica, PT. Sensor 2: mide la diferencia de presión estática entre el anillo inferior y superior, PA. Sensor 3: mide la presión atmosférica, Patm. Previo al comienzo de los ensayos se realizó la calibración de dichos sensores de presión, para ello se requirió de la utilización de un catetómetro y un manómetro en “U”, con agua como líquido manométrico. Fig. 5.21. Catetómetro. Manómetro en “U”. Fig. 5‐21 Instrumentos para la calibración de los sensores de presión. La calibración consistió en medir, para diferentes valores de presión, la intensidad de corriente producida por el sensor. Para producir los diferentes valores de presión, se utilizó una jeringa que inyectaba aire a presión a través de una derivación en T, conectada a uno de los extremos de un manómetro en U y en el otro extremo al sensor a calibrar, Fig. 5.22. Con el catetómetro se obtuvieron las alturas de las dos columnas de agua del manómetro; y se calculó la diferencia de ambas, H. En la Fig. 5.22 se presenta esquemáticamente la instalación. Los sensores de presión están conectados al SAD de la PC, en la cual se puede registrar el valor correspondiente a cada presión medido en miliamperes (mA). La calibración se realizó para cada uno de los sensores. Los diferentes valores de presión dados por la jeringa, expresados en Pascales (Pa), se represen‐
taron gráficamente en función de la corriente generada por el sensor, a partir de las cuales se obtuvo la línea de tendencia por el método de regresión lineal, cuya ecuación representa la función de trans‐
ferencia (FT), mostradas en las Fig. 5.23, Fig. 5.24 y Fig. 5.25, para cada uno de los sensores. 64 Capítulo 5. Instalación experimental.
Fig. 5‐22 Esquema de la instalación para la calibración de los sensores de presión. Las líneas de tendencia se obtuvieron con un coeficiente de determinación R2 de 0.999, lo que nos dice que el ajuste del modelo de regresión lineal a los datos es satisfactorio. H [Pa]
1500
y = 59,75x + 20,60
R² = 0,999
1000
500
0
‐20
‐15
‐10
‐5
0
5
10
15
20
Corriente emitida por el sensor, I [mA]
‐500
‐1000
‐1500
Fig. 5‐23 Función de transferencia del sensor 1, PT. Como se puede observar en los gráficos de las Fig. 5.23, 5.24 y 5.25, todos los sensores tienen una respuesta lineal. Lo que verdaderamente interesa saber de estas funciones, obtenidas a través de correlación lineal, es la pendiente de la recta. El término independiente en la función de transfe‐
rencia de los sensores 1 y 2 no se tiene en cuenta, ya que corresponde al error a cero que introducen los mismos, el cual varía con la temperatura ambiente. Este error a cero se consigue, midiendo la respuesta del sensor cuando no haya flujo de aire a través de los anillos, es decir cuando las tomas de presión estén a presión atmosférica (esto se realiza antes y después de cada ensayo). El valor medido será restado luego, en los valores obtenidos en los ensayos. 65 Capítulo 5. Instalación experimental.
H [Pa]
1500
y = 59,54x + 19,43
R² = 0,999
1000
500
0
‐20
‐15
‐10
‐5
0
5
10
15
20
Corriente emitida por el sensor, I [mA]
‐500
‐1000
‐1500
Fig. 5‐24 Función de transferencia del sensor 2, PA. Patm [Pa]
100000
99000
98000
97000
96000
95000
y = 4322x + 26086
R² = 0,999
94000
93000
15,50
16,00
16,50
17,00
Corriente emitida por el 17,50
sensor, I [mA]
Fig. 5‐25 Función de transferencia del sensor 3, Patm. 5.2.2
Determinación del caudal y de la velocidad media del aire en la cámara de ensa‐
yos. Con el fin de obtener directamente el caudal de aire en las mediciones y la velocidad del aire en la cámara de ensayos de la torre, se determinó experimentalmente una función de transferencia que vincula la presión dinámica (q) en el anillo superior de tomas estáticas con la caída de presión estáti‐
66 Capítulo 5. Instalación experimental.
ca entre dos secciones dentro de la torre (PA). Estas secciones, de tomas estáticas, son el anillo inferior y el anillo superior; las cuales están conectadas al sensor de presión diferencial 1. Fig. 5.26. Fig. 5‐26 Tomas de presión estática. La presión dinámica en el anillo superior de tomas estáticas se determina mediante una sonda Pitot, luego se calcula la distribución de velocidades en dicha sección para obtener el caudal de aire. En las entradas del sensor de presión diferencial 2 se colocaron las tomas de presiones prove‐
nientes de la sonda de presión total‐estática (sonda Pitot), Fig. 5.27 y Fig. 5.28. La sonda Pitot fue confeccionada en el laboratorio de acuerdo a las reglas de construcción de la toma total‐estática de Prandtl, Ref. [13], procurando el menor error en la medición de presiones estáticas debido a la superposición de interferencias producidas en la zona de los sensores, por causa de la nariz y bastón de la sonda. Fig. 5‐27 Sonda Pitot. Del análisis de la expresión del teorema de Bernoulli, surge: Ptotal  Pestática  q (5‐1) donde Ptotal es la presión de impacto de la sonda Pitot, Pestática es la presión estática que mide la sonda Pitot, Fig. 5.27, y q es la presión dinámica. Siendo la presión dinámica: 67 Capítulo 5. Instalación experimental.
1
q   aire  V 2 (5‐2) 2
Como se observa en la ecuación (5.1), con la diferencia de presiones que mide la sonda Pitot se puede obtener el valor de la presión dinámica q en esa ubicación, y con diferentes puntos medidos en una sección se obtiene el valor de la presión dinámica promedio en dicha área. Despejando q de la ecuación (5.1) y reemplazando en la ecuación (5.2) queda: 1
q  Ptotal  Pestática   aire  V 2 (5‐3) 2
donde aire es el valor de la densidad del aire al momento del ensayo. Para calcularlo se lo consideró como un gas perfecto y se utilizó la ecuación de estado de los gases perfectos:  aire 
Patm
(5‐4) R  Tamb
donde Patm es la presión atmosférica en el momento del ensayo, Tamb es la temperatura ambiente (temperatura de bulbo seco) en el momento del ensayo y R es la constante del aire (R=287.16 [J/(K∙Kg)]). La sonda se ubicó de modo tal de obtener la presión dinámica q en el anillo superior, para esto se realizaron dos perforaciones en la sección circular de la torre (ducto de entrada de aire al ventila‐
dor) para poder introducir la sonda y realizar varias mediciones en dos ejes. Simultáneamente se obtuvo la diferencia de presión estática entre los anillos superior e inferior. Fig. 5.28. Fig. 5‐28 Esquema de la ubicación de la sonda y de los anillos de tomas estáticas para la correspondiente medición de pre‐
siones. Con la sonda Pitot se realizaron mediciones en once puntos de cada uno de dos ejes perpendicu‐
lares (a la altura del anillo superior), Fig. 5.29, para diferentes velocidades de giro del ventilador, correspondientes a 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz y 50 Hz. 68 Capítulo 5. Instalación experimental.
Se dividió la superficie del ducto de entrada de aire al ventilador en 5 secciones de igual área, promediándose los valores de las presiones correspondientes a cada sección. Fig. 5.29. Fig. 5‐29 Puntos de posicionamiento de la sonda Pitot a lo largo de dos diámetros perpendiculares. En la Tabla 5.1 se muestran las estaciones correspondientes a cada sección y los valores de las aéreas de dichas secciones. Sección 1 2 3 4 5 Área de la sección (As)
[m2] 0,0318
0,0318
0,0318
0,0318
0,0318
Área total (S1) = 0,159
Estaciones
X1‐X11, Y1‐Y11
X2‐X10, Y2‐Y10
X3‐X9, Y3‐Y9
X4‐X8, Y4‐Y8
X5‐X6‐X7, Y5‐Y6‐Y7 Tabla 5‐1 Estaciones y áreas de las secciones establecidas sobre el ducto de entrada de aire al ventilador. Para la obtención del PA se realizó un promedio de las lecturas de las 22 estaciones para cada frecuencia del motor del ventilador. Para obtener el valor medio de la presión dinámica q en el anillo superior, se promediaron los valores de la presión dinámica por sección (qs). De la ecuación (5.2) se obtiene la velocidad media de la sección (Vs): Vs 
2  qs
 aire
(5‐5) El caudal másico de aire por sección (Qs) resulta: Qs  aire  Vs  As (5‐6) 69 Capítulo 5. Instalación experimental.
siendo As el área de cada sección. Y el caudal total (QT) resulta: QT 
5
Q
i 1
si
(5‐7) Con el caudal total (QT), el área total del ducto (S1) y la densidad del aire al momento del ensayo (aire), de la ecuación (5.6) se obtuvo la velocidad media en el anillo superior (V1.) del ducto de entra‐
da de aire al ventilador: V1 
QT
aire  S1
(5‐8) Para cada valor de frecuencia ensayado se determinó la presión dinámica correspondiente a las velocidades medias obtenidas en el anillo superior y el respectivo PA promedio, valores que se muestran en la Tabla 5.2.
Frecuencia
[Hz] 0 10 20 30 40 50 V1
[m/s] 0 3,25 6,76 10,19 13,48 16,64 qm
[Pa] 0
5,94
25,63
58,21
101,75
154,71
PA
[Pa] 0 6,77 28,95 65,32 114,61 176,97 Tabla 5‐2 Valores obtenidos en los ensayos para determinar la función de transferencia entre qm y PA. Con la función de transferencia entre qm y PA, presentada en la Fig. 5.30, obtenida por regre‐
sión lineal de los puntos de la Tabla 5.2, se calcula la velocidad del aire en el anillo superior y el cau‐
dal de aire, luego por continuidad se obtiene el valor de la velocidad del aire en la cámara de ensa‐
yos. A partir de la expresión de la presión dinámica, ecuación (5.2), se despeja la velocidad del aire en la sección circular del ducto de entrada de aire al ventilador V1, y expresando la presión dinámica en términos de la función de transferencia obtenida (Fig. 5.30), se obtiene: V1 
 0.876  PA  0.329  2
aire
(5‐9) El caudal volumétrico en el anillo superior es igual a: Wg1  V1  S1 (5‐10) donde S1 es el área del anillo superior (área del ducto de entrada de aire al ventilador). Luego por continuidad: V1  S1  Vm  S2 (5‐11) 70 Capítulo 5. Instalación experimental.
Despejando se obtiene la velocidad media del aire en la cámara de ensayos de la torre (Vm): Vm  V1 
S1
S2
(5‐12) qm [Pa]
200
150
100
50
y = 0,876x + 0,329
R² = 0,999
0
0
50
100
150
200 PA [Pa]
Fig. 5‐30 Grafico de la función de transferencia que vincula la presión dinámica en el anillo superior con la caída de presión entre los anillos de tomas estáticas (superior e inferior) de la torre. 71 72 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
6 Ensayos y resultados experimentales. 6.1 Protocolo de ensayos. Para realizar los ensayos, resulta conveniente establecer un protocolo de los mismos para garan‐
tizar la repetitividad de los ensayos, de acuerdo al ATC‐105 del CTI y a la experiencia adquirida en los numerosos ensayos que se realizaron a través de los años en instalaciones similares. Por otro lado el protocolo de ensayos tiene el objetivo de brindarle a todo usuario que haga uso de la instalación, la información necesaria para poder operarla sin dificultad. Dicho protocolo se expone a continuación: 1. Verificar el nivel de agua en los dos tanques. En caso de que el tanque de agua caliente contenga agua, se deberá trasvasar al tanque de agua fría mediante el sistema de bom‐
beo principal (bomba de agua caliente y bomba de agua fría). 2. Encender los calefones. 3. Abrir las válvulas de ingreso de agua a los calefones y poner en marcha la bomba de re‐
cuperación. Así comienza el llenado del tanque de agua caliente. 4. Una vez vaciado el tanque de agua fría se verifica el nivel del tanque de agua caliente. En caso de no haber llegado al límite máximo se deberá aportar agua de la red. Esto se lo‐
gra apagando la bomba de recuperación, se cierra la válvula posterior a dicha bomba y se abre la válvula proveniente de la red. 5. Conforme se va llenando el tanque de agua caliente, el cual lleva un tiempo de 50 minu‐
tos aproximadamente, se debe conectar a la red eléctrica el banco SAD el cual contiene: el variador de frecuencia que alimenta el motor, los diferentes módulos ADAM de los sensores de temperatura, presión y caudal de agua, y la PC. 6. Encender la PC y los módulos de los sensores. 7. Verificar la correcta posición de las tomas de presión estática de los dos anillos, que no exista ningún doblez ni obstrucción en las mangueras. 8. Revisar el interior de la torre, asegurando que se encuentre el tipo y número de capas de relleno deseadas en el ensayo. Asegurar la puerta de ingreso a la cámara de ensayos. 9. Extraer la cúpula que obstruye la salida de aire de la torre al exterior, la cual se encuen‐
tra atornillada al techo del laboratorio. 10. Controlar la correcta posición de roscado y sellado de los sensores de temperatura (RTD de agua caliente y agua fría), a fin de evitar fugas de agua durante el ensayo. 11. Verificar que el receptáculo de agua del RTD de temperatura de bulbo húmedo se en‐
cuentre lleno de agua para que la gasa de dicho sensor permanezca húmeda. 12. Antes de realizar un ensayo para un determinado caudal de agua y aire, se debe tomar las mediciones de los errores a cero que poseen los sensores de presión diferencial, ya que varían con la temperatura ambiente; también se recomienda tomar el error a cero al final de cada ensayo para luego promediarlos y restarlos a los valores medidos en el ensayo. 13. Resulta conveniente tener un programa de ensayos previo, donde se definan los cauda‐
les y frecuencias de trabajo que se deseen ensayar. Antes de poner en marcha el siste‐
73 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
ma de bombeo y el ventilador, y comenzar a adquirir los datos, se debe chequear que los parámetros, tanto de los sensores de temperatura como los de presión y de caudal de agua, estén activos en el software encargado de adquirir y procesar los datos. 14. Se definen los caudales de agua y las velocidades del aire (Vm) en la cámara de ensayos. Para ajustar la Vm del ensayo se debe aplicar la metodología del ejemplo de la Tabla A‐1 del Apéndice A. 15. Se procede a la realización del primer ensayo: se enciende la bomba de agua caliente (al mismo tiempo se enciende la bomba de agua fría ya que las dos están conectadas al mismo interruptor), con la válvula que le sigue se controla el caudal de agua deseado observando el visor digital del caudalimetro. Luego, para ajustar el caudal de aire, te‐
niendo en cuenta los valores registrados por el SAD, se adecua el valor computado por el sensor 2 (PA) mediante el variador de frecuencia (que comanda la velocidad del ven‐
tilador), hasta hacerlo coincidir con el valor dado por la columna (8) de la Tabla A‐1 del Apéndice A, correspondiente a la Vm del ensayo. Luego se oprime “adquirir” en la panta‐
lla principal del SAD y así se comienzan a registrar los datos del ensayo. Se recomienda que cada ensayo dure no menos de 4 minutos, una vez alcanzada la condición de fun‐
cionamiento estacionario de régimen térmico. Se recomienda mantener siempre un nivel de agua prudencial en la cuba de agua fría, esto se logra regulando la válvula posterior a la bomba de agua fría. Si se realizaran muchos ensayos seguidos, se puede utilizar la bomba de recuperación para ir trasvasando el agua al tanque de agua caliente, recalentándola en los calefones en forma total o parcial. 16. Se repite el procedimiento para todos los caudales de agua y aire deseados. 6.2 Ensayos. Para determinar los parámetros de funcionamiento térmicos, eléctricos y fluido‐dinámicos de la torre de enfriamiento de la instalación experimental y de los tres tipos de rellenos de salpicado pro‐
puestos, se realizó una sucesión de ensayos en serie, para las siguientes condiciones de operación: Rellenos: 


Relleno de 20 tubos (Fig. 5.7 y Fig. 5.8). Relleno de 46 tubos (Fig. 5.9 y Fig. 5.10). Relleno de salpicado DZ (Fig. 5.11). Configuración de la cámara de ensayos: 



Sin relleno. 1 capa de relleno. 2 capas de relleno. 3 capas de relleno. Se adoptaron 4 caudales de agua, representativos de las condiciones operativas de torres de si‐
milares características, y además se realizaron ensayos sin agua; a saber: 74 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.





0 l/h. 6000 l/h. 9000 l/h. 12000 l/h. 15000 l/h. A su vez se analizaron 4 velocidades de aire a ensayar (o lo que es lo mismo 4 caudales de aire), siendo la mínima de 1.75 m/s y la máxima de 3.5 m/s y entre ellas dos velocidades mas, espaciadas a iguales intervalos entre una de otra, o sea a 2.33 m/s y 2.92 m/s. Debido a la pérdida de carga que presenta el relleno comercial de la marca DZ, cuando se ensayaban 2 o 3 capas de relleno para cau‐
dales altos, no se lograba llegar a la velocidad de 3.5 m/s en la cámara de ensayos, por lo que se de‐
cidió descartar dicha velocidad y adoptar una cuarta velocidad de 1.4 m/s. Finalmente se adoptaron las siguientes velocidades para los ensayos: 



6.2.1
1.4 m/s. 1.75 m/s. 2.33 m/s. 2.92 m/s. Sistematización de los ensayos. La sistematización de los ensayos se realizó para cada configuración de la torre: sin relleno, 1 capa, 2 capas o 3 capas de relleno; de acuerdo al siguiente orden: 



Vm=1.4 m/s  Sin agua.  6000 l/h.  9000 l/h.  12000 l/h.  15000 l/h. Vm=1.75 m/s  Sin agua.  6000 l/h.  9000 l/h.  12000 l/h.  15000 l/h. Vm=2.33 m/s  Sin agua.  6000 l/h.  9000 l/h.  12000 l/h.  15000 l/h. Vm=2.92 m/s  Sin agua.  6000 l/h. 75 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.



