Explicación para el video de Torre de Enfriamiento de Agua

Explicación para el video de Torre de
enfriamiento de agua
En este equipo se pide a los estudiantes resolver el siguiente problema

Una corriente de agua de servicio de 3.57 L/min que proviene de la zona de
cambiadores de calor se alimenta a una torre de enfriamiento de agua a
50°C. Se desea conocer el flujo de aire ambiental en kg / h que se debe
alimentar para enfriarla a 25°C, así como el valor del coeficiente volumétrico
global KY a en kg de agua transferida / [ h m3 (kg H2O / kg AS)] para este
flujo de aire.

Información experimental
Los datos experimentales se toman de las lecturas de los instrumentos instalados
en la torre y se especifican en la siguiente Tabla de Datos Experimentales
No
de
corrida
(1)
Tiempo
de
llenado
entre
marcas
(2)
Masa
de agua
fría
acumulada
(3)
Flujo de
agua en
la
Salida
(4)
Flujo de
agua
en la
entrada
(5)
Flujo de
aire
de entrada
(6)
T
agua de
entrada
(7)
T
agua de
salida
(8)
TBS
en la
entrada
(9)
min
kg
kg/min
L/min
m3 / h
a 28°C y
1 bar
90
170
270
°C
°C
°C
1
2
3
4
3.76
3.76
3.76
3.76
330
…
No
de
corrida
1
2
3
4
TBH
en la
entrada
(10)
YA
humedad
absoluta
en la entrada
(11)
TBS
en la salida
(12)
TBH
en la salida
(13)
°C
kg H20 vapor /
kg AS
°C
°C
No
requerida
No
requerida
No
requerida
No
requerida
Yr %
en la
salida
(14)
YA
humedad
absoluta
en la salida
(15)
kg H20 vapor /
kg AS
T = temperatura, TBS = Temperatura de bulbo seco, TBH = Temperatura de bulbo
húmedo, Yr% = Humedad relativa porciento, YA = Humedad absoluta del aire
Para encontrar las respuestas al problema planteado se harán 4 corridas
experimentales variando el flujo del aire de entrada a la torre (columna 6) y
permaneciendo constante el flujo de agua caliente.

Diagramas del equipo
DIAGRAMA (1)
DIGRAMA (2)
Arranque de la torre
Alimentación de agua fría

Abrir la válvula de globo con maneral de color marrón ubicada en la parte
media-inferior del equipo, la cual permite la entrada de agua fría (localizarla
en el video), el agua sube por la manguera hasta la válvula de globo de
maneral azul (localizarla en el video) y se abre para que el agua siga fluyendo
hacia arriba por la manguera transparente hasta la parte cónica superior de
la torre y descarga en un vertedero que almacena el agua hasta cierto nivel
y después baja por gravedad por otra manguera transparente que va
alimentar a 4 resistencias de calentamiento, después sale caliente y baja
hasta la entrada inferior del rotámetro de vidrio situado en la parte media de
la torre (localizar el rotámetro graduado en el video), este aparato mide en su
escala el flujo de agua caliente [columna (5) de la Tabla de Datos
Experimentales], para hacer las mediciones se abre el maneral azul de la
válvula de globo (localizarla en el video) para permitir el paso de agua, a la
salida del rotámetro que sube nuevamente hasta la parte superior de la torre
donde se encuentra un termómetro bimetálico de carátula circular para medir
la temperatura del agua de entrada a la torre [columna (7) de la Tabla de
Datos Experimentales] y después se inyecta a través de un distribuidor de
triple entrada a la torre para fluir internamente por gravedad mojando todo el
empaque de aluminio anodizado, llegando hasta debajo de la columna donde
se encuentra el tanque receptor de agua (favor de localizar este letrero en
el Diagrama (1) mostrado abajo y también en el video). En la base inferior del
tanque receptor de agua se encuentra instalado otro termómetro bimetálico
donde se indica la temperatura del agua fría [columna (8) de la Tabla de
Datos Experimentales], finalmente el agua fría se descarga al desagüe del
laboratorio.
Para conocer el flujo del agua fría de salida de la torre [columna (4) de la
Tabla de Datos Experimentales] es necesario medir el tiempo de llenado de
agua entre dos marcas metálicas colocadas en el tanque receptor utilizando
un cronómetro [columna (2) de la Tabla de Datos Experimentales], aplicando
el valor constante de 3.76 kg de la columna (3). En esta experimentación se
mantiene constante el flujo de agua que circula hacia abajo a través del
empaque de la columna.
Alimentación de aire atmosférico

En la parte media izquierda de la torre se encuentra un arrancador eléctrico
de color gris, el cual se acciona y alimenta energía a 220 V al botón verde
con el cual al accionarlo arranca el motor de 4 HP que está conectado por
medio de una flecha metálica al ventilador de color café (localizar el
ventilador en el Diagrama (1) inferior y en el video), a la misma altura está
otro botón de color rojo y es para parar el motor de 4 HP (localizar los botones
en el video). Al arrancar el motor el aire ambiental se introduce por el ojo del
ventilar y pasa por los álabes del ventilador y sale por una tubería en forma
de “U” invertida, una parte del aire se alimenta al rotámetro que mide el flujo
de entrada a la torre [columna (6) de la Tabla de Datos Experimentales, en
unidades de m3 / h a 28°C y 1 bar] (localizar este rotámetro en forma de “L”
en el DIAGRAMA (2) inferior y también en el video), otra parte del aire se
conduce por la tubería y se alimenta a la parte inferior de la torre (localizar la
tubería en el diagrama (1) inferior y en el video). A partir de este momento
circulan en contracorriente dentro de la torre el aire que sube y el agua
caliente que baja por gravedad. Las condiciones de temperaturas de entrada
a la torre se miden con dos termómetros, el de bulbo seco y el de bulbo
húmedo ubicados en la parte media derecha de la torre (localizar estos
termómetros en el DIAGRAMA (1) y los orificios de entrada en el video),
[columnas (9) y (10) de la Tabla de Datos Experimentales]. La temperatura
de bulbo seco y la humedad relativa de salida de la torre se miden con un
psicrómetro digital que se coloca arriba de la parte cónica superior de la torre,
[columnas (12) y (14) de la Tabla de Datos Experimentales]. La columna
(15) se calcula con las fórmulas de la humedad relativa y la de presión de
vapor.
Para aumentar el flujo de aire indicado en la [columna (6) de la Tabla de
Datos Experimentales] se abre manualmente la compuerta situada en el ojo
del ventilador hasta alcanzar en la escala del rotámetro el valor deseado del
aire alimentado (buscar la compuerta en el video de este equipo)