Caracterización experimental del arrastre en torres de refrigeración

Résumé

La Tesis Doctoral realizada tiene su origen en la necesidad de caracterizar el arrastre emitido desde torres de refrigeración. Esta necesidad parte de las implicaciones medioambientales asociadas con el agua emitida desde estos equipos. El elemento determinante en la cantidad de agua arrastrada es el separador de gotas. En este sentido se han estudiado distintos aspectos relacionados con la presencia de los separadores de gotas en la sección de salida de las torres de refrigeración. Por una parte, se ha estudiado experimentalmente la influencia que tienen seis configuraciones de separadores en la cantidad de agua emitida. Dado que ninguna de las técnicas descritas en la bibliografía supera al resto en todo el rango de medidas, se han seleccionado dos de las recogidas en la normativa internacional, la del Balance Químico y el Papel Hidrosensible. Se ha adecuado la metodología de ensayo para reducir la incertidumbre y se han comparado los resultados. Se ha comprobado como los resultados obtenidos con ambas técnicas son del mismo orden, si bien, las mayores discrepancias se encontraron en las situaciones con menor cantidad de agua arrastrada. Se ha valorado la influencia que tiene la presencia de los separadores en el equipo, estudiando experimentalmente el comportamiento termodinámico de la torre de refrigeración. Se ha comprobado la diferente magnitud de la Característica Termodinámica de la torre con la instalación de los distintos separadores de gotas para las mismas relaciones de flujo másico de agua y aire. Esto suministró la evidencia de que la presencia de un separador de gotas influye en los coeficientes de transferencia de masa y energía, y no sólo en el flujo másico de aire. Con los resultados experimentales obtenidos se construyeron correlaciones en la forma propuesta por Ashrae, que han sido validadas con resultados experimentales para la temperatura de salida del agua de la torre. Además, se ha establecido un criterio de selección para separadores de gotas. Para valorar la implicaciones medioambientales que tiene el arrastre, se ha desarrollado un modelo numérico para la simulación de la dispersión y deposición del arrastre. Para su validación se ha empleado información relativa a la evolución del penacho y los niveles de deposición obtenida de la bibliografía. Una vez validado el modelo numérico, se ha estudiado la influencia de la temperatura ambiente, la humedad específica y la temperatura de las gotas de agua en la sección de salida de la torre utilizando como variables respuesta el nivel de deposición y el área afectada por la torre. El modelo validado mostró la fuerte influencia que tiene la temperatura seca del aire ambiente, siendo más débil el efecto de humedad específica del aire ambiente y temperatura de salida del agua de la torre.