6.2.2
9000 l/h. 12000 l/h. 15000 l/h. Parámetros de los ensayos. A partir de los datos obtenidos en los ensayos se procedió a calcular los siguientes paráme‐
tros: 








6.2.3
Vm: velocidad del aire en la cámara de trabajo. L/G: Caudal másico de agua/caudal másico de aire. d: número de unidades de difusión. CT: carga de agua. QP: parámetro de calidad electro‐fluido dinámico. PTotal: pérdida de carga total del conjunto torre‐relleno.  : coeficiente de pérdida de carga del conjunto torre‐relleno. relleno: coeficiente de pérdida de carga del relleno. relleno/m: coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro. Ejemplo del procedimiento y proceso de los datos registrados por el Sistema de Adquisición de Datos, SAD. A modo de ejemplo se presenta a continuación la manera de procesar los datos brindados por el software del SAD. Como se mencionó anteriormente el software graba en la memoria de la PC los archivos de cada ensayo con la extensión .BDT, luego estos datos son procesados mediante planillas de cálculo Microsoft Excel. Se muestran los archivos correspondientes al ensayo de 1 capa de relleno de 20 tubos para un caudal de agua (Wl) de 6000 l/h y una velocidad media (Vm) en la cámara de ensayos de 1.4 m/s. Antes de realizar el ensayo se obtienen las mediciones de los errores a cero que poseen los sen‐
sores de presión diferencial, Tabla 6‐1: 08/06/2012
Archivo Historico Hora
13:46:20
13:46:42
13:47:04
13:47:26
13:47:48
13:48:10
Thw
Tcw
Twb
Tdb
12,16
12,16
12,23
12,23
12,23
12,23
10,06
10,075
10,06
10,06
10,075
10,075
5,445
5,46
5,43
5,43
5,37
5,37
11,86
11,86
11,86
11,89
11,89
11,89
Q
0,012
0,012
0,012
0,012
0,012
0,012
Patm
16,459
16,459
16,459
16,459
16,459
16,459
Pt
‐0,221
‐0,223
‐0,223
‐0,223
‐0,224
‐0,224
PA
‐0,049
‐0,048
‐0,049
‐0,049
‐0,047
‐0,049
Tabla 6‐1. Datos del archivo grabado por el SAD. Correspondiente a los errores a cero de los sensores de presión diferencial antes de realizar el ensayo. Luego se realiza el ensayo de una duración de poco más de 4 minutos registrándose los datos que se muestran en la Tabla 6‐2: 76 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
08/06/2012
Archivo Historico Hora
14:05:49
14:06:11
14:06:33
14:06:55
14:07:17
14:07:39
14:08:01
14:08:23
14:08:45
14:09:07
14:09:29
Thw
Tcw
Twb
Tdb
Wl
Patm
31,485
31,56
31,645
31,66
31,69
31,735
31,795
31,87
31,885
31,9
31,93
27,38
27,425
27,56
27,56
27,56
27,56
27,635
27,685
27,75
27,78
27,78
5,52
5,535
5,55
5,55
5,565
5,58
5,61
5,64
5,64
5,61
5,58
12,07
12,07
12,07
12,07
12,13
12,13
12,16
12,16
12,2
12,2
12,2
6,132
6,114
6,114
6,111
6,112
6,106
6,095
6,114
6,105
6,09
6,1
16,452
16,452
16,452
16,452
16,452
16,451
16,45
16,451
16,45
16,449
16,45
Pt
0,302
0,288
0,309
0,3
0,284
0,317
0,291
0,305
0,293
0,298
0,318
PA
0,187
0,188
0,193
0,195
0,195
0,192
0,196
0,2
0,193
0,196
0,181
Tabla 6‐2. Datos del archivo grabado por el SAD. Correspondiente al ensayo realizado para 1 capa de relleno de 20 tubos, caudal de agua de 6000 l/h y Vm=1.4 m/s. Al finalizar el ensayo se obtienen las mediciones de los errores a cero que poseen los sensores de presión diferencial, Tabla 6‐3: Archivo Historico Hora
14:20:31
14:20:53
14:21:15
14:21:37
14:21:59
14:22:21
08/06/2012
Thw
Tcw
Twb
Tdb
33,82
33,42
32,99
32,58
32,165
31,765
29,69
29,69
29,63
29,6
29,54
29,54
5,95
5,98
5,965
5,95
5,95
5,95
12,59
12,65
12,68
12,68
12,665
12,59
Wl
0,012
0,012
0,012
0,012
0,012
0,012
Patm
Pt
PA
16,449
16,449
16,449
16,449
16,449
16,449
‐0,229
‐0,23
‐0,23
‐0,23
‐0,23
‐0,231
‐0,053
‐0,05
‐0,052
‐0,052
‐0,05
‐0,05
Tabla 6‐3. Datos del archivo grabado por el SAD. Correspondiente a los errores a cero de los sensores de presión dife‐
rencial después de realizar el ensayo. Con estos datos se confeccionaron las planillas de cálculo Microsoft Excel: 
Tabla 6‐4, corrección de presiones por el error a cero dadas por el sensor 1 (PT) y el sensor 2 (PA) y la aplicación de la función de transferencia de cada sensor, para obtener los datos en unidades de presión (Pascales). 
Tabla 6‐5, cálculo de la velocidad en la cámara de ensayos (Vm). 
Tabla 6‐6, parámetros calculados en cada ensayo. En las columnas (7) y (8) de la tabla 6‐4 se presentan los valores corregidos, en [mA], de la dife‐
rencia de presión estática de la torre PT y la diferencia de presión estática entre el anillo inferior y superior PA en valores absolutos, ya que las terminales de los sensores se conectaron para dar valo‐
res positivos, siendo que en realidad por ser la presión estática en dicho puntos menores a la at‐
mosférica, el valor de la diferencia resulta negativo. Para hacer notar esto, las columnas (9) de PT y (11) PTotal se multiplicaron por ‐1. La columna (8) de PA se muestra en valor absoluto. En la Tabla 6‐6 las columnas (13) de L/G y (15) de d, se repiten en las columnas (19) y (20) res‐
pectivamente, esto se realiza para agrupar los parámetros a estudiar en las últimas cuatro columnas y así facilitar su visualización. 77 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
Adqui04
Archivo
Velocidad
[m/s]
Nº
1,4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Promedios
(1)
(2)
(3)
e0 DPT (antes) e0 DPA (antes) e0 DPT (despues)
[mA]
[mA]
[mA]
Leído
Leído
Leído
(4)
e0 DPA (despues)
[mA]
Leído
(5)
DPT
[mA]
Leído
(6)
DPA
[mA]
Leído
0,302
0,288
0,309
0,300
0,284
0,317
0,291
0,305
0,293
0,298
0,318
0,187
0,188
0,193
0,195
0,195
0,192
0,196
0,200
0,193
0,196
0,181
-0,221
-0,223
-0,223
-0,223
-0,224
-0,224
-0,049
-0,048
-0,049
-0,049
-0,047
-0,049
-0,229
-0,230
-0,230
-0,230
-0,230
-0,231
-0,053
-0,050
-0,052
-0,052
-0,050
-0,050
-0,22300
-0,04850
-0,23000
-0,05117
(7)
(8)
DPT
DPA
[mA]
[mA]
Corregido
Corregido
(5)-Prom(1)+Prom(3) (6)-Prom(2)+Prom(4)
2
2
0,529
0,237
0,515
0,238
0,536
0,243
0,527
0,245
0,511
0,245
0,544
0,242
0,518
0,246
0,532
0,250
0,520
0,243
0,525
0,246
0,545
0,231
0,30045 0,19236
0,52695
0,24220
(9)
DPT
[Pa]
(10)
DPA
[Pa]
(11)
DPTotal
[Pa]
59,75*-(7)
59,54*(8)
(9)-(10)
-31,578
-30,741
-31,996
-31,458
-30,502
-32,474
-30,921
-31,757
-31,040
-31,339
-32,534
14,101
14,161
14,458
14,577
14,577
14,399
14,637
14,875
14,458
14,637
13,744
-45,679
-44,902
-46,454
-46,036
-45,080
-46,873
-45,558
-46,632
-45,498
-45,976
-46,278
-31,48553
14,42041
-45,90594
Tabla 6‐4. Corrección de presiones por el error a cero. A dqui04
Archivo
Velocidad
[m/s]
1,4
Nº
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
Patm
t
Patm
T

DPA
q
V1
Wg
Vm
[mA]
[ºC]
[Pa]
[K]
[kg/m ]
[Pa]
[Pa]
[m/s]
[m /s]
3
[m/s]
Leído
Leído
4322*(1)+26086
(2) + 273,15
(3)
R*(4)
(2* (7)/(5))1/2
(8) * S1
(9)
S2
12,070
12,070
12,070
12,070
12,130
12,130
12,160
12,160
12,200
12,200
12,200
97191,544
97191,544
97191,544
97191,544
97191,544
97187,222
97182,900
97187,222
97182,900
97178,578
97182,900
285,220
285,220
285,220
285,220
285,280
285,280
285,310
285,310
285,350
285,350
285,350
1,187
1,187
1,187
1,187
1,186
1,186
1,186
1,186
1,186
1,186
1,186
14,101
14,161
14,458
14,577
14,577
14,399
14,637
14,875
14,458
14,637
13,744
12,682
12,734
12,994
13,099
13,099
12,942
13,151
13,360
12,994
13,151
12,369
4,623
4,633
4,680
4,699
4,699
4,671
4,709
4,746
4,681
4,709
4,567
0,735
0,736
0,744
0,747
0,747
0,743
0,749
0,754
0,744
0,749
0,726
1,418
1,421
1,435
1,441
1,441
1,432
1,444
1,455
1,435
1,444
1,400
12,133
97187,222
285,283
1,186
14,420
12,961
4,674
0,743
1,433
1 16,452
2 16,452
3 16,452
4 16,452
5 16,452
6 16,451
7 16,450
8 16,451
9 16,450
10 16,449
11 16,450
12
Promedios 16,45100
3
Calculado 0,876 * (6) + 0,329
(10)
Tabla 6‐5. Cálculo de la velocidad en la cámara de ensayos (Vm). 78 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
Adqui04
Archivo
Velocidad
[m/s]
1,4
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(9)
(10)
Thw
Tcw
Twb
Tdb
Acerc
(7)
T
(8)
Patm
Wl
Wl
Wg
[Pa]
[ºC]
[ºC]
[ºC]
[ºC]
[ºC]
[ºC]
[m / hr]
[l / hr]
[m / s]
[m/s]
Leído
Leído
Leído
Leído
(3) - (4)
(2) - (3)
Leído
(8) * 1000
Calculado
Calculado
97191,544
97191,544
97191,544
97191,544
97191,544
97187,222
97182,900
97187,222
97182,900
97178,578
97182,900
31,485
31,560
31,645
31,660
31,690
31,735
31,795
31,870
31,885
31,900
31,930
27,380
27,425
27,560
27,560
27,560
27,560
27,635
27,685
27,750
27,780
27,780
5,520
5,535
5,550
5,550
5,565
5,580
5,610
5,640
5,640
5,610
5,580
12,070
12,070
12,070
12,070
12,130
12,130
12,160
12,160
12,200
12,200
12,200
21,860
21,890
22,010
22,010
21,995
21,980
22,025
22,045
22,110
22,170
22,200
4,105
4,135
4,085
4,100
4,130
4,175
4,160
4,185
4,135
4,120
4,150
6,132
6,114
6,114
6,111
6,112
6,106
6,095
6,114
6,105
6,090
6,100
6132
6114
6114
6111
6112
6106
6095
6114
6105
6090
6100
0,735
0,736
0,744
0,747
0,747
0,743
0,749
0,754
0,744
0,749
0,726
1,418
1,421
1,435
1,441
1,441
1,432
1,444
1,455
1,435
1,444
1,400
97187,222
31,741
27,607
5,580
12,133
22,027
4,135
6,108
6108,45
0,743
1,433
Nº
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Promedios
3
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)

L/G

d
W
QP
CT
L/G
d
[-----]
[-----]
[-----]
[Kw]
[-----]
[m/h]
[-----]
[-----]
Nº
(9) / 3600
2 * DPT
(9) / 3600
(12) * (11)
Leido
(8)
(10) * (12)
(16) * 1000 * S2
3
0,5 * (12) * (10)
S2
(10) * (12)
1,187
1,187
1,187
1,187
1,186
1,186
1,186
1,186
1,186
1,186
1,186
1,953
1,943
1,924
1,915
1,916
1,925
1,907
1,898
1,922
1,905
1,968
26,482
25,675
26,187
25,541
24,765
26,685
25,005
25,281
25,404
25,344
27,974
0,274
0,275
0,267
0,268
0,270
0,274
0,271
0,271
0,267
0,265
0,269
0,191
0,191
0,191
0,191
0,191
0,191
0,191
0,191
0,191
0,191
0,191
217,620
216,284
209,806
207,305
207,283
211,049
206,031
201,228
209,749
206,012
225,870
11,838
11,803
11,803
11,797
11,799
11,788
11,766
11,803
11,786
11,757
11,776
1,953
1,943
1,924
1,915
1,916
1,925
1,907
1,898
1,922
1,905
1,968
0,274
0,275
0,267
0,268
0,270
0,274
0,271
0,271
0,267
0,265
0,269
1,186
1,925
25,849
0,270
0,191
210,749
11,792
1,925
0,270
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Promedios
3
[Kg/m ]
Calculado
2
2
Vm
3
(12)
(11)
(20)
Tabla 6‐6. Parámetros calculados en cada ensayo. 79 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
Para el cálculo del número de unidades de difusión d se utiliza un software desarrollado específicamente para tal fin, Fig. 6.1. En el cual se cargan los datos brindados de acuerdo con la planilla presentada en Tabla 6‐7: Adqui04
Archivo
Velocidad
[m/s]
Nº
1,4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Promedio
d
Patm
Twb
DT
[Pa]
97192
97192
97192
97192
97192
97187
97183
97187
97183
97179
97183
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
[ºC]
5,520
5,535
5,550
5,550
5,565
5,580
5,610
5,640
5,640
5,610
5,580
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
[ºC]
4,105
4,135
4,085
4,100
4,130
4,175
4,160
4,185
4,135
4,120
4,150
Acerc
[ºC]
21,860
21,890
22,010
22,010
21,995
21,980
22,025
22,045
22,110
22,170
22,200
L/G
[ --- ]
1,953
1,943
1,924
1,915
1,916
1,925
1,907
1,898
1,922
1,905
1,968
[ --- ]
0,27383
0,27470
0,26740
0,26812
0,27042
0,27410
0,27086
0,27140
0,26733
0,26472
0,26896
97187
1
5,580
1
4,135
22,027
1,925
0,27017
Tabla 6‐7. Datos para el cálculo del número de unidades de difusión. 80 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
Fig. 6‐1 Pantalla del software utilizado para el cálculo del número de unidades de difusión d. 81 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
En la Tabla 6.8, se muestran los valores de los parámetros en estudio, para CT=Cte. (L=6000 l/h), correspondiente a 1 capa de relleno de 20 tubos. 6000 l/h
Relleno Tubos20
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
1,925
1,521
1,160
0,943
[ ‐‐‐ ]
0,270
0,280
0,304
0,345
[m/h]
11,792
11,846
11,814
11,767
[ ‐‐‐ ]
210,749
141,956
107,362
94,214
[Kw]
0,191
0,269
0,456
0,732
3
[m/s]
1,433
1,838
2,406
2,940
[Pa]
‐31,486
‐48,323
‐80,762
‐121,293
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
25,849
24,321
23,750
23,819
22,493
21,929
20,875
20,818
3,357
2,391
2,875
3,001
14,595
10,396
12,501
13,049
15,2
19,1
25,0
30,7
897
1129
1474
1802
[Pa]
‐45,906
‐72,084
‐121,681
‐182,758
[m /s]
0,743
0,953
1,247
1,524
Tabla 6‐8. Planilla resumen, CT=Cte. En la Tabla 6.9, se muestran los valores de los parámetros en estudio, para Vm=Cte., correspondiente a 1 capa de relleno de 20 tubos. Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,42
1,43
1,39
1,36
1,43
[ ‐‐‐ ]
…
1,925
2,942
3,949
4,646
[ ‐‐‐ ]
…
0,270
0,302
0,320
0,322
[m/h]
…
11,792
17,406
22,849
28,201
[ ‐‐‐ ]
204,395
210,749
259,843
320,807
339,992
[Pa]
‐23,422
‐31,486
‐40,676
‐53,685
‐72,452
1,40

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Potencia
Rpm
DPTotal
[Kw]
[Rpm]
0,181
0,191
0,212
0,244
0,302
826
897
973
1071
1205
[Pa]
‐37,627
‐45,906
‐54,139
‐66,606
‐86,766
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
19,505
25,849
35,796
49,452
60,283
2,378
3,357
6,474
7,003
6,092
10,341
14,595
28,149
30,447
26,487
14,0
15,2
16,5
18,2
20,4
Tabla 6‐9. Planilla resumen, Vm=Cte. Las planillas correspondientes a todos los ensayos realizados se muestran en el Apéndice B. 82 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
6.3 Resultados de los ensayos. A partir de las planillas resumen de resultados obtenidas para todos los ensayos efectuados, Apéndice B, se procedió a evaluar los parámetros: d, QP, relleno/m, con el siguiente criterio: 



