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8/18/2019 Tesis presentación.docx

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NIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FA STINO

SÁNCHEZ CARRIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

TÍTULO DE TESIS

“EVALUACIÓN TÉCNICA DE PARÁMETROS PARA LA

ESTANDARIZACIÓN TERMODINAMICA DE LAS TORRES DEENFRIAMIENTO DE LA REFINERÍA DE CAJAMARQUILLA”

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO QUÍMICO

PRESENTADO POR:

DANIEL FREDY ESPÍRITU VERGARA

ASESOR:

ING. MANUEL JOSÉ JIMÉNEZ ESCOBEDO

UACO ! PER"

MARZO #$%&


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DEDICATORIA

Dedico este trabajo a mis padres que siempre me han

acompañado y brindado su soporte durante los retos que

he asumido en mi vida cumpliendo mis sueños, son los

que me motivaron cuando pensaba que todo se

terminaba.

A ustedes padres míos les agradezco con todo mi

corazón el esfuerzo que han realizado por mí y de igual

manera a mis hermanos que siempre me fortalecieron en

las decisiones que tome.


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Daniel spíritu !ergara


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INTRODUCCIÓN

"as m#quinas y los procesos industriales dentro de una industria, generan grandes

cantidades de calor que deben de ser continuamente disipados para que estas

m#quinas y equipos operen de forma eficiente y continua. Aunque este calor es

normalmente transferido para su enfriamiento, haciendo fluir un volumen de agua por

estos, el rechazo final luego del enfriamiento va siempre a la atmosfera, acompañado

por alguna forma de intercambio de calor.

$eneralmente para poder disipar el calor de todos los equipos y procesos que lo

requieran se usan grandes cantidades de agua, elevando de esta manera la

temperatura del agua y disminuyendo la temperatura de los equipos y procesos, esta

cantidad de agua a usar dentro del enfriamiento de equipos o etapas productivas

depende del tipo de industria a analizar, y para ello es necesario que el sistema

recircule dicha cantidad de agua aprovech#ndola nuevamente dentro de la etapa

productiva debido a que la demanda del agua podría ser e%cesiva y costosa.

Dicho reaprovechamiento del agua caliente como nueva fuente de enfriamiento dentro

del sistema son conocidos como TORRES DE ENFRIAMIENTO DE AGUA, cuyo

objetivo es e%traer el calor del agua a trav&s del contacto directo con el aire

proporcionado por diferentes mecanismos conocidos como ventiladores o sopladores

Dada la gran necesidad de poder disipar el calor que se pueda generar dentro del

proceso productivo, es de vital importancia determinar la eficiencia o rendimiento

t&rmico que una torre de enfriamiento dentro de una planta pueda entregar a la etapa

productiva cumpliendo con las especificaciones químicas, de agua de enfriamiento, y

físicas, temperatura adecuada para disipar una carga t&rmica determinada permitiendo

determinar las variables m#s relevantes e impactantes dentro del sistema de

enfriamiento.


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CAPÍTULO I

ASPECTOS GENERALES

%.% ANTECEDENTES

"as m#quinas y los procesos industriales son grandes generadoras de

inmensas cantidades de calor que debe ser continuamente disipado para que

los equipos contin'en operando de forma eficiente y continua. ()*+ ooling

-echnologies, //01

"a característica de dichos procesos es que muchos de ellos requieren

indefectiblemente el empleo de alg'n mecanismo eficaz para disipar el calor

que estos generen y uno de estos dispositivos son las denominadas torres de

enfriamiento, cuya finalidad es e%traer el calor del agua a trav&s del contacto

directo con el aire (2uan 3anuel 4obledo, /51. 6na torre de enfriamiento

consiste en una red de intercambiadores de calor, que por lo general son los

equipos a enfriar, y bombas en circuitos abiertos o cerrados y adicional a esto

se introduce agua dentro del sistema para reponer las p&rdidas del proceso

haciendo que el rendimiento t&rmico de las torres de enfriamiento jueguen un

papel importante en la operación de los sistemas a ser enfriados. (outure,

/5/1

n el presente trabajo se desarrollar# una evaluación de las variables

que afectan al sistema de enfriamiento para evaluar los par#metrostermodin#micos típicos relacionados a una torre de enfriamiento, tomando

como referencia y base de datos de la 4efinería de ajamarquilla de la

compañía !otorantim 3etais.


