¿Cuál es la tasa de purga en una torre de enfriamiento de agua abierta de acero?

Como proveedor de torres de enfriamiento de agua abiertas de acero, a menudo recibo preguntas de los clientes sobre diversos aspectos técnicos de estos sistemas de enfriamiento. Una de las preguntas más frecuentes es sobre la tasa de purga. En esta publicación de blog, profundizaré en cuál es la tasa de purga en una torre de enfriamiento de agua abierta de acero, por qué es importante y cómo afecta el rendimiento general y el mantenimiento de la torre de enfriamiento.

Comprender los conceptos básicos de una torre de enfriamiento de agua abierta de acero

Antes de profundizar en la tasa de purga, repasemos brevemente cómo funciona una torre de enfriamiento de agua abierta de acero. ATorre de enfriamiento de agua abierta de aceroEs un componente esencial en muchos procesos industriales y comerciales. Está diseñado para eliminar el calor del agua evaporando una pequeña porción de ella. El agua caliente del proceso se bombea a la parte superior de la torre de enfriamiento y se distribuye sobre un medio de relleno. A medida que el aire pasa a través del medio de relleno, ya sea mediante tiro natural o ventiladores mecánicos, una porción del agua se evapora, lo que enfría el agua restante. Luego, el agua enfriada se recircula nuevamente al proceso y el ciclo continúa.

¿Cuál es la tasa de purga?

La tasa de purga en una torre de enfriamiento de agua abierta de acero se refiere a la velocidad a la que se elimina intencionalmente el agua del sistema de la torre de enfriamiento. Esta eliminación continua de agua es necesaria para controlar la concentración de sólidos disueltos y otras impurezas en el agua recirculante. A medida que el agua se evapora en la torre de enfriamiento, los sólidos disueltos en el agua se vuelven más concentrados. Si se permite que estos sólidos se acumulen hasta niveles altos, pueden causar una variedad de problemas, incluida la formación de incrustaciones, corrosión y crecimiento biológico.

¿Por qué es importante la tasa de purga?

Formación de escala

Las incrustaciones son un depósito duro y crujiente que se forma en las superficies de los componentes de la torre de enfriamiento, como los medios de relleno, las tuberías y los intercambiadores de calor. Está compuesto principalmente de carbonato de calcio, sulfato de calcio y otros minerales. Cuando la concentración de estos minerales en el agua excede su límite de solubilidad, precipitan fuera del agua y forman incrustaciones. La incrustación puede reducir la eficiencia de la torre de enfriamiento al aislar las superficies de transferencia de calor, lo que reduce la tasa de transferencia de calor y aumenta el consumo de energía del sistema.

Corrosión

La corrosión es el deterioro de los componentes metálicos de la torre de enfriamiento debido a reacciones químicas con el agua y los sólidos disueltos. Altas concentraciones de sólidos disueltos, como cloruros y sulfatos, pueden acelerar el proceso de corrosión. La corrosión puede provocar fugas, reducir la vida útil del equipo y aumentar los costos de mantenimiento.

Crecimiento biológico

El ambiente cálido y húmedo de una torre de enfriamiento proporciona un caldo de cultivo ideal para bacterias, algas y hongos. Estos microorganismos pueden formar capas de lodo en las superficies de los componentes de la torre de enfriamiento, lo que puede reducir la eficiencia del sistema y representar un riesgo para la salud de los ocupantes del edificio. La tasa de purga ayuda a controlar el crecimiento de estos microorganismos eliminando los nutrientes y la materia orgánica que necesitan para sobrevivir.

Factores que afectan la tasa de purga

La tasa de purga en una torre de enfriamiento de agua abierta de acero está influenciada por varios factores, entre ellos:

Calidad del agua

La calidad del agua de reposición, que es el agua que se agrega a la torre de enfriamiento para reemplazar el agua perdida por evaporación y purga, tiene un impacto significativo en la velocidad de purga. El agua con altos niveles de sólidos disueltos requerirá una tasa de purga más alta para mantener la concentración deseada de sólidos en el agua recirculante.

Tasa de evaporación

La tasa de evaporación de la torre de enfriamiento está directamente relacionada con la cantidad de calor que se debe eliminar del proceso. Una tasa de evaporación más alta dará como resultado una mayor concentración de sólidos disueltos en el agua en recirculación, lo que requerirá una tasa de purga más alta para controlarla.

Ciclos de concentración

Los ciclos de concentración (COC) son una medida de la relación entre la concentración de sólidos disueltos en el agua de recirculación y la concentración de sólidos disueltos en el agua de reposición. Un COC más alto significa que el agua en la torre de enfriamiento se ha concentrado más veces, lo que requiere una tasa de purga más alta para mantener el COC deseado.

Calcular la tasa de purga

La tasa de purga se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

[
\text{Tasa de purga} = \frac{\text{Tasa de evaporación}}{\text{Ciclos de concentración} - 1}
]

Por ejemplo, si la tasa de evaporación de una torre de enfriamiento es de 100 galones por minuto (GPM) y los ciclos de concentración deseados son 5, la tasa de purga se puede calcular de la siguiente manera:

[
\text{Tasa de purga} = \frac{100 \text{ GPM}}{5 - 1} = 25 \text{ GPM}
]

Controlar la tasa de purga

Para optimizar la tasa de purga y minimizar el desperdicio de agua, es importante implementar un programa integral de gestión del agua. Este programa debe incluir los siguientes componentes:

Tratamiento de agua

El uso de productos químicos para el tratamiento del agua, como inhibidores de incrustaciones, inhibidores de corrosión y biocidas, puede ayudar a controlar la formación de incrustaciones, la corrosión y el crecimiento biológico en la torre de enfriamiento. Estos productos químicos pueden reducir la necesidad de altas tasas de purga al prevenir la acumulación de sólidos disueltos y otras impurezas en el agua en recirculación.

Monitoreo y Análisis

El monitoreo y análisis periódicos de la calidad del agua en la torre de enfriamiento son esenciales para garantizar que la tasa de purga se controle de manera efectiva. Esto incluye medir la concentración de sólidos disueltos, pH, alcalinidad y otros parámetros. Según los resultados de estas pruebas, la tasa de purga se puede ajustar según sea necesario para mantener la calidad del agua deseada.

Optimización del sistema

Optimizar el diseño y el funcionamiento de la torre de enfriamiento también puede ayudar a reducir la tasa de purga. Esto incluye el uso de medios de relleno de alta eficiencia, mejorar la distribución de agua y aire en la torre de enfriamiento y reducir la tasa de evaporación mediante el uso de cubiertas u otros dispositivos.

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Referencias

• Manual de ASHRAE: sistemas y equipos HVAC. Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado.
• Instituto de la Torre de Enfriamiento. Fundamentos de las torres de enfriamiento.
• Manual de tratamiento de agua. Compañía Nalco.