Número de unidades de difusión d, en función de la relación de caudales másicos L/G, manteniendo el caudal de agua constante y variando el caudal de aire. Número de unidades de difusión d, en función de la relación de caudales másicos L/G, manteniendo el caudal de aire constante y variando el caudal de agua. Parámetro de calidad electro‐fluido dinámico QP, en función de la relación de caudales másicos L/G, manteniendo el caudal de agua constante y variando el caudal de aire. Parámetro de calidad electro‐fluido dinámico QP, en función de la relación de caudales másicos L/G, manteniendo el caudal de aire constante y variando el caudal de agua. En los puntos 6.3.1, 6.3.2, 6.3.3 y 6.3.4 se presentan las curvas de los parámetros que se men‐
cionaron precedentemente para cada configuración de relleno ensayada (sin relleno, 1 capa, 2 capas y 3 capas de relleno). A continuación se presentan las figuras en las cuales se muestran los resultados obtenidos según la configuración y tipo de relleno: d vs. L/G (L=Cte) Sin Relleno. 1 Capa R. 20 Tubos. 1 Capa R. 46 Tubos. 1 Capa R. Salpi‐
cado DZ. 2 Capas R. 20 Tubos. 2 Capas R. 46 Tubos. 2 Capas R. Sal‐
picado DZ. 3 Capas R. 20 Tubos. 3 Capas R. 46 Tubos. 3 Capas R. Sal‐
picado DZ. d vs. L/G (G=Cte) QP vs. L/G (L=Cte) QP vs. L/G (L=Cte) Fig. 6.2 Fig. 6.3 Fig. 6.4 Fig. 6.5 Fig. 6.6 Fig. 6.9 Fig. 6.12 Fig. 6.15 Fig. 6.7 Fig. 6.10 Fig. 6.13 Fig. 6.16 Fig. 6.8 Fig. 6.11 Fig. 6.14 Fig. 6.17 Fig. 6.18 Fig. 6.21 Fig. 6.24 Fig. 6.27 Fig. 6.19 Fig. 6.22 Fig. 6.25 Fig. 6.28 Fig. 6.20 Fig. 6.23 Fig. 6.26 Fig. 6.29 Fig. 6.30 Fig. 6.33 Fig. 6.36 Fig. 6.39 Fig. 6.31 Fig. 6.34 Fig. 6.37 Fig. 6.40 Fig. 6.32 Fig. 6.35 Fig. 6.38 Fig. 6.41 El coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro relleno/m se evaluó con el siguiente or‐
den:  Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro relleno/m, en función de la carga de agua CT, para cada velocidad de aire en la cámara de ensayos. 83 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro relleno/m, en función de la veloci‐
dad del aire en la cámara de ensayos Vm, para cada caudal de agua. En el punto 6.3.5 se muestran las curvas de los parámetros antes mencionados para las distintas configuraciones de los tres tipos de rellenos. 6.3.1
Configuración: sin relleno. En la Fig. 6.2, se observa la curva de funcionamiento de la torre de enfriamiento de la instalación experimental, sin relleno, manteniendo constante el caudal de agua y variando el caudal de aire. En dicho gráfico se ve como disminuye el número de unidades de difusión a medida que se incrementa la relación de caudales másicos agua/aire. Esto significa que la capacidad de transferencia de calor de la torre disminuye a medida que disminuye el caudal másico de aire, G, manteniendo constante el caudal másico de agua, L. Para las distintas curvas se trazo la línea de tendencia por el método de regresión potencial, cu‐
ya ecuación se representa en el gráfico, junto al coeficiente de determinación R2. d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
L=9000 l/h
1,0
L=12000 l/h
y = 0,313x‐0,40
R² = 0,997
y = 0,377x‐0,38
R² = 0,997
L=15000 l/h
y = 0,444x‐0,42
R² = 0,991
y = 0,248x‐0,48
R² = 0,997
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐2 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración sin relleno, instalación experimental. La Fig. 6.3, también representa la curva de funcionamiento de la torre para la misma configura‐
ción, pero en este caso se mantiene constante G y se varia L. Tal como se mencionó en el Capítulo 3, Pág. 38, la curva de funcionamiento no es la misma que la obtenida al mantener constante el caudal de agua, y variando el caudal de aire. Esto se debe a que no se mantienen las condiciones de seme‐
janza que garantizan la similitud del proceso de transferencia de calor durante la operación de la torre. 84 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
Lo destacable es que las curvas de funcionamiento de la Fig. 6.3, tienen diferente signo de pen‐
diente a las de la Fig. 6.2. Esto significa que manteniendo el caudal de aire constante, la capacidad de transferencia de calor de la torre aumenta al aumentar el caudal de agua. d
10,0
Vm=Cte
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
1,0
Vm=2.33 m/s
y = 0,255x0,231
R² = 0,971
y = 0,215x0,243
R² = 0,994
y = 0,170x0,310
R² = 0,997
Vm=2.92 m/s
y = 0,152x0,266
R² = 0,985
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐3 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración sin relleno, instalación experimental. En la Fig. 6.4 se puede ver el comportamiento del QP en función de la relación de los caudales másicos agua/aire (L/G), variando G. Las curvas de los cuatro caudales de agua ensayados siguen un mismo comportamiento, para altos valores de L/G (o lo que es lo mismo, en este caso, bajo caudal de aire) el valor del QP asciende considerablemente. Esto es debido a un bloqueo por excesivo cau‐
dal de agua, pero a medida que aumenta el caudal de aire (disminuye L/G) se produce un ordena‐
miento entre los flujos o una menor resistencia del flujo de agua, disminuyendo la pérdida de carga, lo que hace que disminuya el valor del QP. El parámetro de calidad electro‐fluido dinámica, QP, es directamente proporcional al coeficiente de pérdida de carga e inversamente proporcional a la eficiencia del grupo impulsor del aire que in‐
cluye: motor eléctrico, transmisión y ventilador (Capítulo 3, Pág. 39). Por lo tanto cuanto mayor sea el valor de éste, el proceso de transformación de energía eléctrica en cinética resultara menos efi‐
ciente, por lo que se busca un mínimo QP. 85 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
350
L=Cte
300
250
L=6000 l/h
200
L=9000 l/h
L=12000 l/h
150
L=15000 l/h
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐4 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración sin relleno, instalación experimental. En la Fig. 6.5 se muestra el comportamiento del QP en función de la relación de los caudales másicos agua/aire (L/G), manteniendo G constante. QP
400
Vm=Cte
350
300
250
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
200
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐5 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración sin relleno, instalación experimental. Para el caso de las Fig. 6.4 y Fig. 6.5 el mínimo QP se da para los mínimos L/G ensayados, esto es debido a que al no haber relleno, no existe bloqueo por excesivo caudal de aire como ocurre con algunas de las demás configuraciones ensayadas. 86 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
6.3.2
Configuración: 1 capa de relleno. Las curvas de funcionamiento de la instalación experimental, obtenidas manteniendo L constan‐
te y variando G, para la configuración de una capa de los tres tipos de rellenos estudiados, presentan comportamientos similares, Fig. 6.6, Fig. 6.7, y Fig. 6.8. Siendo la que alcanza mayores valores de unidades de difusión d, la que corresponde al relleno de salpicado DZ para las máximas velocidades de aire en la cámara de ensayos. d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
L=9000 l/h
1,0
y = 0,372x‐0,21
R² = 0,866
y = 0,44x‐0,25
R² = 0,794
L=12000 l/h
L=15000 l/h
y = 0,491x‐0,28
R² = 0,928
y = 0,329x‐0,33
R² = 0,925
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐6 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 1 capa de relleno de 20 tubos. Para el caso de las curvas de funcionamiento, dadas manteniendo G constante y variando L, Fig. 6.9, Fig. 6.10 y Fig. 6.11, se observa una variación de las pendientes de las curvas en el sentido de los valores negativos hacia los positivos dependiendo el tipo de relleno utilizado. Cuando se utiliza el relleno de 20 tubos, a medida que aumenta L (manteniendo G constante) aumenta el número de unidades de difusión o sea que aumenta la capacidad de transferencia de calor de la torre, lo que produce un comportamiento similar al caso de la torre sin relleno. Fig. 6.9. En cambio cuando se emplea el relleno de 46 tubos, el número de unidades de difusión se man‐
tiene prácticamente constante a medida que aumenta el caudal de agua (mayor L/G). Fig. 6.10. 87 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
L=9000 l/h
1,0
y = 0,466x‐0,49
R² = 0,908
L=12000 l/h
y = 0,5x‐0,41
R² = 0,848
y = 0,398x‐0,55
R² = 0,946
L=15000 l/h
y = 0,574x‐0,43
R² = 0,89
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐7 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 1 capa de relleno de 46 tubos. d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
L=9000 l/h
1,0
y = 0,684x‐0,70
R² = 0,929
y = 0,531x‐0,59
R² = 0,979
L=12000 l/h
y = 0,979x‐0,87
R² = 0,889
L=15000 l/h
y = 0,948x‐0,77
R² = 0,843
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐8 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 1 capa de relleno de salpicado DZ. 88 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
Vm=Cte
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
1,0
Vm=2.33 m/s
y = 0,343x0,183
R² = 0,899
y = 0,294x0,180
R² = 0,986
y = 0,252x0,228
R² = 0,989
Vm=2.92 m/s
y = 0,238x0,205
R² = 0,964
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐9 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 1 capa de relleno de 20 tubos. d
10,0
Vm=Cte
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
1,0
Vm=2.33 m/s
y = 0,416x‐0,03
R² = 0,461
y = 0,337x0,037
R² = 0,255
y = 0,297x0,006
R² = 0,046
Vm=2.92 m/s
y = 0,257x0,103
R² = 0,822
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐10 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 1 capa de relleno de 46 tubos. Para 1 capa de relleno de salpicado DZ se produce un comportamiento inverso al relleno de 20 tubos, o sea en este caso al aumentar L, disminuye d, excepto cuando se trabaja con la máxima velocidad de aire que se comporta igual que el relleno de 46 tubos. Fig. 6. 11. 89 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
Vm=Cte
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
1,0
y = 0,546x0,058
R² = 0,280
Vm=2.33 m/s
y = 0,486x‐0,25
R² = 0,924
Vm=2.92 m/s
y = 0,434x‐0,22
R² = 0,945
y = 0,406x‐0,17
R² = 0,991
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐11 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 1 capa de relleno de salpicado DZ. La apariencia de las curvas del parámetro de calidad electro‐fluido dinámico en función de la re‐
lación de caudales másicos, para una capa de relleno de 20 tubos, Fig. 6.12, es similar a la configura‐
ción de la torre sin relleno. En cambio en el relleno de 46 tubos, Fig. 6.13, comienzan a aparecer indi‐
cios del bloqueo por excesivo caudal de aire, ya que para un cierto caudal de agua a medida que dis‐
minuye L/G (o sea que aumenta G) va disminuyendo el valor de QP hasta un mínimo, para luego aumentar nuevamente. Esto se ve claramente en el relleno de salpicado DZ, Fig. 6.14, como las cur‐
vas toman la forma de “U” lo que muestra un claro bloqueo por excesivo caudal de aire a medida que disminuye L/G. También, en el gráfico correspondiente a la configuración de una capa de relleno de salpicado DZ, Fig. 6.14, se observa que trazando una tangente a las curvas de los cuatro caudales de agua estu‐
diados por los respectivos valores mínimos de QP, se obtiene la condición de mínimo QP posible para esa configuración. Las demás configuraciones tienden a mostrar la misma condición. Lo cual implica que la variación del mínimo QP con respecto a la variación de L/G es independiente del cau‐
dal de agua. Si ahora se presta atención en la Fig. 6.17, que es la variación de QP en función de L/G para G constante, se observa que las curvas presentan la misma pendiente que la tangente que se mencionaba anteriormente (siempre y cuando no ocurra el bloqueo por excesivo caudal de agua), lo que demuestra que para cada configuración existe solo un caudal de aire fijo para el cual siempre se va a obtener el mínimo QP cualquiera sea el caudal de agua. Se deberían realizar análisis más pro‐
fundos para generalizar las observaciones realizadas precedentemente. En la práctica al variar L en una torre industrial, nunca se mantiene fijo G, indirectamente este ultimo varia, ya que la frecuencia del motor del ventilador es fija (lo que ocurre es que al aumentar el caudal de agua se obstruye más el paso del aire y por lo tanto disminuye el caudal de aire). Entonces si se desea mantener el caudal de aire fijo (al variar L) correspondiente a la condición de mínimo QP de la configuración se debería variar constantemente la velocidad de giro del ventilador, conforme 90 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
varié el caudal de agua. Esto último es poco práctico, por lo tanto si se tienen varios módulos de to‐
rres de enfriamiento lo ideal sería que trabajen en la condición de mínimo QP, y si se desea variar el caudal de agua, se acoplen más o menos módulos según las necesidades. QP
350
L=Cte
300
250
L=6000 l/h
200
L=9000 l/h
L=12000 l/h
150
L=15000 l/h
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐12 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 1 capa de relleno de 20 tubos. En las Fig. 6.15, Fig. 6.16 y Fig. 6.17, se muestra la variación del parámetro de calidad electro‐
fluido dinámico en función de la relación de caudales másicos agua/aire, para caudal de aire constan‐
te. El relleno de 20 tubos presenta similares características a la configuración de la torre sin relleno. En el relleno de 46 tubos se comienza a observar el bloqueo por excesivo caudal de agua en la curva del máximo caudal de aire correspondiente a Vm=2.92 m/s. Esto también se confirma para el relleno de salpicado DZ, siendo más pronunciada la pendiente en este caso, lo que significa un mayor blo‐
queo. 91 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
400
L=Cte
350
300
250
L=6000 l/h
L=9000 l/h
200
L=12000 l/h
L=15000 l/h
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐13 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 1 capa de relleno de 46 tubos. QP
400
L=Cte
350
300
250
L=6000 l/h
L=9000 l/h
200
L=12000 l/h
L=15000 l/h
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐14 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 1 capa de relleno de salpicado DZ. 92 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
400
Vm=Cte
350
300
250
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
200
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐15 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 1 capa de relleno de 20 tubos. QP
400
Vm=Cte
350
300
250
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
200
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐16 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 1 capa de relleno de 46 tubos. 93 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
400
Vm=Cte
350
300
250
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
200
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐17 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 1 capa de relleno de salpicado DZ. 6.3.3
Configuración: 2 capas de relleno. Para la configuración de dos capas de los diferentes tipos de relleno, las curvas presentan simila‐
res características a las mencionadas en la configuración de una capa de relleno. Lo que quiere decir que el comportamiento de cada parámetro estudiado, en esta configuración, es análogo al anterior. En las Fig. 6.18, Fig. 6.19, y Fig. 6.20 se presentan las curvas de funcionamiento de la instalación experimental, obtenidas manteniendo L constante y variando G, para la configuración de dos capas del relleno de 20 tubos, de 46 tubos y de salpicado DZ, respectivamente. También se representa la curva de funcionamiento de la torre para los tres tipos de rellenos y para la misma configuración, en las Fig. 6.21, Fig. 6.22 y Fig. 6.23 en este caso se mantiene constante G y se varía L. En las Fig. 6.24, Fig. 6.25, y Fig. 6.26 se muestra el parámetro de calidad electro‐fluido dinámico QP en función de la relación de caudales másicos L/G, para caudal de agua L constante, y para la configuración de 2 capas de relleno de 20 tubos, de 46 tubos y de salpicado DZ, respectivamente. El QP en función de L/G, para caudal de agua G constante se presenta en las Fig. 6.27, Fig. 6.28, y Fig. 6.29 para la configuración de 2 capas de relleno de 20 tubos, de 46 tubos y de salpicado DZ, respectivamente. 94 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
L=9000 l/h
1,0
L=12000 l/h
y = 0,444x‐0,36
R² = 0,998
y = 0,486x‐0,28
R² = 0,920
L=15000 l/h
y = 0,587x‐0,37
R² = 0,998
y = 0,385x‐0,44
R² = 0,988
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐18 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 2 capas de relleno de 20 tubos. d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
L=9000 l/h
1,0
y = 0,696x‐0,68
R² = 0,943
y = 0,563x‐0,69
R² = 0,960
L=12000 l/h
y = 0,847x‐0,7
R² = 0,951
y = 0,711x‐0,46
R² = 0,964
L=15000 l/h
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐19 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 2 capas de relleno de 46 tubos. 95 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
y = 0,881x‐0,62
R² = 0,918 y = 0,961x‐0,61
R² = 0,849
1,0
y = 0,810x‐0,69
R² = 0,974
L=9000 l/h
L=12000 l/h
y = 1,142x‐0,68
L=15000 l/h
R² = 0,885
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐20 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 2 capas de relleno de salpicado DZ. d
10,0
Vm=Cte
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
1,0
y = 0,390x0,096
R² = 0,758
Vm=2.33 m/s
y = 0,336x0,137
R² = 0,893
y = 0,289x0,149
R² = 0,968
Vm=2.92 m/s
y = 0,264x0,153
R² = 0,873
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐21 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 2 capas de relleno de 20 tubos. 96 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
Vm=Cte
Vm=1.40 m/s
y = 0,587x‐0,08
R² = 0,798
1,0
Vm=1.75 m/s
y = 0,464x‐0,05
R² = 0,747
Vm=2.33 m/s
y = 0,401x‐0,06
R² = 0,619
Vm=2.92 m/s
y = 0,352x‐0,01
R² = 0,297
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐22 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 2 capas de relleno de 46 tubos. d
10,0
Vm=Cte
y = 0,818x‐0,25
R² = 0,977
1,0
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
y = 0,724x‐0,32
R² = 0,968
Vm=2.33 m/s
y = 0,648x‐0,32
R² = 0,984
Vm=2.92 m/s
y = 0,613x‐0,23
R² = 0,998
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐23 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 2 capas de relleno de salpicado DZ. 97 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
400
L=Cte
350
300
250
L=6000 l/h
L=9000 l/h
200
L=12000 l/h
L=15000 l/h
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐24 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 2 capas de relleno de 20 tubos. QP
450
L=Cte
400
350
300
L=6000 l/h
250
L=9000 l/h
200
L=12000 l/h
L=15000 l/h
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
L/G
Fig. 6‐25 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 2 capas de relleno de 46 tubos. 98 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
600
L=Cte
500
400
L=6000 l/h
L=9000 l/h
300
L=12000 l/h
L=15000 l/h
200
100
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐26 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 2 capas de relleno de salpicado DZ. QP
400
Vm=Cte
350
300
250
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
200
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐27 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 2 capas de relleno de 20 tubos. 99 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
450
Vm=Cte
400
350
300
Vm=1.40 m/s
250
Vm=1.75 m/s
200
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
L/G
Fig. 6‐28 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 2 capas de relleno de 46 tubos. QP
600
Vm=Cte
500
400
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
300
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
200
100
0
0
1
2
3
4
5
L/G
Fig. 6‐29 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 2 capas de relleno de salpicado DZ. 6.3.4
Configuración: 3 capas de relleno. En la configuración de tres capas de los tres tipos de relleno, los parámetros estudiados mues‐
tran un comportamiento similar a las configuraciones anteriores. 100 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
Se obtienen valores de d más altos para cada relleno que en las configuraciones anteriores, siendo el mayor el que corresponde al caudal de agua de 6000 l/h y una velocidad del aire de 2.92 m/s, relleno de salpicado DZ. Fig. 6.32. En la Fig. 6.30 se muestra la curva de funcionamiento para 3 capas de relleno de 20 tubos, para L constante. Los mismos parámetros se representan en la Fig. 6.31 y Fig. 6.32 pero en este caso para el relle‐
no de 46 tubos y de salpicado DZ, respectivamente. d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
L=9000 l/h
1,0
L=12000 l/h
‐0,38
y = 0,487x‐0,40 y = 0,547x
R² = 0,996
R² = 0,996
L=15000 l/h
y = 0,572x‐0,34
R² = 0,989
y = 0,422x‐0,46
R² = 0,997
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐30 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 3 capas de relleno de 20 tubos. La curva de funcionamiento para caudal de aire constante, para la configuración de tres capas de relleno de 20 tubos, Fig. 6.33, prácticamente se mantiene constante, lo que significa que la capa‐
cidad de transferencia de calor de la torre se mantiene constante. Para el caso de la configuración de tres capas de relleno de 46 tubos, Fig. 6.34, y de salpicado DZ, Fig. 6.35, las curvas de funcionamiento de la instalación experimental (obtenidas manteniendo G constante y variando L) presentan el mismo signo de pendiente (negativo) que las curvas de funcio‐
namiento obtenidas manteniendo L constante, Fig. 6.31 y Fig. 6.32 respectivamente. 101 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
y = 0,767x‐0,61
R² = 0,989
1,0
y = 0,658x‐0,61
R² = 0,991
L=9000 l/h
y = 0,915x‐0,62
R² = 0,983
L=12000 l/h
y = 1,042x‐0,62
L=15000 l/h
R² = 0,920
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐31 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 3 capas de relleno de 46 tubos. d
10,0
L=Cte
L=6000 l/h
y = 1,095x‐0,67 y = 1,204x‐0,65
R² = 0,949
R² = 0,965
y = 1,051x‐0,40
y = 0,987x‐0,65
R² = 0,535
R² = 0,977
1,0
L=9000 l/h
L=12000 l/h
L=15000 l/h
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐32 d en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 3 capas de relleno de salpicado DZ. 102 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
Vm=Cte
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
1,0
y = 0,426x0,008
R² = 0,073
y = 0,377x0,035
R² = 0,525
Vm=2.33 m/s
y = 0,328x0,060
R² = 0,917
Vm=2.92 m/s
y = 0,292x0,078
R² = 0,847
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐33 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 3 capas de relleno de 20 tubos. d
10,0
Vm=Cte
Vm=1.40 m/s
y = 0,661x‐0,08
R² = 0,425
1,0
Vm=1.75 m/s
y = 0,586x‐0,15
R² = 0,949
y = 0,511x‐0,13
R² = 0,853
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
y = 0,440x‐0,06
R² = 0,589
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐34 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 3 capas de relleno de 46 tubos. 103 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
d
10,0
Vm=Cte
y = 0,991x‐0,25
R² = 0,936
1,0
Vm=1.40 m/s
y = 0,915x‐0,35
R² = 0,986
y = 0,790x‐0,30
R² = 0,914
Vm=1.75 m/s
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
y = 0,676x‐0,13
R² = 0,277
0,1
0,1
1,0
10,0
L/G
Fig. 6‐35 d en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 3 capas de relleno de salpicado DZ. En las Fig. 6.36, Fig. 6.37 y Fig. 6.38, que representan QP en función de L/G, para L constante, se observa como comienza a aparecer el bloqueo por el excesivo caudal de aire para los diferentes rellenos. En el caso del relleno de 20 tubos aparece para el máximo caudal de agua (15000 l/h) y máxima velocidad del aire (Vm=2.92 m/s), Fig. 6.36. Para el relleno de 46 tubos este fenómeno co‐
mienza a ocurrir para el caudal de 12000 l/h y una velocidad del aire de 2.92 m/s, Fig. 6.37. En cam‐
bio para el relleno de salpicado DZ comienza a aparecer en el mínimo caudal de 6000 l/h y Vm=2.92 m/s, Fig. 6.38. El bloqueo por caudal excesivo de agua se puede observar en las Fig. 6.39, Fig. 6.40 y Fig. 6.41. Este bloqueo produce un rápido incremento de la pendiente de las curva QP vs. L/G (G=Cte.). En el caso del relleno de 20 tubos, Fig. 6.39, dicho incremento de la pendiente se observa para un caudal de agua de 15000 l/h y máximo caudal de aire. En la Fig. 6.40 (correspondiente a 3 capas de relleno de 46 tubos), se puede ver cómo va dismi‐
nuyendo el QP a medida que aumenta el caudal de aire, esto es debido al ordenamiento de los flujos o a una menor resistencia del relleno, y el bloqueo se produce a la máxima velocidad de aire (máxi‐
mo caudal de aire). Para 3 capas de relleno de salpicado DZ, Fig. 6.41, el bloqueo aparece en diferentes composicio‐
nes de agua y aire, por ejemplo: para 15000 l/h y Vm=1.4 m/s; para 12000 l/h y Vm=2.33 m/s; y en el caso de la máxima velocidad, el bloqueo existe para todos los caudales de agua. 104 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
400
L=Cte
350
300
250
L=6000 l/h
L=9000 l/h
200
L=12000 l/h
L=15000 l/h
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
L/G
Fig. 6‐36 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 3 capas de relleno de 20 tubos. QP
500
L=Cte
450
400
350
L=6000 l/h
300
L=9000 l/h
250
L=12000 l/h
200
L=15000 l/h
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
L/G
Fig. 6‐37 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 3 capas de relleno de 46 tubos. 105 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
900
L=Cte
800
700
600
L=6000 l/h
500
L=9000 l/h
400
L=12000 l/h
L=15000 l/h
300
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
L/G
Fig. 6‐38 QP en función de L/G, caudal de agua constante, configuración 3 capas de relleno de salpicado DZ. QP
400
Vm=Cte
350
300
250
Vm=1.40 m/s
Vm=1.75 m/s
200
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
L/G
Fig. 6‐39 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 3 capas de relleno de 20 tubos. 106 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
QP
500
Vm=Cte
450
400
350
Vm=1.40 m/s
300
Vm=1.75 m/s
250
Vm=2.33 m/s
200
Vm=2.92 m/s
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
L/G
Fig. 6‐40 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 3 capas de relleno de 46 tubos. QP
900
Vm=Cte
800
700
600
Vm=1.40 m/s
500
Vm=1.75 m/s
400
Vm=2.33 m/s
Vm=2.92 m/s
300
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
L/G
Fig. 6‐41 QP en función de L/G, velocidad del aire constante, configuración 3 capas de relleno de salpicado DZ. 6.3.5
Configuración: 1, 2 y 3 capas de los diferentes tipos de relleno. Se calculó el coeficiente de pérdida de carga  de la conformación torre‐relleno y luego se le re‐
sto el valor correspondiente de dicho coeficiente, de la torre sin relleno. De esta manera se pudo 107 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
obtener el coeficiente de pérdida de carga de cada relleno, que luego dividido por la altura del relle‐
no nos da el relleno/m. La altura correspondiente a cada capa de relleno es de 0.23 m. En las Fig. 6.42, Fig. 6.43, Fig. 6.44 y Fig. 6.45 se muestran las curvas del relleno/m en función de la carga de agua CT, para los tres tipos de rellenos y configuraciones de capas, para cada una de las cuatro velocidades del aire ensayadas. Para la velocidad del aire de 1.75 m/s, Fig. 6.43, se observa que el relleno/m se mantiene en un valor prácticamente constante independientemente del número de capas de relleno. Para la velocidades del aire de 2.33 m/s y de 2.92 m/s, Fig. 6.44 y Fig. 6.45 respectivamente, se observa una pequeña pendiente de las curvas, lo que nos dice que en este caso hay una relación lineal entre el número de capas y el valor del relleno/m. Para el caso del relleno de salpicado DZ, a la velocidad correspondiente de 2.92 m/s y altos valo‐
res de carga de agua CT, la pendiente de las curvas ascienden considerablemente lo que muestra el bloqueo por excesivo caudal de agua. Fig. 6.45. relleno/m [1/m]
100
Vm= 1.4 m/s
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
CT [m/h]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐42 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la carga de agua, para las diferentes configu‐
raciones de los tres tipos de relleno. Velocidad del aire = 1.4 m/s. 108 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
relleno/m [1/m]
80
Vm=1.75 m/s
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
CT [m/h]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐43 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la carga de agua, para las diferentes configu‐
raciones de los tres tipos de relleno. Velocidad del aire = 1.75 m/s. relleno/m [1/m]
100
Vm=2.33 m/s
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
CT [m/h]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐44 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la carga de agua, para las diferentes configu‐
raciones de los tres tipos de relleno. Velocidad del aire = 2.33 m/s. 109 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
relleno/m [1/m]
260
Vm=2.92 m/s
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
CT [m/h]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐45 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la carga de agua, para las diferentes configu‐
raciones de los tres tipos de relleno. Velocidad del aire = 2.92 m/s. En las Fig. 6.46, Fig. 6.47, Fig. 6.48, Fig. 6.49 y Fig. 6.50, se muestran las curvas del relleno/m en función de la velocidad media del aire en la cámara de ensayos, Vm. De dichos gráficos se desprende que las configuraciones correspondientes a dos y tres capas de los tres tipos de rellenos, poseen ge‐
neralmente, valores menores de relleno/m que los pertenecientes a la configuración de una capa. Re‐
sultado que también se observa en las curvas mostradas anteriormente relleno/m vs. CT. En la Fig. 6.46, correspondiente a la instalación experimental funcionando sin agua, queda ex‐
puesto la gran diferencia de pérdida de carga producida por el relleno de salpicado DZ frente a los demás rellenos. Dicha figura también exhibe que la perdida de carga del relleno no depende conside‐
rablemente del número de capas del mismo ni de la velocidad a la cual se realizaron los ensayos, ya que las curvas permanecen prácticamente constantes. En las Fig. 6.47 y Fig. 6.48, correspondientes a caudales de agua de 6000 l/h y 9000 l/h respecti‐
vamente, se destaca la variación de las pendientes de las curvas que pertenecen a los rellenos de 46 tubos y de salpicado DZ para altas velocidades de aire (2.33 m/s y 2.92 m/s) que indican un comienzo del bloqueo. Dicho bloqueo produce en el caso de 12000 l/h, Fig. 6.49, un exagerado aumento del relleno/m para la configuración de una capa de relleno de salpicado DZ y una velocidad del aire de 2.92 m/s, siendo hasta tres veces más de lo normal de lo que corresponde a otras velocidades de ensayo. Y en la Fig. 6.50 (correspondiente a un caudal de agua de 15000 l/h), se observa que ocurre lo mismo pero en este caso en las tres configuraciones del relleno de salpicado DZ. 110 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
relleno/m [1/m]
80
L=0 l/h
70
60
50
40
30
20
10
0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Vm [m/s]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐46 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la velocidad del aire, para las diferentes confi‐
guraciones de los tres tipos de relleno. Sin agua. relleno/m [1/m]
100
L=6000 l/h
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Vm [m/s]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐47 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la velocidad del aire, para las diferentes confi‐
guraciones de los tres tipos de relleno. Caudal de agua = 6000 l/h. 111 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
relleno/m [1/m]
160
L=9000 l/h
140
120
100
80
60
40
20
0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Vm [m/s]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐48 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la velocidad del aire, para las diferentes confi‐
guraciones de los tres tipos de relleno. Caudal de agua = 9000 l/h. relleno/m [1/m]
240
L=12000 l/h
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Vm [m/s]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐49 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la velocidad del aire, para las diferentes confi‐
guraciones de los tres tipos de relleno. Caudal de agua = 12000 l/h. 112 Capítulo 6. Ensayos y resultados experimentales.
relleno/m [1/m]
260
240
L=15000 l/h
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Vm [m/s]
Relleno 20 tubos (1 capa)
Relleno 20 tubos (2 capas)
Relleno 20 tubos (3 capas)
Relleno 46 tubos (1 capa)
Relleno 46 tubos (2 capas)
Relleno 46 tubos (3 capas)
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Fig. 6‐50 Coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro en función de la velocidad del aire, para las diferentes confi‐
guraciones de los tres tipos de relleno. Caudal de agua = 15000 l/h. 113 114 Conclusión.
Conclusión La serie de ensayos realizada, de acuerdo con la metodología descripta en el Código ATC‐105 del CTI, en la torre de enfriamiento de tiro inducido perteneciente a la instalación experimental del La‐
boratorio del Departamento de Aeronáutica de la F.C.E.F. y N. (UNC), permitió determinar los pará‐
metros de funcionamiento térmicos, eléctricos y fluido‐dinámicos de los tres tipos de rellenos de salpicado analizados (relleno de 20 tubos, relleno de 46 tubos y relleno de salpicado DZ). Se determinó que las curvas de funcionamiento para una configuración de relleno, según el método de su obtención, tienen diferente pendiente llegando a ser de distinto signo en algunos ca‐
sos. Esto significa que si d vs. L/G, se obtiene manteniendo el caudal de aire constante (variando L), para mayores L/G generalmente aumenta d, o sea aumenta la capacidad de transferencia de calor de la torre (pendiente positiva). Pero manteniendo el caudal de agua constante (variando G), para mayores L/G la capacidad de transferencia de calor de la torre disminuye, (pendiente negativa). Esto se debe a que no se mantienen las condiciones de semejanza que garantizan la similitud del proceso de transferencia de calor durante la operación de la torre. Con el propósito de obtener un proceso de transformación de energía eléctrica en cinética más eficiente, lo que significa conseguir bajos valores del parámetro electro‐fluido dinámico, QP, se estu‐
dió la variación del QP en función de L/G. Concluyéndose que la variación del mínimo QP con res‐
pecto a la variación de L/G es independiente del caudal de agua. Para cada tipo de relleno y configu‐
ración de capas, se observa solo un caudal de aire fijo para el cual siempre se obtiene el mínimo QP cualquiera sea el caudal de agua. Se deberían realizar análisis más profundos para generalizar las observaciones antes mencionadas. En el estudio de la pérdida de carga de cada relleno quedó expuesta la gran diferencia de los va‐
lores del relleno/m entre el relleno de salpicado DZ y los dos restantes. En dicho análisis también se encontró que la perdida de carga del relleno no depende considerablemente del número de capas del mismo, ni de la velocidad a la cual se realicen los ensayos, ya que las curvas permanecen prácti‐
camente constantes, siempre y cuando no exista bloqueo por excesivo caudal de agua o aire. Otro punto para destacar del coeficiente de pérdida de carga del relleno por metro, es que las configuraciones correspondientes a dos y tres capas de los tres tipos de rellenos, poseen general‐
mente, valores menores de relleno/m que los correspondientes a la configuración de una capa, ya sea a caudal de agua o caudal de aire constante. Probablemente como consecuencia que, a medida que se incrementa la altura de relleno, las características del flujo de agua y aire en el interior del relleno permanecen constantes, en la medida que no se presenten fenómenos de bloqueo. 115 116 Apéndice A. Determinación de PA para obtener la Vm deseada.
Apéndice A. Determinación de PA para obtener la Vm deseada. Al variar el caudal de agua en la torre de enfriamiento durante los ensayos, indirectamente varía el caudal de aire, si se mantiene constante la velocidad del ventilador. Esto es debido a que al entrar más agua en la torre, disminuye el caudal de aire como consecuencia del incremento de pérdida de carga producido por el mayor caudal de agua. Para que esto no ocurra, y para mantener el caudal de aire constante (al variar el caudal de agua) se debe ir ajustando la velocidad del ventilador con el variador de frecuencia de manera de mantener el valor de PA (sensor 2 de presión) constante, Tabla A‐1. Para ajustar la velocidad en la cámara de ensayos (Vm) se debe aplicar la siguiente metodología: a) Se adquieren los valores de Patm y Tamb. (Columna 1 y 2 respectivamente de la Tabla A‐1). b) Se aplica la función de transferencia del sensor 3 para obtener la Patm en unidades de presión (Pascales). (Columna 3 de la Tabla A‐1). c) Se realiza la conversión de unidades de la Tamb, de °C a K. (Columna 4 de la Tabla A‐1). d) Mediante la ecuación (5.4), se calcula le densidad del aire. (Columna 5 de la Tabla A‐1). e) Se propone la velocidad media del aire que se desea alcanzar en la cámara de ensayos. (Co‐
lumna 6 de la Tabla A‐1). f) Se determina la intensidad de la corriente (Icalculado) correspondiente a cada velocidad media del aire, dada por el sensor 2, de la siguiente manera: Igualando la presión dinámica, ecuación (5.2), con la función de transferencia presentada en la Fig. 5.30, resulta: 1
  aire  V12  0.876  PA  0.329 (A.1) 2
Utilizando la función de transferencia del sensor 2 (PA), sin tener en cuenta el término in‐
dependiente como se menciona en el Capítulo 5, Pág. 65; y la ecuación (5.11), se puede des‐
pejar la intensidad de la corriente (Icalculado): I calculado
1
 aire  Vm 2  S22
2