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%.# IDENTIFICACIÓN

Actualmente los sistemas de enfriamiento que usan agua del medio

ambiente como un fluido de enfriamiento son los m#s usados a nivel industrial

en donde se generan grandes cargas t&rmicas y las torres de enfriamiento de

agua son el medio m#s económico para recuperar el agua y volverla al proceso

bajo par#metros característicos del agua de enfriamiento.

n el *er' e%isten diversas industrias, debido a la riqueza en recursos

naturales que presenta, siendo la minería uno de los rubros que tiene un mayor

impacto en la economía del país resaltando entre ellas la 4efinería de

ajamarquilla de la compañía !otorantim 3etais (!3231, la cual se ubica en

el tercer puesto a nivel mundial como productora de zinc refinado.

n las instalaciones de !323 e%isten sistemas de refrigeración con

agua conocidas como torres de enfriamiento las cuales tienen como función

principal la de asegurar la refrigeración centralizada de las aguas de

enfriamiento de diversos equipos de la planta especialmente de las secciones

tales como7 sección productora de #cido sulf'rico, el #rea de producción de

polvo de zinc, las compresoras para la producción de aire industrial e

instrumental y dentro del #rea de hidrometalurgia, electrometalurgia y en mayor

proporción del #rea de pirometalurgia.

*or su gran importancia como soporte para garantizar el proceso

productivo las torres de enfriamiento que se ubican dentro de la refinería

!323 deben de cumplir con aspectos de calidad físico, químico y biológico

asegurando el abastecimiento de un agua de buena calidad para los equipos

que utilizan esta agua como medio de enfriamiento.

"a complejidad del agua como fuente de enfriamiento, debido a su

variable termodin#mica, desde el punto de vista molecular, permite ser un buen

recurso para generar energía como un adecuado recurso para enfriamiento de

sistemas generadores de calor y es en este 'ltimo que ha despertado inter&s

para el uso eficiente de recursos energ&ticos renovables, de esta manera

encontrando oportunidades de ahorro y optimización de la termodin#mica del

enfriamiento del agua mediante el uso de un gas que se encuentra en el

ambiente, el aire.


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"a b'squeda de esta optimización y ahorro energ&tico se logra a trav&s

de un an#lisis termodin#mico del sistema de enfriamiento, torres de

enfriamiento, en las cuales se pueden involucrar diversos par#metros tale como

rango, acercamiento, efectividad, la relación de la mezcla agua 8 aire,temperatura del agua de enfriamiento, temperatura de bulbo h'medo, humedad

relativa, 9umero de 6nidades de -ransferencia (9-61 y otros t&rminos.

-odos los t&rminos mencionados se pueden traducir como un an#lisis

de la performance de la torre de enfriamiento que implica en realizar una

an#lisis termodin#mico para poder entender las variables que afectan al

rendimiento del sistema de enfriamiento, el impacto que tiene en la calidad del

agua y, si se requiere una, modificación de algunas partes mec#nica para

posteriormente para lograr un est#ndar dentro de la operación garantizando así

el óptimo rendimiento de las torres de enfriamiento en cualquier &poca del año.

