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PERFILES DE TEMPERATURA DE LÍQUIDO Y GAS EN UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO DE AGUA
proceso mecánico. Esto resulta al final en pérdida de enfoque
del objetivo medular del aprendizaje.
Combinando las nuevas tecnologías (TIC’S) y la
accesibilidad de equipo de cómputo es sencillo desarrollar un
software, como el que aquí se presenta, para hacer más
dinámico, interesante y aprovechable el tiempo dedicado al
proceso de enseñanza aprendizaje. Un software para diseño,
simulación y cálculo de coeficientes en base a medidas
experimentales, que complemente de forma efectiva la
comprensión y las habilidades del alumno presentando las
posibles situaciones que se presentarían en la operación en
condiciones reales de un equipo de proceso.
Justificación
El agua es el insumo por excelencia para cualquier actividad
humana. Toda industria necesita utilizar agua, ya sea como
materia prima o para operaciones de intercambio de calor y
recuperación de energía. Pero siendo el agua un recurso cada
vez más valioso se tiene que optimizar su uso, reduciendo la
cantidad utilizada y reutilizándola, en la medida de lo
posible.
a) Los balances de masa y energía se realizan en base a flujo
de componente inerte.
b) El inerte en la fase gaseosa es el aire seco. En la fase
líquida es el flujo de agua (en base a la consideración
aproximada de flujo de agua constante, lo cual no es
estrictamente cierto).
c) Existe equilibrio entre la fase gas y la líquida en la capa
límite. Es decir, en la superficie de contacto existe una
capa real, de espesor infinitesimal, indeterminado, en la
cual existen condiciones de saturación (de bulbo
húmedo).
d) El enfriamiento del agua se realiza por dos mecanismos:
flujo de calor por vaporización de agua por difusión, de
la capa límite a la fase global de gas, y por transmisión de
calor por convección entre las fases por diferencia de
temperatura
e) Se considera despreciable, para los balances de materia y
energía, la variación del flujo de agua.
El agua que se emplea para enfriamiento de equipos de
proceso o en procesos de generación de vapor, puede
enfriarse por medio de contacto con una corriente de aire en
equipos especiales llamados: torres o columnas de
enfriamiento.
El contacto entre agua caliente y aire atmosférico no saturado
se realiza de forma continua en columnas verticales provistas
de rociadores o regaderas en su parte superior y un empaque
formado por capas de láminas planas inclinadas que
propician un mejor contacto entre la fase gaseosa y líquida.
¿Qué puede realizar este software?
− Cálculo de perfiles de temperatura, humedad, entalpías,
entre otras, de una columna de enfriamiento de agua en
diseño o de una columna ya existente en operación.
− Cálculo de coeficientes de una torre de enfriamiento: En
el caso de diseño de una torre de enfriamiento de agua es
preciso conocer los coeficientes de transferencia de calor
y masa en función de los flujos de gas y líquido y del tipo
particular de empaque. Estos coeficientes se obtienen a
partir de pruebas experimentales con un equipo piloto y
el software que aquí se presenta.
Figura 1. Condiciones en la parte superior de la columna
MATERIAL Y MÉTODOS
Diseño de torres de enfriamiento de agua.
El Modelo Matemático.
Desarrollo del Modelo Matemático (Ref. 1). Puntos que
considerar:
Figura 2. Condiciones en el fondo de la columna
REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 32 NÚM. 69 121