(A.2) 0.876  59.54  S12
siendo: 

S1=0.159 m2 S2=0.518 m2 (Columna 5 de la Tabla A‐1). g)
Se suma el error a cero para obtener la intensidad de la corriente (Ileido) que se debe observar en las lecturas del sensor 2, PA. 117 Apéndice A. Determinación de PA para obtener la Vm deseada.
Sensor 3
(1)
P atm
(2)
T amb
[mA]
leido
[°C]
leido
16,203
16,203
16,203
16,204
16,204
16,203
25,34
25,28
25,28
25,265
25,28
25,265
(3)
P atm
(4)
T amb
(5)

3
[kq/m ]
[Pa]
[K]
4322*(1)+26086 (2)+273,15 (3)/(287,16*(4))
96115,37
96115,37
96115,37
96119,69
96119,69
96115,37
298,49
298,43
298,43
298,415
298,43
298,415
Promedio:
1,121
1,122
1,122
1,122
1,122
1,122
1,122
(6)
Vm
Icalculado
Sensor2
(8)
Ileido
[m/s]
dato
[mA]
(A.2)
[mA]
(7)+e0
3,212
1,177
0,973
0,788
0,750
0,620
0,502
0,423
0,349
0,283
0,271
0,224
0,181
(7)
(e0)
2,92
2,628
2,563
2,33
2,097
1,925
1,75
1,575
1,54
1,4
1,26
-0,117833333
1,059
0,855
0,670
0,632
0,502
0,384
0,305
0,232
0,165
0,153
0,106
0,063
Tabla A ‐ 1. Planilla de PA requerida para obtener la Vm deseada. 118 Apéndice B. Planillas resumen.
Apéndice B. Planillas resumen. Las planillas resumen se ordenan, a continuación, de la siguiente manera: Sin relleno 1 capa de relleno de 20 tubos 2 capas de relleno de 20 tubos 3 capas de relleno de 20 tubos 1 capa de relleno de 46 tubos 2 capas de relleno de 46 tubos 3 capas de relleno de 46 tubos 1 capa de relleno de salpicado DZ 2 capas de relleno de salpicado DZ 3 capas de relleno de salpicado DZ L=Cte. Tabla B‐1 Tabla B‐3 Tabla B‐5 Tabla B‐7 Tabla B‐9 Tabla B‐11 Tabla B‐14 Tabla B‐15 Tabla B‐17 Tabla B‐19 Vm=Cte. Tabla B‐2 Tabla B‐4 Tabla B‐6 Tabla B‐8 Tabla B‐10 Tabla B‐12 Tabla B‐14 Tabla B‐16 Tabla B‐18 Tabla B‐20 119 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Sin Relleno
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
192,378
127,256
95,355
80,236
[Kw]
0,172
0,213
0,373
0,611
3
[m/s]
1,436
1,775
2,358
2,946
[Pa]
‐20,574
‐31,653
‐58,132
‐90,825
[ --- ]
[Hz]
[Rpm]
17,126
17,389
18,166
18,212
13,8
16,9
22,9
28,7
814
1001
1352
1689
[Pa]
‐34,789
‐53,375
‐96,629
‐151,055
6000 l/h
[m /s]
0,745
0,920
1,222
1,527
Sin Relleno
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
1,954
1,609
1,194
0,960
[ ‐‐‐ ]
0,180
0,198
0,226
0,255
[m/h]
11,823
11,885
11,743
11,815
[ ‐‐‐ ]
200,449
139,532
101,250
84,767
[Kw]
0,182
0,234
0,403
0,664
[m3/s]
0,749
0,920
1,229
1,541
[m/s]
1,444
1,776
2,371
2,973
[Pa]
‐27,256
‐39,898
‐67,518
‐105,668
[ --- ]
[Hz]
[Rpm]
22,493
21,929
20,875
20,818
14,8
18,1
23,9
29,9
877
1070
1406
1755
[Pa]
‐41,610
‐61,635
‐106,422
‐166,920
9000 l/h
Sin Relleno
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,912
2,364
1,786
1,447
[ ‐‐‐ ]
0,204
0,221
0,246
0,272
[m/h]
17,438
17,455
17,546
17,511
[ ‐‐‐ ]
224,662
153,354
109,888
97,451
[Kw]
0,198
0,257
0,436
0,726
[m3/s]
0,742
0,921
1,228
1,516
[m/s]
1,431
1,776
2,369
2,924
[Pa]
‐34,834
‐49,602
‐77,899
‐121,009
[ --- ]
[Hz]
[Rpm]
29,322
27,271
24,133
24,650
15,8
19,2
24,8
30,9
936
1133
1461
1813
[Pa]
‐48,915
‐71,335
‐116,744
‐180,296
12000 l/h
Sin Relleno
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,020
3,168
2,389
1,889
[ ‐‐‐ ]
0,222
0,244
0,268
0,298
[m/h]
23,010
23,071
23,069
23,032
[ ‐‐‐ ]
285,179
183,498
130,367
108,970
[Kw]
0,219
0,295
0,492
0,830
[m3/s]
0,710
0,908
1,208
1,527
[m/s]
1,370
1,752
2,330
2,945
[Pa]
‐46,027
‐64,535
‐95,690
‐145,561
[ --- ]
[Hz]
[Rpm]
42,449
36,467
30,658
29,216
17,1
20,8
26,2
32,8
1011
1224
1541
1922
[Pa]
‐58,908
‐85,662
‐133,230
‐205,691
15000 l/h
Sin Relleno
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,732
3,751
2,921
2,312
[ ‐‐‐ ]
0,227
0,257
0,279
0,311
[m/h]
28,261
28,086
28,226
27,986
[ ‐‐‐ ]
313,606
214,231
149,970
123,397
[Kw]
0,276
0,375
0,568
0,919
[m3/s]
0,743
0,935
1,210
1,515
[m/s]
1,433
1,803
2,334
2,923
[Pa]
‐64,256
‐85,099
‐115,163
‐165,612
[ --- ]
[Hz]
[Rpm]
54,191
45,480
36,819
33,728
19,6
23,1
27,9
34,2
1159
1362
1640
2002
[Pa]
‐78,322
‐107,491
‐152,807
‐224,859
Tabla B ‐ 1. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: sin relleno. 120 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin relleno
Velocidad
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
Wl
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
Vm
[m/s]
1,44
1,44
1,43
1,37
1,43
1,77
1,78
1,78
1,75
1,80
2,36
2,37
2,37
2,33
2,33
2,95
2,97
2,92
2,95
2,92
L/G
[ ‐‐‐ ]
…
1,954
2,912
4,020
4,732
…
1,609
2,364
3,168
3,751
…
1,194
1,786
2,389
2,921
…
0,960
1,447
1,889
2,312
d
[ ‐‐‐ ]
…
0,180
0,204
0,222
0,227
…
0,198
0,221
0,244
0,257
…
0,226
0,246
0,268
0,279
…
0,255
0,272
0,298
0,311
CT
[m/h]
0
11,823
17,438
23,010
28,261
…
11,885
17,455
23,071
28,086
…
11,743
17,546
23,069
28,226
0
11,815
17,511
23,032
27,986
QP
[ ‐‐‐ ]
192,378
200,449
224,662
285,179
313,606
127,256
139,532
153,354
183,498
214,231
95,355
101,250
109,888
130,367
149,970
80,236
84,767
97,451
108,970
123,397
DPT