%.' FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

%.'.% P()*+,- /,0,(+

:"a evaluación de los par#metros termodin#micos de la torre de

enfriamiento permitir# estandarizar la operación de enfriamiento del agua,

seg'n las condiciones operacionales actuales;

%.'.# P()*+,- ,12,34543)

:ste an#lisis termodin#mico podr# indicarnos si las torres de

enfriamiento est#n trabajando bajo la base t&rmica del diseño original o esta

subdimensionada y en qu& medida la manipulación de las variables

operacionales afectan la termodin#mica del proceso;

%.6 JUSTIFICACIÓN

l desarrollo de este trabajo permitir# ampliar las nociones teóricas

adquiridas de termodin#mica, fenómenos de transferencia de masa, calor y

herramientas computacionales como complemento del desarrollo profesional

de un ingeniero químico, permitiendo predecir el comportamiento de un sistema

en particular en donde ocurren cambios de estado, equilibrio m#sico 8

energ&tico y termodin#mico, específicamente en los sistemas de enfriamiento

debido a su amplio uso dentro de la industria nacional y mundial.


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6n an#lisis general de estos sistemas permitir# evaluar el rendimiento

t&rmico, o de capacidad de enfriamiento, de una torre de enfriamiento y

establecer una estandarización de aquellos par#metros que puedan ser

manejables a nivel operacional.%.7 OBJETIVOS

%.7.% O*8,94) G,0,(+

4ealizar un estudio t&cnico de los par#metros operacionales de la torre

de enfriamiento efectuando un an#lisis termodin#mico de las torres de

enfriamiento para su estandarización.

%.7.# O*8,94)1 ,12,3;543)1

< Analizar el comportamiento t&rmico de los sistemas de enfriamiento a partir

de los par#metros operacionales rutinarios< Determinar el rendimiento de t&rmico para cada uno de los sistemas de

enfriamiento a evaluar.< Analizar la influencia del factor de "e=is en la transferencia de masa y calor

en un proceso de evaporación de la torre de enfriamiento.< Determinar el an#lisis e%erg&tico de las torres de enfriamiento para evaluar

la calidad de la energía perdida dentro del proceso de evaporación< >mplementar una serie de procedimientos y mejoras que permitan optimizar

la estandarización de las operaciones de las torres de enfriamiento dentrode las instalaciones.


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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

#.% INTRODUCCIÓN

%isten muchos tipos de torres de enfriamiento, estas torres de

enfriamiento pueden ser de tiro natural o mec#nico y el flujo del agua puedepresentarse en corriente cruzada, contracorriente o combinado. "os principios

de una torre de enfriamiento son presentados por 2hon ?ensley ()*+ ooling

-echnologies, //01, en donde se presenta los principales enfoques a nivel de

instalación, operación y mantenimiento de una torre de enfriamiento.

n las torres de enfriamiento, el aire y el agua son mezclados para

proporcionar una transferencia de calor entre estos dos elementos que

interact'an dentro una torre, bas#ndose fundamentalmente en la psicometría

del aire ya que este principio es el que rige el an#lisis de la transferencia de

calor en las torres, el cual se da en dos formas7 la transferencia del calor

sensible del agua al aire y la transferencia del calor latente por la evaporación

del agua y la suma de estos dos calores resulta en la transferencia total de

calor la suma de ambos t&rminos e%presados en el cambio de entalpia en la

fase de la masa ("eeper, 50@51.

tra parte fundamental para el an#lisis e%haustivo de una torre de

enfriamiento es la transferencia de masa, Bconocido como fuerzas impulsoras,

que es la diferencia entre la presión de vapor del agua y las fases del aire.C

(3oreira, //01.


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hristie 2. $eanopolis, 500@, indica que Bel an#lisis de la transferencia

de calor y masa dentro de un sistema de enfriamiento permite establecer

detalles del diseño real, mediante procedimientos iterativos de ensayo y errorC,

que no fueron establecidos en su concepción para poder de una forma u otraestandarizar par#metros operacionales en el punto óptimo que garantizando

una estabilidad termodin#mica traducida en rendimiento t&rmico de las torres

de enfriamiento, que soport#ndose bajo principio termodin#micos, permitan

adecuarse a las condiciones actuales de diseño.

