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¿Qué es una torre de refrigeración o enfriamiento? Funcionamiento y seguridad

Torre de refrigeración de tiro natural en una central industrialLas torres de refrigeración o torres de enfriamiento de agua son equipos que basan su funcionamiento en el principio del enfriamiento evaporativo, que se aplica en la industria desde hace más de 100 años. El enfriamiento evaporativo es un proceso natural que utiliza el agua como refrigerante y que se aplica para transmitir a la atmósfera el calor excedente de diferentes procesos y máquinas térmicas.

A grandes rasgos, los equipos de enfriamiento evaporativo, como las torres de refrigeración, incorporan: una superficie de intercambio de calor y masa humedecida mediante un dispositivo de distribución de agua, un sistema de ventilación (natural o forzada) encargado de favorecer y, en su caso, forzar el paso del aire ambiente a través del relleno de intercambio de calor y masa, y diferentes componentes auxiliares tales como una balsa colectora de agua, bomba de recirculación, separadores de gotas e instrumentos de control. A continuación explicaremos paso a paso el proceso de funcionamiento de una torre de refrigeración:

¿Cómo funciona una torre de refrigeración?

El funcionamiento de una torre de refrigeración se basa en los principios de la refrigeración evaporativa

Las torres de refrigeración enfrían el agua caliente pulverizándola en forma de lluvia de gotas que caen en un entramado o relleno intercambiador (un conjunto de finas láminas de PVC colocadas de forma específica) donde se refrigeran por medio de una corriente de aire, que fluye en sentido contrario, cayendo el agua ya refrigerada a un depósito que la recoge y que, en su caso será distribuida por un circuito.

El aire entra por las aberturas inferiores que se encuentran por encima del depósito de agua y atraviesa la torre de abajo a arriba.  Esta entrada de aire puede producirse de forma natural en las torres de tiro natural o de forma forzada a través de ventiladores estratégicamente colocados, tal y como explicaremos más adelante cuando hablemos de los tipos de torres que existen.

La transferencia de calor se produce cuando el agua (a mayor temperatura) y el aire (a menor temperatura) confluyen en el relleno de la torre, en el que tiene lugar el intercambio térmico entre los dos fluídos. Este relleno tiene la finalidad de aumentar la superficie y el tiempo de contacto entre el aire y el agua fomentando la eficiencia del enfriado. Al evaporarse, el agua toma el calor que necesita del resto del agua circulante, enfriándola.

En este proceso se evapora aproximadamente un 1% del caudal total de agua por cada 7 ºC de refrigeración. Este agua que sale de la torre evaporada es filtrada a través del llamado "separador de gotas". Este es uno de los elementos más importantes para la seguridad de una torre de refrigeración, ya que evita el riesgo de que agua contaminada por la bacteria Legionella salga libremente al exterior. Este elemento, que cuenta con pérdidas inferiores al 0.002%, reduce de manera eficiente la expulsión de agua a la atmósfera tal como dicta la norma UNE 100030/2017. Según esta norma y por seguridad, los separadores de gotas deben ser sustituidos cada 10 años.

El resto del agua refrigerada se deposita en una balsa que la envía a un circuito que empleará este agua refrigerada en distintas aplicaciones (climatización, unidades de tratamiento de aire, procesos industriales, etc.)

Tipos de torres de enfriamiento

Según su diseño, podemos encontrarnos distintos tipos de torres de refrigeración o enfriamiento. La diferencia fundamental entre unas y otras radica en la forma en la que intruducen el aire en la torre para refrigerar el agua, que puede ser de forma natural o forzada mediante ventiladores. 

Torres de enfriamiento de tiro natural

El flujo del aire necesario se obtiene como resultado de la diferencia de densidades, entre el aire más frío del exterior y húmedo del interior de la torre. Utilizan chimeneas de gran altura para obtener el tiro deseado. Debido a las grandes dimensiones de estas torres se utilizan flujos de agua de más de 200.000gpm. Son muy utilizadas en las centrales térmicas.

Torre de enfriamiento de tiro inducido

En este tipo de torres, el aire se succiona mediante un ventilador situado en la parte superior de la torre. Son las más utilizadas porque resultan más eficientes que otros modelos. 

Torre de enfriamiento de tiro inducido

Torres de tiro forzado

El aire es forzado por un ventilador situado en la parte inferior de la torre y se descarga por la parte superior. Este tipo de torres resultan menos eficientes ya que la velocidad de descarga es menor. 

Torre de enfriamiento de tiro forzado

Torres de flujo cruzado

El aire entra por los lados de la torre fluyendo horizontalmente a través del agua que cae. Estas torres necesitan más aire y tienen un coste de operación más bajo que las torres a contracorriente.

Beneficios del uso de torres de refrigeración

El uso de torres de refrigeración u otros componentes que se basan en el enfriamiento evaporativo del agua, cuenta con numeroso beneficios si lo comparamos con otro tipo de sistemas de refrigeración que se basan en el uso de refrigerantes. Manuel Lamúa, Secretario General de ANEFRYC, nos los explica de forma extendida en el artículo: Beneficios del enfriamiento evaporativo. Algunos de estos beneficios son:

  • Mayor ahorro energético
  • Requieren menor inversión que las condensadoras de aire
  • Tienen menor impacto ambiental
  • Menos impacto acústico

Seguridad de las torres de refrigeración: evitar la Legionella

Sin embargo, lo cierto es que los equipos de refrigeración evaporativa sólo son susceptibles de desarrollar la bacteria "legionella pneumophila", es decir, aumentar la concentración de la misma en el agua que recircula, si el agua que recibe de la red está contaminada y el equipo no se mantiene de forma adecuada, tal y como exige la ley (Real Decreto 865/2003) que establece 2 revisiones y limpiezas anuales del aparato, son completamente seguras.

Las condiciones operativas estándar de una torre de enfriamiento pueden crear un entorno suficiente para la proliferación de legionella, pero para la aparición de un brote tienen que darse simultaneamente varias circunstancias:

  • Presencia de una cepa contaminada en el sistema de refrigeración
  • Condiciones no controladas
  • Gotas de agua contaminada expulsadas a la atmósfera
  • Inhalación de una cantidad suficiente de microgotas
     

Fuentes: ATEYCR, AEFYT

Modificado por última vez enMiércoles, 22 Agosto 2018 09:16
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