[Pa]
‐20,574
‐27,256
‐34,834
‐46,027
‐64,256
‐31,653
‐39,898
‐49,602
‐64,535
‐85,099
‐58,132
‐67,518
‐77,899
‐95,690
‐115,163
‐90,825
‐105,668
‐121,009
‐145,561
‐165,612
[ --- ]
Frecuencia
[Hz]
W
[Kw]
Rpm
[Rpm]
17,126
22,493
29,322
42,449
54,191
17,389
21,929
27,271
36,467
45,480
18,166
20,875
24,133
30,658
36,819
18,212
20,818
24,650
29,216
33,728
13,8
14,8
15,8
17,1
19,6
16,9
18,1
19,2
20,8
23,1
22,9
23,9
24,8
26,2
27,9
28,7
29,9
30,9
32,8
34,2
0,172
0,182
0,198
0,219
0,276
0,213
0,234
0,257
0,295
0,375
0,373
0,403
0,436
0,492
0,568
0,611
0,664
0,726
0,830
0,919
814
877
936
1011
1159
1001
1070
1133
1224
1362
1352
1406
1461
1541
1640
1689
1755
1813
1922
2002
DPTotal
[Pa]
‐34,789
‐41,610
‐48,915
‐58,908
‐78,322
‐53,375
‐61,635
‐71,335
‐85,662
‐107,491
‐96,629
‐106,422
‐116,744
‐133,230
‐152,807
‐151,055
‐166,920
‐180,296
‐205,691
‐224,859
Tabla B ‐ 2. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: sin relleno. 121 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno Tubos20
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
204,395
139,871
101,749
91,303
[Kw]
0,181
0,245
0,414
0,682
[m3/s]
0,738
0,928
1,231
1,505
[m/s]
1,423
1,791
2,374
2,904
[Pa]
‐23,422
‐40,197
‐69,345
‐108,929
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
19,505
21,292
20,973
21,946
17,126
17,389
18,166
18,212
2,378
3,903
2,807
3,734
10,341
16,968
12,204
16,234
14,0
18,0
23,9
29,7
826
1060
1406
1744
[Pa]
‐37,627
‐62,758
‐109,147
‐168,826
6000 l/h
Relleno Tubos20
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
1,925
1,521
1,160
0,943
[ ‐‐‐ ]
0,270
0,280
0,304
0,345
[m/h]
11,792
11,846
11,814
11,767
[ ‐‐‐ ]
210,749
141,956
107,362
94,214
[Kw]
0,191
0,269
0,456
0,732
[m /s]
0,743
0,953
1,247
1,524
3
[m/s]
1,433
1,838
2,406
2,940
[Pa]
‐31,486
‐48,323
‐80,762
‐121,293
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
25,849
24,321
23,750
23,819
22,493
21,929
20,875
20,818
3,357
2,391
2,875
3,001
14,595
10,396
12,501
13,049
15,2
19,1
25,0
30,7
897
1129
1474
1802
[Pa]
‐45,906
‐72,084
‐121,681
‐182,758
9000 l/h
Relleno Tubos20
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,942
2,314
1,750
1,405
[ ‐‐‐ ]
0,302
0,302
0,323
0,354
[m/h]
17,406
17,461
17,535
17,384
[ ‐‐‐ ]
259,843
170,960
124,336
105,230
[Kw]
0,212
0,294
0,502
0,795
[m3/s]
0,719
0,922
1,226
1,509
[m/s]
1,386
1,779
2,366
2,911
[Pa]
‐40,676
‐58,764
‐93,902
‐135,946
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
35,796
31,548
28,564
27,199
29,322
27,271
24,133
24,650
6,474
4,277
4,431
2,548
28,149
18,595
19,264
11,080
16,5
20,2
26,2
31,9
973
1194
1540
1869
[Pa]
‐54,139
‐81,017
‐133,466
‐196,260
12000 l/h
Relleno Tubos20
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,949
3,053
2,295
1,876
[ ‐‐‐ ]
0,320
0,325
0,340
0,392
[m/h]
22,849
23,118
23,091
23,148
[ ‐‐‐ ]
320,807
202,013
139,993
122,350
[Kw]
0,244
0,351
0,573
0,917
[m /s]
0,704
0,926
1,232
1,505
3
[m/s]
1,358
1,786
2,377
2,904
[Pa]
‐53,685
‐75,489
‐112,594
‐164,148
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
49,452
40,232
33,935
33,009
42,449
36,467
30,658
29,216
7,003
3,764
3,277
3,793
30,447
16,367
14,249
16,492
18,2
22,2
27,9
33,8
1071
1305
1637
1981
[Pa]
‐66,606
‐97,916
‐152,515
‐224,169
15000 l/h
Relleno Tubos20
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,646
3,681
2,769
2,253
[ ‐‐‐ ]
0,322
0,343
0,357
0,401
[m/h]
28,201
28,097
28,090
28,050
[ ‐‐‐ ]
339,992
234,445
161,163
142,036
[Kw]
0,302
0,418
0,673
1,091
[m3/s]
0,742
0,935
1,240
1,518
[m/s]
1,431
1,803
2,392
2,928
[Pa]
‐72,452
‐95,152
‐137,191
‐196,423
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
60,283
49,870
40,745
38,848
54,191
45,480
36,819
33,728
6,092
4,390
3,926
5,121
26,487
19,087
17,071
22,263
20,4
24,2
29,7
36,2
1205
1424
1745
2115
[Pa]
‐86,766
‐117,985
‐177,738
‐257,511
Tabla B ‐ 3. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 1 capa de relleno de 20 tubos. 122 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno Tubos20 (1 capa)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
DPTotal
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,42
1,43
1,39
1,36
1,43
1,79
1,84
1,78
1,79
1,80
2,37
2,41
2,37
2,38
2,39
2,90
2,94
2,91
2,90
2,93
[ ‐‐‐ ]
…
1,925
2,942
3,949
4,646
…
1,521
2,314
3,053
3,681
…
1,160
1,750
2,295
2,769
…
0,943
1,405
1,876
2,253
[ ‐‐‐ ]
…
0,270
0,302
0,320
0,322
…
0,280
0,302
0,325
0,343
…
0,304
0,323
0,340
0,357
…
0,345
0,354
0,392
0,401
[m/h]
0
11,792
17,406
22,849
28,201
0
11,846
17,461
23,118
28,097
0
11,814
17,535
23,091
28,090
0
11,767
17,384
23,148
28,050
[ ‐‐‐ ]
204,395
210,749
259,843
320,807
339,992
139,871
141,956
170,960
202,013
234,445
101,749
107,362
124,336
139,993
161,163
91,303
94,214
105,230
122,350
142,036
[Pa]
‐23,422
‐31,486
‐40,676
‐53,685
‐72,452
‐40,197
‐48,323
‐58,764
‐75,489
‐95,152
‐69,345
‐80,762
‐93,902
‐112,594
‐137,191
‐108,929
‐121,293
‐135,946
‐164,148
‐196,423
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
19,505
25,849
35,796
49,452
60,283
21,292
24,321
31,548
40,232
49,870
20,973
23,750
28,564
33,935
40,745
21,946
23,819
27,199
33,009
38,848
2,378
3,357
6,474
7,003
6,092
3,903
2,391
4,277
3,764
4,390
2,807
2,875
4,431
3,277
3,926
3,734
3,001
2,548
3,793
5,121
10,341
14,595
28,149
30,447
26,487
16,968
10,396
18,595
16,367
19,087
12,204
12,501
19,264
14,249
17,071
16,234
13,049
11,080
16,492
22,263
14,0
15,2
16,5
18,2
20,4
18,0
19,1
20,2
22,2
24,2
23,9
25,0
26,2
27,9
29,7
29,7
30,7
31,9
33,8
36,2
0,181
0,191
0,212
0,244
0,302
0,245
0,269
0,294
0,351
0,418
0,414
0,456
0,502
0,573
0,673
0,682
0,732
0,795
0,917
1,091
826
897
973
1071
1205
1060
1129
1194
1305
1424
1406
1474
1540
1637
1745
1744
1802
1869
1981
2115
[Pa]
‐37,627
‐45,906
‐54,139
‐66,606
‐86,766
‐62,758
‐72,084
‐81,017
‐97,916
‐117,985
‐109,147
‐121,681
‐133,466
‐152,515
‐177,738
‐168,826
‐182,758
‐196,260
‐224,169
‐257,511
1,40
1,75
2,33
2,92
Tabla B ‐ 4. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 1 capa de relleno de 20 tubos. 123 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno Tubos20
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
199,560
147,718
107,993
91,608
[Kw]
0,183
0,243
0,426
0,713
[m3/s]
0,751
0,915
1,225
1,537
[m/s]
1,449
1,765
2,363
2,965
[Pa]
‐26,235
‐39,002
‐74,618
‐115,935
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
21,440
21,677
23,169
22,891
17,126
17,389
18,166
18,212
4,314
4,288
5,003
4,678
9,379
9,321
10,877
10,170
14,6
17,9
24,4
30,5
860
1057
1440
1789
[Pa]
‐40,723
‐60,476
‐113,363
‐177,078
6000 l/h
Relleno Tubos20
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
1,921
1,555
1,220
0,968
[ ‐‐‐ ]
0,292
0,311
0,350
0,395
[m/h]
11,736
11,705
11,883
11,817
[ ‐‐‐ ]
219,252
152,665
118,193
99,485
[Kw]
0,204
0,271
0,456
0,756
[m3/s]
0,756
0,938
1,216
1,524
[m/s]
1,459
1,809
2,345
2,940
[Pa]
‐34,944
‐50,145
‐84,850
‐130,987
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
28,173
26,526
26,759
26,307
22,493
21,929
20,875
20,818
5,680
4,596
5,885
5,489
12,349
9,992
12,793
11,933
16,2
19,3
25,3
31,6
960
1141
1492
1852
[Pa]
‐49,630
‐72,731
‐122,995
‐191,078
9000 l/h
Relleno Tubos20
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,840
2,365
1,806
1,427
[ ‐‐‐ ]
0,306
0,325
0,358
0,393
[m/h]
17,523
17,396
17,403
17,378
[ ‐‐‐ ]
239,928
182,292
136,960
108,155
[Kw]
0,232
0,302
0,512
0,818
[m3/s]
0,765
0,918
1,203
1,522
[m/s]
1,476
1,770
2,322
2,937
[Pa]
‐46,809
‐61,946
‐99,130
‐145,810
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
37,067
34,314
31,936
29,385
29,322
27,271
24,133
24,650
7,745
7,043
7,803
4,735
16,836
15,311
16,963
10,294
17,7
20,8
26,7
32,7
1044
1229
1571
1914
[Pa]
‐61,778
‐83,519
‐136,472
‐205,692
12000 l/h
Relleno Tubos20
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,937
3,124
2,349
1,898
[ ‐‐‐ ]
0,336
0,341
0,374
0,413
[m/h]
23,070
23,029
22,974
23,057
[ ‐‐‐ ]
325,889
211,491
150,820
129,896
[Kw]
0,268
0,354
0,589
0,974
[m3/s]
0,728
0,921
1,221
1,518
[m/s]
1,405
1,777
2,356
2,928
[Pa]
‐57,489
‐77,446
‐119,438
‐178,645
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
50,470
42,608
37,370
36,197
42,449
36,467
30,658
29,216
8,021
6,141
6,712
6,981
17,438
13,351
14,591
15,177
19,3
22,4
28,5
35,0
1137
1322
1675
2052
[Pa]
‐71,060
‐99,168
‐157,912
‐238,221
15000 l/h
Relleno Tubos20
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,710
3,844
2,873
2,307
[ ‐‐‐ ]
0,328
0,357
0,395
0,429
[m/h]
28,176
28,205
28,136
27,972
[ ‐‐‐ ]
368,279
257,501
178,724
153,070
[Kw]
0,321
0,422
0,702
1,140
[m3/s]
0,748
0,918
1,223
1,514
[m/s]
1,443
1,770
2,360
2,921
[Pa]
‐74,847
‐96,108
‐143,554
‐211,500
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
63,032
53,474
44,761
43,041
54,191
45,480
36,819
33,728
8,840
7,994
7,943
9,314
19,218
17,379
17,266
20,247
21,5
24,5
30,5
1270
1444
1789
37,3
2179
[Pa]
‐89,176
‐117,716
‐182,131
‐270,822
Tabla B ‐ 5. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 2 capas de relleno de 20 tubos. 124 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno Tubos20 (2 capas)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
DPTotal
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,45
1,46
1,48
1,41
1,44
1,77
1,81
1,77
1,78
1,77
2,36
2,35
2,32
2,36
2,36
2,96
2,94
2,94
2,93
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
1,921
2,840
3,937
4,710
…
1,555
2,365
3,124
3,844
…
1,220
1,806
2,349
2,873
…
0,968
1,427
1,898
2,307
[ ‐‐‐ ]
…
0,292
0,306
0,336
0,328
…
0,311
0,325
0,341
0,357
…
0,350
0,358
0,374
0,395
…
0,395
0,393
0,413
0,429
[m/h]
0
11,736
17,523
23,070
28,176
0
11,705
17,396
23,029
28,205
0
11,883
17,403
22,974
28,136
0
11,817
17,378
23,057
27,972
[ ‐‐‐ ]
199,560
219,252
239,928
325,889
368,279
147,718
152,665
182,292
211,491
257,501
107,993
118,193
136,960
150,820
178,724
91,608
99,485
108,155
129,896
153,070
[Pa]
‐26,235
‐34,944
‐46,809
‐57,489
‐74,847
‐39,002
‐50,145
‐61,946
‐77,446
‐96,108
‐74,618
‐84,850
‐99,130
‐119,438
‐143,554
‐115,935
‐130,987
‐145,810
‐178,645
‐211,500
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
21,440
28,173
37,067
50,470
63,032
21,677
26,526
34,314
42,608
53,474
23,169
26,759
31,936
37,370
44,761
22,891
26,307
29,385
36,197
43,041
4,314
5,680
7,745
8,021
8,840
4,288
4,596
7,043
6,141
7,994
5,003
5,885
7,803
6,712
7,943
4,678
5,489
4,735
6,981
9,314
9,379
12,349
16,836
17,438
19,218
9,321
9,992
15,311
13,351
17,379
10,877
12,793
16,963
14,591
17,266
10,170
11,933
10,294
15,177
20,247
14,6
16,2
17,7
19,3
21,5
17,9
19,3
20,8
22,4
24,5
24,4
25,3
26,7
28,5
30,5
30,5
31,6
32,7
35,0
37,3
0,183
0,204
0,232
0,268
0,321
0,243
0,271
0,302
0,354
0,422
0,426
0,456
0,512
0,589
0,702
0,713
0,756
0,818
0,974
1,140
860
960
1044
1137
1270
1057
1141
1229
1322
1444
1440
1492
1571
1675
1789
1789
1852
1914
2052
2179
[Pa]
‐40,723
‐49,630
‐61,778
‐71,060
‐89,176
‐60,476
‐72,731
‐83,519
‐99,168
‐117,716
‐113,363
‐122,995
‐136,472
‐157,912
‐182,131
‐177,078
‐191,078
‐205,692
‐238,221
‐270,822
1,40
1,75
2,33
2,92
Tabla B ‐ 6. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 2 capas de relleno de 20 tubos. 125 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno Tubos20
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
207,370
142,944
105,755
89,591
[Kw]
0,179
0,234
0,401
0,672
[m3/s]
0,739
0,916
1,214
1,523
[m/s]
1,426
1,768
2,341
2,938
[Pa]
‐27,361
‐41,984
‐73,517
‐116,423
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
23,417
23,503
23,525
23,639
17,126
17,389
18,166
18,212
6,291
6,113
5,360
5,426
9,118
8,860
7,767
7,864
14,7
17,9
23,8
29,9
867
1057
1402
1755
[Pa]
‐41,174
‐63,315
‐111,087
‐175,879
6000 l/h
Relleno Tubos20
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
1,927
1,638
1,217
0,960
[ ‐‐‐ ]
0,310
0,340
0,384
0,430
[m/h]
11,843
11,940
11,829
11,691
[ ‐‐‐ ]
203,166
157,561
115,010
93,507
[Kw]
0,198
0,259
0,451
0,720
[m3/s]
0,770
0,917
1,227
1,536
[m/s]
1,485
1,770
2,367
2,962
[Pa]
‐36,906
‐51,440
‐85,935
‐131,843
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
29,170
28,744
26,922
26,329
22,493
21,929
20,875
20,818
6,677
6,815
6,047
5,511
9,677
9,877
8,764
7,987
16,2
19,2
25,2
31,3
961
1133
1486
1833
[Pa]
‐51,910
‐72,815
‐124,324
‐192,271
9000 l/h
Relleno Tubos20
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,916
2,429
1,807
1,452
[ ‐‐‐ ]
0,316
0,343
0,380
0,421
[m/h]
17,475
17,525
17,333
17,361
[ ‐‐‐ ]
241,923
180,543
131,682
110,181
[Kw]
0,219
0,288
0,497
0,802
[m3/s]
0,751
0,908
1,212
1,507
[m/s]
1,449
1,752
2,337
2,907
[Pa]
‐46,266
‐62,937
‐99,882
‐150,296
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
38,419
35,879
32,106
31,162
29,322
27,271
24,133
24,650
9,097
8,608
7,974
6,511
13,184
12,475
11,556
9,437
17,5
20,5
26,5
32,5
1032
1212
1558
1906
[Pa]
‐60,536
‐83,865
‐137,288
‐208,482
12000 l/h
Relleno Tubos20
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,966
3,175
2,389
1,908
[ ‐‐‐ ]
0,321
0,352
0,387
0,428
[m/h]
23,116
23,131
23,207
22,998
[ ‐‐‐ ]
295,908
207,819
146,392
123,498
[Kw]
0,246
0,341
0,573
0,921
[m3/s]
0,732
0,918
1,226
1,520
[m/s]
1,412
1,770
2,366
2,931
[Pa]
‐57,870
‐78,287
‐120,107
‐175,929
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
50,800
43,792
37,679
35,884
42,449
36,467
30,658
29,216
8,351
7,325
7,022
6,668
12,103
10,615
10,176
9,664
18,9
22,4
28,2
34,4
1116
1321
1659
2014
[Pa]
‐71,404
‐99,672
‐158,462
‐235,102
15000 l/h
Relleno Tubos20
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,880
3,823
2,854
2,303
[ ‐‐‐ ]
0,336
0,357
0,397
0,434
[m/h]
28,241
28,177
28,066
27,944
[ ‐‐‐ ]
371,373
241,570
167,959
202,971
[Kw]
0,303
0,411
0,682
1,540
[m3/s]
0,729
0,930
1,242
1,528
[m/s]
1,407
1,793
2,395
2,947
[Pa]
‐75,026
‐98,378
‐145,332
‐202,478
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
66,652
53,732
44,480
40,815
54,191
45,480
36,819
33,728
12,461
8,252
7,661
7,088
18,060
11,960
11,103
10,272
21,3
24,5
30,5
1256
1445
1789
36,3
2124
[Pa]
‐88,423
‐120,309
‐184,663
‐262,375
Tabla B ‐ 7. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 3 capas de relleno de 20 tubos. 126 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno Tubos20 (3 capas)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
DPTotal
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,43
1,48
1,45
1,41
1,41
1,77
1,77
1,75
1,77
1,79
2,34
2,37
2,34
2,37
2,40
2,94
2,96
2,91
2,93
2,95
[ ‐‐‐ ]
…
1,927
2,916
3,966
4,880
…
1,638
2,429
3,175
3,823
…
1,217
1,807
2,389
2,854
…
0,960
1,452
1,908
2,303
[ ‐‐‐ ]
…
0,310
0,316
0,321
0,336
…
0,340
0,343
0,352
0,357
…
0,384
0,380
0,387
0,397
…
0,430
0,421
0,428
0,434
[m/h]
0
11,843
17,475
23,116
28,241
0
11,940
17,525
23,131
28,177
0
11,829
17,333
23,207
28,066
0
11,691
17,361
22,998
27,944
[ ‐‐‐ ]
207,370
203,166
241,923
295,908
371,373
142,944
157,561
180,543
207,819
241,570
105,755
115,010
131,682
146,392
167,959
89,591
93,507
110,181
123,498
202,971
[Pa]
‐27,361
‐36,906
‐46,266
‐57,870
‐75,026
‐41,984
‐51,440
‐62,937
‐78,287
‐98,378
‐73,517
‐85,935
‐99,882
‐120,107
‐145,332
‐116,423
‐131,843
‐150,296
‐175,929
‐202,478
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
23,417
29,170
38,419
50,800
66,652
23,503
28,744
35,879
43,792
53,732
23,525
26,922
32,106
37,679
44,480
23,639
26,329
31,162
35,884
40,815
6,291
6,677
9,097
8,351
12,461
6,113
6,815
8,608
7,325
8,252
5,360
6,047
7,974
7,022
7,661
5,426
5,511
6,511
6,668
7,088
9,118
9,677
13,184
12,103
18,060
8,860
9,877
12,475
10,615
11,960
7,767
8,764
11,556
10,176
11,103
7,864
7,987
9,437
9,664
10,272
14,7
16,2
17,5
18,9
21,3
17,9
19,2
20,5
22,4
24,5
23,8
25,2
26,5
28,2
30,5
29,9
31,3
32,5
34,4
36,3
0,179
0,198
0,219
0,246
0,303
0,234
0,259
0,288
0,341
0,411
0,401
0,451
0,497
0,573
0,682
0,672
0,720
0,802
0,921
1,540
867
961
1032
1116
1256
1057
1133
1212
1321
1445
1402
1486
1558
1659
1789
1755
1833
1906
2014
2124
[Pa]
‐41,174
‐51,910
‐60,536
‐71,404
‐88,423
‐63,315
‐72,815
‐83,865
‐99,672
‐120,309
‐111,087
‐124,324
‐137,288
‐158,462
‐184,663
‐175,879
‐192,271
‐208,482
‐235,102
‐262,375
1,40
1,75
2,33
2,92
Tabla B ‐ 8. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 3 capas de relleno de 20 tubos. 127 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno Tubos46
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
201,935
157,933
106,284
99,931
[Kw]
0,180
0,267
0,414
0,740
[m3/s]
0,749
0,919
1,218
1,511
[m/s]
1,445
1,773
2,349
2,915
[Pa]
‐28,914
‐43,060
‐73,936
‐122,488
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
24,270
23,403
23,104
24,993
17,126
17,389
18,166
18,212
7,144
6,014
4,938
6,781
31,060
26,147
21,471
29,482
15,1
18,2
23,8
30,9
891
1074
1402
1810
[Pa]
‐43,055
‐65,030
‐112,423
‐181,645
6000 l/h
Relleno Tubos46
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,019
1,567
1,223
0,972
[ ‐‐‐ ]
0,280
0,301
0,344
0,420
[m/h]
11,856
11,769
11,830
11,869
[ ‐‐‐ ]
216,748
160,302
124,803
114,145
[Kw]
0,186
0,276
0,466
0,865
[m /s]
0,740
0,925
1,200
1,522
3
[m/s]
1,427
1,784
2,315
2,936
[Pa]
‐33,709
‐52,012
‐88,614
‐153,194
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
29,061
27,976
28,524
30,808
22,493
21,929
20,875
20,818
6,569
6,047
7,649
9,990
28,559
26,292
33,258
43,435
15,5
19,5
25,5
33,2
918
1150
1498
1940
[Pa]
‐47,473
‐74,211
‐125,986
‐213,215
9000 l/h
Relleno Tubos46
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,028
2,282
1,755
1,445
[ ‐‐‐ ]
0,282
0,296
0,342
0,407
[m/h]
17,501
17,430
17,499
17,369
[ ‐‐‐ ]
247,441
173,070
135,266
137,198
[Kw]
0,203
0,314
0,553
0,995
[m3/s]
0,728
0,942
1,237
1,501
[m/s]
1,404
1,816
2,386
2,895
[Pa]
‐42,482
‐63,913
‐108,760
‐181,107
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
37,729
33,211
32,951
37,515
29,322
27,271
24,133
24,650
8,407
5,940
8,818
12,865
36,553
25,825
38,339
55,933
16,7
20,9
27,5
35,1
989
1234
1618
2053
[Pa]
‐55,789
‐86,920
‐148,473
‐239,387
12000 l/h
Relleno Tubos46
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,050
3,099
2,333
1,918
[ ‐‐‐ ]
0,294
0,296
0,338
0,402
[m/h]
23,057
23,250
23,148
23,257
[ ‐‐‐ ]
307,545
201,204
149,274
155,364
[Kw]
0,241
0,346
0,602
1,155
[m /s]
0,717
0,926
1,232
1,513
3
[m/s]
1,383
1,786
2,376
2,919
[Pa]
‐54,995
‐77,401
‐123,578
‐211,898
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
50,336
41,681
37,788
43,166
42,449
36,467
30,658
29,216
7,887
5,214
7,130
13,950
34,291
22,668
31,000
60,653
18,6
22,3
28,7
37,3
1099
1314
1683
2176
[Pa]
‐67,900
‐99,624
‐162,949
‐271,185
15000 l/h
Relleno Tubos46
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,746
3,794
2,869
2,316
[ ‐‐‐ ]
0,307
0,304
0,360
0,411
[m/h]
28,143
28,258
28,159
28,202
[ ‐‐‐ ]
349,322
237,736
187,970
182,129
[Kw]
0,309
0,404
0,740
1,380
[m3/s]
0,748
0,923
1,225
1,524
[m/s]
1,442
1,781
2,363
2,940
[Pa]
‐74,044
‐95,167
‐153,986
‐249,322
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
62,450
51,743
47,913
50,196
54,191
45,480
36,819
33,728
8,259
6,263
11,095
16,469
35,909
27,228
48,239
71,603
21,4
24,1
31,2
40,0
1262
1420
1830
2333
[Pa]
‐88,107
‐117,157
‐192,726
‐309,293
Tabla B ‐ 9. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 1 capa de relleno de 46 tubos. 128 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno Tubos46 (1 capa)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
DPTotal
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,45
1,43
1,40
1,38
1,44
1,77
1,78
1,82
1,79
1,78
2,35
2,32
2,39
2,38
2,36
2,92
2,94
2,89
2,92
2,94
[ ‐‐‐ ]
…
2,019
3,028
4,050
4,746
…
1,567
2,282
3,099
3,794
…
1,223
1,755
2,333
2,869
…
0,972
1,445
1,918
2,316
[ ‐‐‐ ]
…
0,280
0,282
0,294
0,307
…
0,301
0,296
0,296
0,304
…
0,344
0,342
0,338
0,360
…
0,420
0,407
0,402
0,411
[m/h]
0
11,856
17,501
23,057
28,143
0
11,769
17,430
23,250
28,258
0
11,830
17,499
23,148
28,159
0
11,869
17,369
23,257
28,202
[ ‐‐‐ ]
201,935
216,748
247,441
307,545
349,322
157,933
160,302
173,070
201,204
237,736
106,284
124,803
135,266
149,274
187,970
99,931
114,145
137,198
155,364
182,129
[Pa]
‐28,914
‐33,709
‐42,482
‐54,995
‐74,044
‐43,060
‐52,012
‐63,913
‐77,401
‐95,167
‐73,936
‐88,614
‐108,760
‐123,578
‐153,986
‐122,488
‐153,194
‐181,107
‐211,898
‐249,322
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
24,270
29,061
37,729
50,336
62,450
23,403
27,976
33,211
41,681
51,743
23,104
28,524
32,951
37,788
47,913
24,993
30,808
37,515
43,166
50,196
7,144
6,569
8,407
7,887
8,259
6,014
6,047
5,940
5,214
6,263
4,938
7,649
8,818
7,130
11,095
6,781
9,990
12,865
13,950
16,469
31,060
28,559
36,553
34,291
35,909
26,147
26,292
25,825
22,668
27,228
21,471
33,258
38,339
31,000
48,239
29,482
43,435
55,933
60,653
71,603
15,1
15,5
16,7
18,6
21,4
18,2
19,5
20,9
22,3
24,1
23,8
25,5
27,5
28,7
31,2
30,9
33,2
35,1
37,3
40,0
0,180
0,186
0,203
0,241
0,309
0,267
0,276
0,314
0,346
0,404
0,414
0,466
0,553
0,602
0,740
0,740
0,865
0,995
1,155
1,380
891
918
989
1099
1262
1074
1150
1234
1314
1420
1402
1498
1618
1683
1830
1810
1940
2053
2176
2333
[Pa]
‐43,055
‐47,473
‐55,789
‐67,900
‐88,107
‐65,030
‐74,211
‐86,920
‐99,624
‐117,157
‐112,423
‐125,986
‐148,473
‐162,949
‐192,726
‐181,645
‐213,215
‐239,387
‐271,185
‐309,293
1,40
1,75
2,33
2,92
Tabla B ‐ 10. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 1 capa de relleno de 46 tubos. 129 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno Tubos46
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
213,178
171,316
120,352
105,077
[Kw]
0,178
0,278
0,449
0,770
[m3/s]
0,731
0,912
1,207
1,513
[m/s]
1,411
1,760
2,328
2,920
[Pa]
‐28,700
‐51,116
‐87,524
‐135,523
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
25,134
28,727
28,301
27,985
17,126
17,389
18,166
18,212
8,008
11,338
10,135
9,773
17,408
24,647
22,033
21,246
14,5
19,1
24,9
31,6
856
1128
1464
1854
[Pa]
‐42,191
‐72,352
‐124,721
‐193,957
6000 l/h
Relleno Tubos46
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,086
1,596
1,245
0,991
[ ‐‐‐ ]
0,350
0,394
0,463
0,592
[m/h]
11,834
11,784
11,852
11,843
[ ‐‐‐ ]
258,465
184,130
139,373
137,033
[Kw]
0,199
0,312
0,513
1,007
[m /s]
0,712
0,926
1,201
1,514
3