Actualmente el los an#lisis termodin#micos en sistemas de enfriamiento

son de vital importancia en una planta porque permiten encontrar el

rendimiento real de una torre de enfriamiento y comprobar la carga t&rmica de

trabajo que este presenta, Bdando facilidades en poder encontrar variables

operacionales f#cil de manipular para establecer una buena performance en

rendimiento t&rmico de estos sistemasC. ($oyal, Eebruary F /51

#.# TORRES DE ENFRIAMIENTO

#.#.% F(43)


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"as torres de enfriamiento seg'n indica )*+ ooling -echnologies,

//0 Bson usadas en aplicaciones industriales para remover calor del agua que

recorre un circuito o red de intercambiadores de calor y bombas en circuitos

abiertos o cerrado, adicionando agua dentro del sistema para reponer aguapara las perdidas inherentes del proceso.C

F4/. #.%: E1?


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purgada es compensada con agua fresca de reposición (31 que compensa las

p&rdidas por evaporación, el agua que sale con el aire y las purgas dentro del

sistema que puedan e%istir.C

#.#.# T42)1 =, T)((,1 =, E05(4-4,09)

"as torres de enfriamiento son diseñadas y fabricadas de diferentes

maneras, con numerosos tamaños y modelos disponibles para cada uno de los

tipos, haciendo que sus ventajas y limitaciones puedan ser de vital importancia

desde la perspectiva del uso, la clasificación de las torres de enfriamiento de

acuerdo a lo indicado por )*+ ooling -echnologies (//01 se realiza en tres

formas7

a. aracterizado por el mecanismo de enfriamiento.b. aracterizado por el flujo del aire.c. aracterizado por el tipo de relleno.

#.#.#.% Caracterizadas por el mecanismo de enfriamiento

#.#.#.%.% Atmosférica

De acuerdo con la definición realizada por )*+ ooling -echnologies,

//0, Beste tipo de torres de enfriamiento no utilizan un dispositivo mec#nico

(ventilador1 para generar un flujo de aire a trav&s de la torre, las torres

atmosf&ricas derivan su flujo de aire por la inducción natural (aspiración1C. "a

Eig. ., la torre esta provista de un rociador a presión distribuyendo el agua

dentro del sistema poniendo en contacto las gotas del agua (generadas por

el rociador1 con el flujo del aire producto de la inducción natural, estas torres

solo pueden ser aplicadas en tamaños pequeños.


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F4/. #.#: T)((, =, ,05(4-4,09) 9-)15(43 @SP C))+40/ T,30)+)/4,1 #$$.

tro tipo de torre atmosf&rica son las -orres ?iperbólicas de tiro

natural que son m#s confiables y previsibles respecto a su rendimiento

t&rmico, este tipo de torre son usadas especialmente en las centrales

nucleares. ()*+ ooling -echnologies, //01

F4/. #.': T)((, =, ,05(4-4,09) 42,(*>+43 @SP

C))+40/ T,30)+)/4,1 #$$.

#.#.#.%.# Mecánico

Denominadas de esta forma debido a que en su interior pueden tener

uno o m#s dispositivos mec#nicos (ventiladores1 para poder garantizar la

fluidez de un volumen determinado de aire a trav&s de la torre, ayudando de

esta forma a que el rendimiento t&rmico de la torre tienda a una mayor

estabilidad y se vea afectado por pocas variables psicom&tricas comparadas

con las torres atmosf&ricas. ()*+ ooling -echnologies, //01


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F4/. #.6: T)((, -,3H043 @SP C))+40/ T,30)+)/4,1 #$$

6na de las principales características de estas torres es las velocidades

elevadas del aire de ingreso y de bajas velocidades en la salida, en

consecuencia son muy susceptibles a la recirculación de aire caliente.

Dichas torres seg'n la ubicación del dispositivo mec#nico pueden ser de dos

tipos diferentes que de acuerdo a la clasificación de )*+ ooling

-echnologies, //0, el primero de ellos denominado Bde tiro forzado porque

se fuerza el ingreso del aire por la parte inferior mediante un ventilador o

soplador y el segundo inducido debido a que en la parte superior se ubica un

ventilador que retira el aire caliente induciendo a la aspiración de un flujo de

aire para poder producir el intercambio de calorC.