[m/s]
1,374
1,786
2,318
2,921
[Pa]
‐38,628
‐64,764
‐104,538
‐188,606
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
35,759
35,422
34,156
38,925
22,493
21,929
20,875
20,818
13,267
13,492
13,282
18,107
28,841
29,331
28,873
39,362
16,0
20,8
26,7
35,5
945
1229
1570
2077
[Pa]
‐51,400
‐86,606
‐141,358
‐247,064
9000 l/h
Relleno Tubos46
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,971
2,343
1,819
1,472
[ ‐‐‐ ]
0,344
0,369
0,442
0,558
[m/h]
17,574
17,385
17,539
17,422
[ ‐‐‐ ]
272,299
193,123
158,961
173,661
[Kw]
0,238
0,333
0,608
1,240
[m3/s]
0,743
0,931
1,217
1,501
[m/s]
1,433
1,796
2,348
2,895
[Pa]
‐52,316
‐73,878
‐125,893
‐234,320
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
44,485
39,946
40,099
49,304
29,322
27,271
24,133
24,650
15,163
12,674
15,966
24,654
32,963
27,553
34,710
53,596
18,1
21,9
28,8
38,8
1070
1293
1690
2265
[Pa]
‐66,229
‐95,970
‐163,661
‐291,681
12000 l/h
Relleno Tubos46
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,885
3,151
2,389
1,923
[ ‐‐‐ ]
0,341
0,366
0,439
0,560
[m/h]
23,095
22,995
23,175
23,094
[ ‐‐‐ ]
307,013
228,609
180,164
214,725
[Kw]
0,272
0,375
0,703
1,600
[m /s]
0,747
0,917
1,226
1,524
3
[m/s]
1,441
1,768
2,364
2,939
[Pa]
‐64,645
‐88,271
‐150,774
‐296,977
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
54,425
49,329
47,394
60,703
42,449
36,467
30,658
29,216
11,976
12,862
16,736
31,487
26,036
27,962
36,383
68,450
19,8
23,4
30,9
43,2
1170
1380
1812
2513
[Pa]
‐78,721
‐109,646
‐189,058
‐356,135
15000 l/h
Relleno Tubos46
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,919
3,840
2,888
[ ‐‐‐ ]
0,346
0,372
0,442
[m/h]
28,160
28,180
28,131
[ ‐‐‐ ]
394,418
264,807
214,619
[Kw]
0,312
0,443
0,849
[m3/s]
0,721
0,924
1,231
[m/s]
1,390
1,782
2,376
[Pa]
‐78,058
‐107,047
‐180,699
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
70,879
59,068
56,306
54,191
45,480
36,819
16,687
13,588
19,488
36,277
29,539
42,365
21,7
25,3
33,5
1280
1490
1965
[Pa]
‐91,137
‐128,740
‐219,335
Tabla B ‐ 11. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 2 capas de relleno de 46 tubos. 130 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno Tubos46 (2 capas)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
DPTotal
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,41
1,37
1,43
1,44
1,39
1,76
1,79
1,80
1,77
1,78
2,33
2,32
2,35
2,36
2,38
2,92
2,92
2,89
2,94
[ ‐‐‐ ]
…
2,086
2,971
3,885
4,919
…
1,596
2,343
3,151
3,840
…
1,245
1,819
2,389
2,888
…
0,991
1,472
1,923
[ ‐‐‐ ]
…
0,350
0,344
0,341
0,346
…
0,394
0,369
0,366
0,372
…
0,463
0,442
0,439
0,442
…
0,592
0,558
0,560
[m/h]
0
11,834
17,574
23,095
28,160
0
11,784
17,385
22,995
28,180
0
11,852
17,539
23,175
28,131
0
11,843
17,422
23,094
[ ‐‐‐ ]
213,178
258,465
272,299
307,013
394,418
171,316
184,130
193,123
228,609
264,807
120,352
139,373
158,961
180,164
214,619
105,077
137,033
173,661
214,725
[Pa]
‐28,700
‐38,628
‐52,316
‐64,645
‐78,058
‐51,116
‐64,764
‐73,878
‐88,271
‐107,047
‐87,524
‐104,538
‐125,893
‐150,774
‐180,699
‐135,523
‐188,606
‐234,320
‐296,977
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
25,134
35,759
44,485
54,425
70,879
28,727
35,422
39,946
49,329
59,068
28,301
34,156
40,099
47,394
56,306
27,985
38,925
49,304
60,703
8,008
13,267
15,163
11,976
16,687
11,338
13,492
12,674
12,862
13,588
10,135
13,282
15,966
16,736
19,488
9,773
18,107
24,654
31,487
17,408
28,841
32,963
26,036
36,277
24,647
29,331
27,553
27,962
29,539
22,033
28,873
34,710
36,383
42,365
21,246
39,362
53,596
68,450
14,5
16,0
18,1
19,8
21,7
19,1
20,8
21,9
23,4
25,3
24,9
26,7
28,8
30,9
33,5
31,6
35,5
38,8
43,2
0,178
0,199
0,238
0,272
0,312
0,278
0,312
0,333
0,375
0,443
0,449
0,513
0,608
0,703
0,849
0,770
1,007
1,240
1,600
856
945
1070
1170
1280
1128
1229
1293
1380
1490
1464
1570
1690
1812
1965
1854
2077
2265
2513
[Pa]
‐42,191
‐51,400
‐66,229
‐78,721
‐91,137
‐72,352
‐86,606
‐95,970
‐109,646
‐128,740
‐124,721
‐141,358
‐163,661
‐189,058
‐219,335
‐193,957
‐247,064
‐291,681
‐356,135
1,40
1,75
2,33
2,92
Tabla B ‐ 12. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 2 capas de relleno de 46 tubos. 131 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno Tubos46
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
233,062
162,699
124,122
106,706
[Kw]
0,201
0,285
0,493
0,790
[m3/s]
0,737
0,934
1,230
1,515
[m/s]
1,421
1,802
2,373
2,923
[Pa]
‐35,765
‐59,506
‐99,628
‐148,504
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
30,541
31,733
30,840
30,388
17,126
17,389
18,166
18,212
13,414
14,344
12,674
12,176
19,441
20,788
18,368
17,646
15,5
19,8
25,8
31,8
914
1166
1520
1864
[Pa]
‐49,613
‐81,908
‐138,503
‐207,473
6000 l/h
Relleno Tubos46
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,081
1,594
1,210
0,973
[ ‐‐‐ ]
0,427
0,489
0,576
0,682
[m/h]
11,790
11,815
11,780
11,712
[ ‐‐‐ ]
281,188
189,834
143,163
130,996
[Kw]
0,211
0,322
0,556
0,966
[m3/s]
0,703
0,924
1,221
1,512
[m/s]
1,357
1,783
2,355
2,918
[Pa]
‐44,957
‐72,362
‐116,916
‐188,282
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
42,175
39,475
36,765
38,660
22,493
21,929
20,875
20,818
19,683
17,546
15,891
17,842
28,526
25,429
23,030
25,858
16,7
21,4
27,5
34,7
985
1259
1616
2032
[Pa]
‐57,535
‐94,248
‐155,190
‐247,068
9000 l/h
Relleno Tubos46
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,942
2,344
1,835
1,481
[ ‐‐‐ ]
0,403
0,444
0,525
0,610
[m/h]
17,434
17,509
17,549
17,530
[ ‐‐‐ ]
293,155
207,842
172,187
165,296
[Kw]
0,252
0,361
0,634
1,160
[m3/s]
0,736
0,932
1,199
1,488
[m/s]
1,419
1,797
2,312
2,870
[Pa]
‐58,719
‐84,332
‐136,803
‐230,042
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
50,318
45,293
44,590
48,822
29,322
27,271
24,133
24,650
20,996
18,022
20,457
24,171
30,428
26,119
29,648
35,031
18,7
22,7
29,3
37,7
1104
1337
1718
2207
[Pa]
‐72,523
‐106,580
‐173,703
‐286,928
12000 l/h
Relleno Tubos46
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,860
3,147
2,408
1,937
[ ‐‐‐ ]
0,399
0,438
0,513
0,618
[m/h]
23,078
23,186
23,233
23,119
[ ‐‐‐ ]
361,651
249,448
192,908
213,665
[Kw]
0,319
0,416
0,730
1,540
[m3/s]
0,743
0,920
1,210
1,501
[m/s]
1,434
1,774
2,334
2,896
[Pa]
‐73,980
‐100,808
‐162,221
‐298,606
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
62,300
55,627
51,934
62,254
42,449
36,467
30,658
29,216
19,851
19,160
21,276
33,038
28,769
27,768
30,835
47,881
20,8
24,6
31,4
42,8
1227
1447
1843
2495
[Pa]
‐88,072
‐122,471
‐199,811
‐356,508
15000 l/h
Relleno Tubos46
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,894
3,838
2,958
2,428
[ ‐‐‐ ]
0,405
0,434
0,502
0,634
[m/h]
28,219
28,214
28,210
28,058
[ ‐‐‐ ]
440,174
297,868
227,901
277,904
[Kw]
0,349
0,496
0,836
1,810
[m3/s]
0,718
0,921
1,199
1,454
[m/s]
1,386
1,776
2,314
2,804
[Pa]
‐87,215
‐120,700
‐184,020
‐340,714
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
78,777
66,721
60,181
75,916
54,191
45,480
36,819
33,728
24,585
21,241
23,363
42,188
35,631
30,784
33,859
61,142
22,8
26,8
33,3
45,9
1346
1575
1954
2676
[Pa]
‐100,334
‐142,348
‐220,865
‐395,055
Tabla B ‐ 13. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 3 capas de relleno de 46 tubos. 132 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno Tubos46 (3 capas)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
DPTotal
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,42
1,36
1,42
1,43
1,39
1,80
1,78
1,80
1,77
1,78
2,37
2,35
2,31
2,33
2,31
2,92
2,92
2,87
2,90
2,80
[ ‐‐‐ ]
…
2,081
2,942
3,860
4,894
…
1,594
2,344
3,147
3,838
…
1,210
1,835
2,408
2,958
…
0,973
1,481
1,937
2,428
[ ‐‐‐ ]
…
0,427
0,403
0,399
0,405
…
0,489
0,444
0,438
0,434
…
0,576
0,525
0,513
0,502
…
0,682
0,610
0,618
0,634
[m/h]
0
11,790
17,434
23,078
28,219
0
11,815
17,509
23,186
28,214
0
11,780
17,549
23,233
28,210
0
11,712
17,530
23,119
28,058
[ ‐‐‐ ]
233,062
281,188
293,155
361,651
440,174
162,699
189,834
207,842
249,448
297,868
124,122
143,163
172,187
192,908
227,901
106,706
130,996
165,296
213,665
277,904
[Pa]
‐35,765
‐44,957
‐58,719
‐73,980
‐87,215
‐59,506
‐72,362
‐84,332
‐100,808
‐120,700
‐99,628
‐116,916
‐136,803
‐162,221
‐184,020
‐148,504
‐188,282
‐230,042
‐298,606
‐340,714
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
30,541
42,175
50,318
62,300
78,777
31,733
39,475
45,293
55,627
66,721
30,840
36,765
44,590
51,934
60,181
30,388
38,660
48,822
62,254
75,916
13,414
19,683
20,996
19,851
24,585
14,344
17,546
18,022
19,160
21,241
12,674
15,891
20,457
21,276
23,363
12,176
17,842
24,171
33,038
42,188
19,441
28,526
30,428
28,769
35,631
20,788
25,429
26,119
27,768
30,784
18,368
23,030
29,648
30,835
33,859
17,646
25,858
35,031
47,881
61,142
15,5
16,7
18,7
20,8
22,8
19,8
21,4
22,7
24,6
26,8
25,8
27,5
29,3
31,4
33,3
31,8
34,7
37,7
42,8
45,9
0,201
0,211
0,252
0,319
0,349
0,285
0,322
0,361
0,416
0,496
0,493
0,556
0,634
0,730
0,836
0,790
0,966
1,160
1,540
1,810
914
985
1104
1227
1346
1166
1259
1337
1447
1575
1520
1616
1718
1843
1954
1864
2032
2207
2495
2676
[Pa]
‐49,613
‐57,535
‐72,523
‐88,072
‐100,334
‐81,908
‐94,248
‐106,580
‐122,471
‐142,348
‐138,503
‐155,190
‐173,703
‐199,811
‐220,865
‐207,473
‐247,068
‐286,928
‐356,508
‐395,055
1,40
1,75
2,33
2,92
Tabla B ‐ 14. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 3 capas de relleno de 46 tubos. 133 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno Salpicado DZ
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
235,884
177,277
140,278
121,816
[Kw]
0,203
0,302
0,541
0,925
[m3/s]
0,735
0,933
1,225
1,532
[m/s]
1,419
1,799
2,362
2,955
[Pa]
‐38,534
‐60,701
‐107,012
‐171,089
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
[Pa]
32,921
33,172
33,963
34,509
17,126
17,389
18,166
18,212
15,795
15,782
15,798
16,296
68,674
68,619
68,685
70,853
16,0
20,4
27,1
34,0
945
1200
1588
1990
-52,372
-82,547
-144,909
-230,917
DPTotal
6000 l/h
Relleno Salpicado DZ
DPTotal
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
1,979
1,628
1,247
0,989
[ ‐‐‐ ]
0,361
0,389
0,454
0,547
[m/h]
11,758
11,899
11,927
11,901
[ ‐‐‐ ]
252,311
187,825
153,959
145,927
[Kw]
0,217
0,318
0,585
1,092
[m3/s]
0,735
0,930
1,218
1,524
[m/s]
1,418
1,794
2,350
2,939
[Pa]
‐44,429
‐69,235
‐120,889
‐207,502
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
[Pa]
38,012
38,045
38,760
42,278
22,493
21,929
20,875
20,818
15,520
16,116
17,886
21,460
67,476
70,069
77,764
93,305
17,0
21,3
28,4
36,7
1003
1253
1665
2144
-58,252
-90,967
-158,404
-266,754
DPTotal
9000 l/h
Relleno Salpicado DZ
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,938
2,418
1,835
1,480
[ ‐‐‐ ]
0,335
0,355
0,418
0,548
[m/h]
17,441
17,567
17,457
17,380
[ ‐‐‐ ]
281,912
208,236
172,905
204,705
[Kw]
0,242
0,346
0,647
1,420
[m3/s]
0,735
0,925
1,211
1,485
[m/s]
1,418
1,784
2,337
2,865
[Pa]
‐53,556
‐77,187
‐137,480
‐272,121
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
[Pa]
45,894
42,938
44,559
58,333
29,322
27,271
24,133
24,650
16,572
15,666
20,427
33,683
72,050
68,114
88,811
146,447
18,2
22,3
29,8
41,1
1078
1314
1750
2398
-67,369
-98,676
-174,578
-328,451
DPTotal
12000 l/h
Relleno Salpicado DZ
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,806
3,266
2,400
1,955
[ ‐‐‐ ]
0,319
0,344
0,402
0,595
[m/h]
23,074
23,000
23,011
23,014
[ ‐‐‐ ]
298,973
252,788
192,466
306,762
[Kw]
0,273
0,382
0,735
2,140
[m3/s]
0,751
0,896
1,219
1,488
[m/s]
1,449
1,729
2,351
2,870
[Pa]
‐65,299
‐88,624
‐157,969
‐375,892
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
[Pa]
53,636
52,518
50,497
80,247
42,449
36,467
30,658
29,216
11,187
16,051
19,839
51,031
48,638
69,786
86,256
221,876
19,8
23,6
31,5
49,0
1168
1386
1846
2845
-79,748
-108,788
-195,578
-432,460
DPTotal
15000 l/h
Relleno Salpicado DZ
1 Capa
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,632
3,913
2,945
2,235
[ ‐‐‐ ]
0,312
0,314
0,358
0,556
[m/h]
28,080
28,160
28,318
28,029
[ ‐‐‐ ]
350,263
279,692
214,126
374,541
[Kw]
0,319
0,454
0,821
3,130
[m3/s]
0,752
0,918
1,220
1,579
[m/s]
1,450
1,771
2,354
3,047
[Pa]
‐78,585
‐105,857
‐175,147
‐478,508
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
[Pa]
64,588
59,879
55,792
90,399
54,191
45,480
36,819
33,728
10,397
14,398
18,973
56,672
45,203
62,602
82,492
246,398
21,6
25,7
33,1
56,2
1277
1509
1940
3223
-93,069
-126,974
-212,920
-542,603
Tabla B ‐ 15. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 1 capa de relleno de salpicado DZ. 134 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno salpicado DZ (1 capa)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,42
1,42
1,42
1,45
1,45
1,80
1,79
1,78
1,73
1,77
2,36
2,35
2,34
2,35
2,35
2,96
2,94
2,86
2,87
3,05
[ ‐‐‐ ]
…
1,979
2,938
3,806
4,632
…
1,628
2,418
3,266
3,913
…
1,247
1,835
2,400
2,945
…
0,989
1,480
1,955
2,235
[ ‐‐‐ ]
…
0,361
0,335
0,319
0,312
…
0,389
0,355
0,344
0,314
…
0,454
0,418
0,402
0,358
…
0,547
0,548
0,595
0,556
[m/h]
0
11,758
17,441
23,074
28,080
0
11,899
17,567
23,000
28,160
0
11,927
17,457
23,011
28,318
0
11,901
17,380
23,014
28,029
[ ‐‐‐ ]
235,884
252,311
281,912
298,973
350,263
177,277
187,825
208,236
252,788
279,692
140,278
153,959
172,905
192,466
214,126
121,816
145,927
204,705
306,762
374,541
[Pa]
‐38,534
‐44,429
‐53,556
‐65,299
‐78,585
‐60,701
‐69,235
‐77,187
‐88,624
‐105,857
‐107,012
‐120,889
‐137,480
‐157,969
‐175,147
‐171,089
‐207,502
‐272,121
‐375,892
‐478,508
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
[Pa]
32,921
38,012
45,894
53,636
64,588
33,172
38,045
42,938
52,518
59,879
33,963
38,760
44,559
50,497
55,792
34,509
42,278
58,333
80,247
90,399
15,795
15,520
16,572
11,187
10,397
16,116
16,116
15,666
16,051
14,398
15,798
17,886
20,427
19,839
18,973
16,296
21,460
33,683
51,031
56,672
68,674
67,476
72,050
48,638
45,203
68,619
70,069
68,114
69,786
62,602
68,685
77,764
88,811
86,256
82,492
70,853
93,305
146,447
221,876
246,398
16,0
17,0
18,2
19,8
21,6
20,4
21,3
22,3
23,6
25,7
27,1
28,4
29,8
31,5
33,1
34,0
36,7
41,1
49,0
56,2
0,203
0,217
0,242
0,273
0,319
0,302
0,318
0,346
0,382
0,454
0,541
0,585
0,647
0,735
0,821
0,925
1,092
1,420
2,140
3,130
945
1003
1078
1168
1277
1200
1253
1314
1386
1509
1588
1665
1750
1846
1940
1990
2144
2398
2845
3223
‐52,372
‐58,252
‐67,369
‐79,748
‐93,069
‐82,547
‐90,967
‐98,676
‐108,788
‐126,974
‐144,909
‐158,404
‐174,578
‐195,578
‐212,920
‐230,917
‐266,754
‐328,451
‐432,460
‐542,603
1,40
1,75
2,33
2,92
DPTotal
Tabla B ‐ 16. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 1 capa de relleno de salpicado DZ. 135 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno salpicado DZ
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
277,601
233,738
174,159
159,014
[Kw]
0,244
0,380
0,691
1,173
[m3/s]
0,741
0,909
1,226
1,510
[m/s]
1,429
1,754
2,366
2,912
[Pa]
‐55,114
‐84,402
‐150,819
‐231,163
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
46,425
47,150
46,543
47,277
17,126
17,389
18,166
18,212
29,299
29,760
28,377
29,065
63,693
64,696
61,690
63,184
18,2
22,5
29,9
37,2
1074
1325
1756
2175
[Pa]
‐69,156
‐105,782
‐189,847
‐290,217
6000 l/h
Relleno salpicado DZ
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
1,973
1,607
1,248
1,001
[ ‐‐‐ ]
0,523
0,561
0,683
0,829
[m/h]
11,861
11,894
11,888
11,794
[ ‐‐‐ ]
298,652
235,626
214,960
215,341
[Kw]
0,266
0,391
0,767
1,470
[m3/s]
0,744
0,915
1,183
1,470
[m/s]
1,436
1,765
2,282
2,836
[Pa]
‐63,086
‐92,468
‐167,479
‐284,998
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
52,716
51,032
55,550
61,451
22,493
21,929
20,875
20,818
30,223
29,102
34,676
40,633
65,703
63,266
75,382
88,333
19,4
23,7
31,9
41,6
1145
1393
1868
2424
[Pa]
‐77,262
‐114,101
‐203,754
‐340,950
9000 l/h
Relleno salpicado DZ
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,954
2,346
1,781
1,440
[ ‐‐‐ ]
0,473
0,484
0,595
0,733
[m/h]
17,429
17,506
17,502
17,315
[ ‐‐‐ ]
342,140
255,018
224,592
256,936
[Kw]
0,288
0,434
0,880
1,860
[m3/s]
0,731
0,923
1,220
1,500
[m/s]
1,409
1,781
2,354
2,894
[Pa]
‐71,526
‐105,304
‐191,016
‐344,250
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
62,018
57,119
59,547
71,356
29,322
27,271
24,133
24,650
32,696
29,848
35,414
46,706
71,079
64,887
76,987
101,535
20,5
25,1
34,0
46,6
1213
1477
1992
2710
[Pa]
‐85,180
‐127,344
‐229,637
‐402,529
12000 l/h
Relleno salpicado DZ
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,935
3,113
2,336
1,921
[ ‐‐‐ ]
0,445
0,443
0,537
0,692
[m/h]
23,056
23,042
23,059
22,870
[ ‐‐‐ ]
393,134
287,160
240,841
341,180
[Kw]
0,324
0,477
0,957
2,400
[m3/s]
0,725
0,916
1,226
1,487
[m/s]
1,399
1,767
2,365
2,868
[Pa]
‐82,131
‐117,334
‐208,289
‐419,181
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
72,286
64,702
64,305
88,566
42,449
36,467
30,658
29,216
29,837
28,235
33,647
59,351
64,863
61,381
73,145
129,023
22,1
26,5
35,4
52,2
1305
1555
2074
3021
[Pa]
‐95,587
‐139,007
‐247,283
‐476,429
15000 l/h
Relleno salpicado DZ
2 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,691
3,752
2,948
2,407
[ ‐‐‐ ]
0,424
0,428
0,523
0,663
[m/h]
28,107
28,226
28,186
28,392
[ ‐‐‐ ]
439,446
326,908
299,237
537,134
[Kw]
0,386
0,572
1,086
3,690
[m3/s]
0,741
0,933
1,191
1,475
[m/s]
1,429
1,800
2,297
2,845
[Pa]
‐97,527
‐138,929
‐227,906
‐538,084
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
82,235
74,031
74,814
115,610
54,191
45,480
36,819
33,728
28,044
28,550
37,995
81,882
60,965
62,066
82,599
178,005
24,1
28,8
37,4
60,1
1425
1696
2194
3397
[Pa]
‐111,603
‐161,410
‐264,573
‐594,279
Tabla B ‐ 17. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 2 capas de relleno de salpicado DZ. 136 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno salpicado DZ (2 capas)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
DPTotal
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,43
1,44
1,41
1,40
1,43
1,75
1,76
1,78
1,77
1,80
2,37
2,28
2,35
2,37
2,30
2,91
2,84
2,89
2,87
2,84
[ ‐‐‐ ]
…
1,973
2,954
3,935
4,691
…
1,607
2,346
3,113
3,752
…
1,248
1,781
2,336
2,948
…
1,001
1,440
1,921
2,407
[ ‐‐‐ ]
…
0,523
0,473
0,445
0,424
…
0,561
0,484
0,443
0,428
…
0,683
0,595
0,537
0,523
…
0,829
0,733
0,692
0,663
[m/h]
0
11,861
17,429
23,056
28,107
0
11,894
17,506
23,042
28,226
0
11,888
17,502
23,059
28,186
0
11,794
17,315
22,870
28,392
[ ‐‐‐ ]
277,601
298,652
342,140
393,134
439,446
233,738
235,626
255,018
287,160
326,908
174,159
214,960
224,592
240,841
299,237
159,014
215,341
256,936
341,180
537,134
[Pa]
‐55,114
‐63,086
‐71,526
‐82,131
‐97,527
‐84,402
‐92,468
‐105,304
‐117,334
‐138,929
‐150,819
‐167,479
‐191,016
‐208,289
‐227,906
‐231,163
‐284,998
‐344,250
‐419,181
‐538,084
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
46,425
52,716
62,018
72,286
82,235
47,150
51,032
57,119
64,702
74,031
46,543
55,550
59,547
64,305
74,814
47,277
61,451
71,356
88,566
115,610
29,299
30,223
32,696
29,837
28,044
29,760
29,102
29,848
28,235
28,550
28,377
34,676
35,414
33,647
37,995
29,065
40,633
46,706
59,351
81,882
63,693
65,703
71,079
64,863
60,965
64,696
63,266
64,887
61,381
62,066
61,690
75,382
76,987
73,145
82,599
63,184
88,333
101,535
129,023
178,005
18,2
19,4
20,5
22,1
24,1
22,5
23,7
25,1
26,5
28,8
29,9
31,9
34,0
35,4
37,4
37,2
41,6
46,6
52,2
60,1
0,244
0,266
0,288
0,324
0,386
0,380
0,391
0,434
0,477
0,572
0,691
0,767
0,880
0,957
1,086
1,173
1,470
1,860
2,400
3,690
1074
1145
1213
1305
1425
1325
1393
1477
1555
1696
1756
1868
1992
2074
2194
2175
2424
2710
3021
3397
[Pa]
‐69,156
‐77,262
‐85,180
‐95,587
‐111,603
‐105,782
‐114,101
‐127,344
‐139,007
‐161,410
‐189,847
‐203,754
‐229,637
‐247,283
‐264,573
‐290,217
‐340,950
‐402,529
‐476,429
‐594,279
1,40
1,75
2,33
2,92
Tabla B ‐ 18. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 2 capas de relleno de salpicado DZ. 137 Apéndice B. Planillas resumen.
Sin Agua
Relleno Salpicado DZ
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
…
…
…
…
[m/h]
…
…
…
…
[ ‐‐‐ ]
347,082
280,328
227,675
209,318
[Kw]
0,298
0,473
0,845
1,620
[m3/s]
0,734
0,919
1,197
1,532
[m/s]
1,416
1,773
2,309
2,955
[Pa]
‐70,032
‐110,682
‐188,785
‐315,253
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
59,803
60,224
60,817
62,333
17,126
17,389
18,166
18,212
42,676
42,834
42,651
44,120
61,850
62,079
61,814
63,942
20,4
25,5
33,1
43,0
1201
1500
1939
2507
[Pa]
‐83,890
‐132,647
‐226,171
‐376,337
6000 l/h
Relleno Salpicado DZ
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
1,978
1,581
1,215
0,990
[ ‐‐‐ ]
0,652
0,705
0,865
1,011
[m/h]
11,775
11,838
11,857
11,889
[ ‐‐‐ ]
371,081
298,548
259,685
277,123
[Kw]
0,318
0,507
0,985
1,980
[m3/s]
0,733
0,922
1,205
1,491
[m/s]
1,414
1,778
2,324
2,876
[Pa]
‐78,268
‐121,377
‐214,323
‐360,238
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
67,033
65,819
68,138
75,242
22,493
21,929
20,875
20,818
44,540
43,890
47,264
54,424
64,551
63,608
68,498
78,875
21,6
27,0
36,0
47,5
1277
1592
2110
2767
[Pa]
‐92,081
‐143,457
‐252,186
‐418,071
9000 l/h
Relleno Salpicado DZ
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
2,887
2,305
1,726
1,431
[ ‐‐‐ ]
0,561
0,593
0,738
0,894
[m/h]
17,389
17,393
17,391
17,378
[ ‐‐‐ ]
398,486
323,632
276,272
366,501
[Kw]
0,353
0,564
1,154
2,710
[m3/s]
0,742
0,929
1,244
1,509
[m/s]
1,431
1,792
2,400
2,911
[Pa]
‐86,613
‐133,561
‐242,670
‐443,584
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
72,522
71,210
72,342
90,540
29,322
27,271
24,133
24,650
43,200
43,939
48,210
65,890
62,609
63,679
69,869
95,493
23,0
28,6
38,6
53,5
1356
1684
2260
3080
[Pa]
‐100,783
‐155,983
‐283,033
‐502,821
12000 l/h
Relleno Salpicado DZ
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
3,827
3,117
2,314
1,861
[ ‐‐‐ ]
0,519
0,547
0,680
0,824
[m/h]
23,011
23,091
23,092
22,931
[ ‐‐‐ ]
448,992
382,249
335,244
473,813
[Kw]
0,395
0,631
1,360
3,670
[m3/s]
0,741
0,912
1,233
1,535
[m/s]
1,429
1,759
2,378
2,960
[Pa]
‐99,070
‐150,022
‐273,824
‐543,663
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
83,193
82,966
83,232
107,583
42,449
36,467
30,658
29,216
40,744
46,499
52,574
78,367
59,049
67,390
76,194
113,576
24,5
30,3
41,4
60,5
1449
1784
2417
3415
[Pa]
‐113,206
‐171,615
‐313,483
‐604,850
15000 l/h
Relleno Salpicado DZ
3 Capas
Velocidad
L/G
d
CT
QP
W
Wg
Vm
DPT

Sin Relleno
Relleno
Relleno/m
Frecuencia
Rpm
DPTotal
[m/s]
1,40
1,75
2,33
2,92
[ ‐‐‐ ]
4,899
3,729
2,828
2,517
[ ‐‐‐ ]
0,598
0,549
0,638
0,807
[m/h]
27,853
28,415
28,249
28,288
[ ‐‐‐ ]
629,292
426,285
380,541
810,995
[Kw]
0,468
0,765
1,560
4,790
[m3/s]
0,700
0,940
1,238
1,401
[m/s]
1,350
1,813
2,389
2,702
[Pa]
‐117,558
‐176,467
‐307,653
‐624,644
[ --- ]
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Rpm]
110,516
92,286
92,971
148,322
54,191
45,480
36,819
33,728
56,325
46,805
56,152
114,594
81,631
67,834
81,380
166,078
26,7
33,1
44,1
65,2
1577
1944
2574
3563
[Pa]
‐130,141
‐199,424
‐347,510
‐675,456
Tabla B ‐ 19. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según el caudal de agua constante. Configuración: 3 capas de relleno de salpicado DZ. 138 Apéndice B. Planillas resumen.
Relleno salpicado DZ (3 capas)
Velocidad
Wl
Vm
L/G
d
CT
QP
DPT