#.#.#.# Caracterizadas por el flujo de aire

#.#.#.#.% Contraflujo

6na torre es a contraflujo porque el flujo de aire es en sentido vertical

desde la parte inferior de la torre hacia la parte m#s alta donde se ubican los

rellenos y el flujo de agua va en sentido descendente ocurriendo de esta

forma el intercambio de calor. (*anjeshahi, //@1

#.#.#.#.# Contraflujo

)e denomina flujo cruzado Bdebido a que el sentido de flujo del aire

tiene una configuración tal que atraviesa el relleno de la torre de forma

horizontal atravesando de esta manera la caída del agua, así el agua para

ser enfriada es inicialmente pasada por aspersores por la parte superior de

la torre para así disminuir la presión dentro del sistema.C (Alba !eranay Díaz

orrales, //01


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F4/. #.7: F+


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#.#.#.'.# Relleno de salpiqueo

l uso de este tipo de torres en general es limitada para los procesos

donde se permiten las altas temperaturas en el agua, alta concentración de

contaminantes o sólidos en el agua de recirculación que puedan obstruir una

superficie de transferencia de calor. (4óbelo, //@1

#.#.' P(9,1 =,


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ventiladores deben ser de una capacidad de soporte de efectos corrosivos del

ambiente en la que el ventilador trabajara.

#.#.'.'R,++,0)

)eg'n la definición de 4óbelo (//@1 Bel relleno es uno de los

componentes m#s importantes de una torre de enfriamiento debido a su

habilidad para promover tanto el #rea de mayor contacto y el m#%imo tiempo de

contacto entre el aire y el agua determinando la eficiencia de la torre.C De esta

forma el relleno tambi&n promueve ese contacto de aire 8 agua mientras

impone en lo menor posible la restricción al flujo del aire.

#.#.'.6E+4-40=)(,1 =, /)9

"a importancia de estos eliminadores de gota es retener las gotas de

agua que se generan por el uso de los rellenos evitando así que estas gotas de

agua se vayan con la corriente del aire de salida, diferenciando de las gotas

formadas por la saturación del aire con vapor de agua o con la condensación

de este vapor su uso es de vital importancia en el diseño de una torre de

enfriamiento debido a que seg'n el criterio de )*+ ooling -echnologies

(//01 Bestos eliminadores de gota remueven el agua arrastrada por la

descarga del aire que genera un cambio brusco en la dirección del aireC.

#.#.'.6P,(1401

)on aspas instaladas al ingreso del aire para controlar las salpicaduras

de agua yIo para promover un flujo uniforme de flujo de aire a trav&s del

relleno.

l propósito es retener el agua circulante dentro del límite de la torre,

así como ecualizar el flujo de aire dentro del relleno. ()*+ ooling

-echnologies, //01


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#.#.6 F39)(,1 =,(1)1 2(


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proceso al cual servir#, siendo su dimensionamiento proporcional a la carga

t&rmicaC.

"a carga t&rmica impuesta en una torre de enfriamiento (K-6Ih1 est#

determinado por los galones de agua por minuto ($*31 que son recirculados

en el proceso, multiplicado por el n'mero de grados Eahrenheit que el proceso

eleva la temperatura del agua circulada, dado por la ecuación establecida por

)*+ ooling -echnologies (//017

Carga Térmica=GPM ∗8.33∗60∗ R∗C p (2.1)

Donde7

$*37 irculación del agua en galones por minuto

@.LL7 Densidad del agua en libras por galón

47 4ango de diferencia entre las temperaturas del agua caliente y agua fría

C p 7 apacidad calorífica del agua en BTU / ( lb∗° F )

#.#.6.6R,34(30 2)( + 5)(- =, + 9)((,

uando la circulación del viento encuentra obstrucción de cualquier

clase, el camino normal del viento es interrumpido cre#ndose una zona de

presión reducida en el lado por donde sopla el viento creando así la

obstrucción.

9aturalmente, el viento intentara de llenar estos vacíos por medio de la

ruta m#s corta. )i la obstrucción es alta y estrecha, el viento compensara por el

flujo del aire a trav&s de los lados verticales y si la estructura opuesta del viento

es largo y relativamente bajo, el camino o ruta m#s r#pida para igualar la

presión es sobre el tope de la torre y de forma descendiente. ()*+ ooling-echnologies, //01

l resultado es un incremento en la entalpia del aire de ingreso,

degradando la performance t&rmica de la torre.

#.#.6.6 V,+)34== =, =,13(/ =,+ 4(,


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"a velocidad de descarga del aire bajo cualquier condición atmosf&rica

dada y la masa de descarga del vapor de una torre de enfriamiento crecer#n

dependiendo de la energía cin&tica impartida por el ventilador y de la energía

almacenada en la masa de vapor de salida de la torre que seg'n )*+ ooling-echnologies (//01 esto es debido a que Blas dos energías (la energía cin&tica

impartida por el ventilador y la carga t&rmica de la torre1 cambian a energía

potencial debido a la elevación de la torreC.

"a dirección en la que la masa de vapor viajara depender# de la

velocidad, la dirección y las características psicom&tricas del viento que se

encuentre en la salida del cilindro del ventilador.

F4/. #.: @ E5,39) =, + ,+)34== =,+ 4,09) ,+)34== =, =,13(/ @* C)-2(34>0 =,+2)9,034+ =, (,34(30 =, 3


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stos cuatro problemas requieren de conocer como esta químicamente

el agua para que se pueda controlar de acuerdo a la composición química que

el agua pueda presentar en las condiciones de trabajo. (9A" ompany,

//01

"os problemas de corrosión, incrustación, ensuciamiento y crecimiento

microbiano no pasan de forma aislada, esto pueden ocurrir de forma

simult#nea y cada uno puede influenciar o incluso causar los dem#s

problemas.

9A" ompany (//01 define que la interrelación natural de esos

cuatros problemas de las torres de enfriamiento en t&rminos de un tri#ngulo

(Eig. .@1.

F4/. #.: I09,((,+34>0 ,09(, +)1 3


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< M9,(4+ 1


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K-M "aboratories (50N1, dice que Bla química del agua de

enfriamiento, par#metros de operación, y factores de diseño b#sico afectan a la

incrustación del sistemaC, indicados como7

< C)03,09(34>0: l incremento de pequeñas cantidades de

componentes solubles debido a la evaporación de la torre de

enfriamiento.< C-*4) =, 2: "a separación de del carbonato equilibrado del

agua, causando el incremento del p?.< F


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ste índice est# basado en el p? de saturación (p?)1 del aL en el

agua. "a definición del p?) es el p? en el que el agua dada es saturada

con carbonato de sodio (6nited )tates *atente nP LL/FK, //Q17

LSI = pH − pH Sat (.1

pH Sat = pK 2− pK SC + p [ Ca ]+ p [ Alk ]+5 p f m (.L1

Donde7

K 2 7 onstante de disociación del #cido carbónico.

K SC 7 *roducto de solubilidad.

Ca 7 antidad de calcio en molesFgI".

Alk 7 Alcalinidad del agua, eqFgI".

f m 7 oeficiente de actividad de las especies que interact'an.

"a información obtenida con el ")>, es listada en la -abla 9R .5

V+)( I0=4334>0

>)" S /

Agua no saturada con respecto a carbonato de

calcio (CaCO3 ) O este tipo de agua posee

tendencia de eliminar l#minas de CaCO3

presentes que protegen algunas tuberías y equipos.

>)" T / Agua considerada neutralO no e%iste formación de

incrustaciones ni eliminación de las mismas.

>)" U / Agua muy saturada con CaCO3 O es muy

probable la formación de incrustaciones.