Relleno
Relleno/m
Frecuencia
W
Rpm
[m/s]
l/h
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
0
6000
9000
12000
15000
[m/s]
1,42
1,41
1,43
1,43
1,35
1,77
1,78
1,79
1,76
1,81
2,31
2,32
2,40
2,38
2,39
2,95
2,88
2,91
2,96
2,70
[ ‐‐‐ ]
…
1,978
2,887
3,827
4,899
…
1,581
2,305
3,117
3,729
…
1,215
1,726
2,314
2,828
…
0,990
1,431
1,861
2,517
[ ‐‐‐ ]
…
0,652
0,561
0,519
0,598
…
0,705
0,593
0,547
0,549
…
0,865
0,738
0,680
0,638
…
1,011
0,894
0,824
0,807
[m/h]
0
11,775
17,389
23,011
27,853
0
11,838
17,393
23,091
28,415
0
11,857
17,391
23,092
28,249
0
11,889
17,378
22,931
28,288
[ ‐‐‐ ]
347,082
371,081
398,486
448,992
629,292
280,328
298,548
323,632
382,249
426,285
227,675
259,685
276,272
335,244
380,541
209,318
277,123
366,501
473,813
810,995
[Pa]
‐70,032
‐78,268
‐86,613
‐99,070
‐117,558
‐110,682
‐121,377
‐133,561
‐150,022
‐176,467
‐188,785
‐214,323
‐242,670
‐273,824
‐307,653
‐315,253
‐360,238
‐443,584
‐543,663
‐624,644
[ --- ]
[ --- ]
[1/m]
[Hz]
[Kw]
[Rpm]
[Pa]
59,803
67,033
72,522
83,193
110,516
60,224
65,819
71,210
82,966
92,286
60,817
68,138
72,342
83,232
92,971
62,333
75,242
90,540
107,583
148,322
42,676
44,540
43,200
40,744
56,325
42,834
43,890
43,939
46,499
46,805
42,651
47,264
48,210
52,574
56,152
44,120
54,424
65,890
78,367
114,594
61,850
64,551
62,609
59,049
81,631
62,079
63,608
63,679
67,390
67,834
61,814
68,498
69,869
76,194
81,380
63,942
78,875
95,493
113,576
166,078
20,4
21,6
23,0
24,5
26,7
25,5
27,0
28,6
30,3
33,1
33,1
36,0
38,6
41,4
44,1
43,0
47,5
53,5
60,5
65,2
0,298
0,318
0,353
0,395
0,468
0,473
0,507
0,564
0,631
0,765
0,845
0,985
1,154
1,360
1,560
1,620
1,980
2,710
3,670
4,790
1201
1277
1356
1449
1577
1500
1592
1684
1784
1944
1939
2110
2260
2417
2574
2507
2767
3080
3415
3563
‐83,890
‐92,081
‐100,783
‐113,206
‐130,141
‐132,647
‐143,457
‐155,983
‐171,615
‐199,424
‐226,171
‐252,186
‐283,033
‐313,483
‐347,510
‐376,337
‐418,071
‐502,821
‐604,850
‐675,456
1,40
1,75
2,33
2,92
DPTotal
Tabla B ‐ 20. Planilla resumen, de los parámetros estudiados, según la velocidad del aire constante. Configuración: 3 capas de relleno de salpicado DZ. 139 140 Bibliografía 1)
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