T*+ #.%: I09,(2(,934>0 =, (,1


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l Vndice de 4yznar tambi&n marca la tendencia a la precipitación o la

disolución de aL. )e ha utilizado durante años, a veces con buenos

resultados. Debido a su car#cter semiFempírico, puede resultar menos

fiable que el índice de saturación de "angelier. (2. H. 4yznar, 50W01. RSI =2 pH Sat − pH (.W1

"a data obtenida del índice de 4yznar (4)>1, es listada en la -abla

9R .

V+)( =, RSI I09,(2(,934>04)> U 0./ Agua muy corrosivaJ.Q S 4)> S 0./ Agua fuertemente corrosivaJ./ S 4)> S J.Q )ignificantemente corrosiva

N./ S 4)> S J./ "igeramente corrosiva e incrustanteQ./ S 4)> S N./ "igeramente incrustanteW./ S 4)> S Q./ Euertemente incrustante

T*+ #.#: I09,(2(,934>0 =, (,10 =,+ /


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uso com'n por el uso de compuesto clorados tanto como el cloro gas (l1 e

hipoclorito de sodio (9al1C.

#.'.6 C(,34-4,09) *4)+>/43) ,0 ,+ /


27/122

F4/. #.: I09,((,+34>0 ,09(, +)1 3


28/122

• Aire ?'medo7 s la mezcla binaria de aire y vapor de agua en

diferentes proporciones, el cual es conocido como el aire

atmosf&rico

• Aire saturado7 s el aire que contiene la m#%ima cantidad de vapor

de agua en su composición.

con G -ojo (50J1 definen que la psicometría es la ciencia que estudia las

propiedades termodin#micas del aire h'medo, cuyas propiedades implican

humedad absoluta, humedad relativa, humedad porcentual, densidad, volumen

especifico, calor específico, entalpia.

#.6.%.% P(,14>0 =, 2)( =, /0 2(34+

"a presión de vapor es la presión de un sistema cuando el sólido o

líquido se hallan en equilibrio con su vapor. (con G -ojo, 50J1

Pv¿=10(

8.07131− 1730

(T +233.426 ) ) (.Q1

*ara la presión parcial7

Pv= P v¿−0.5 (T BS−T BH ) (.N1

#.6.%.#


29/122

presión de vapor a la misma temperatura, representada en porcentaje. (hristie

2. $eanopolis, 500@1

"= P v

P v¿

(.@1

#.6.%.6


30/122

#.6.%.C+)( ,12,34543) =,+ /1 -,=)

con G -ojo (50J1, define al calor especifico como Bel calor que hay

que suministrar 5 Yg. de gas y al vapor que contiene para elevar 5R su

temperatura, manteniendo constante la presiónC7

C g=0.24+0.46 (.51

#.6.%. E09+24 =,+ /1 -,=)

con G -ojo (50J1, definen que la entalpia humeda Bes la suma del

calor sensible de 5 Yg de gas, y el calor latente de vaporización del vapor que

contiene a la temperatura a la que se refieren las entalpias.

&G=(0.24+0.46) T +597.2 (.5L1

#.6.%. T,-2,(9


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#.6.# EL DIAGRAMA PSICOMETRICO

#.6.#.%L 3(9 2143)-9(43

6na carta psicom&trica, con G -ojo (50J1 Bes una representación

gr#fica de las ecuaciones analíticasC indicadas en el punto .W.5, de esta

manera la carta psicom&trica es una gr#fica que es trazada con los valores de

las ecuaciones ya mencionadas, por lo tanto, Alba !eranay Díaz orrales

(//01 Bla carta psicom&trica puede basarse en datos obtenidos a la presión

atmosf&rica normal al nivel del mar o puede estar basada en presiones

menores que la atmosfera, sobre el nivel del mar.C

"a figura .5/, muestra un gr#fico psicom&trico a una presión constante

de JN/ mm ?g, del cual 2uarez de )ousa e )ilva (//01 describe que Bel eje de

las abscisas indica las temperaturas del termómetro en RC, que Blado derecho

de la figura corresponde al eje de las ordenadas donde se ubica la razón de la

mezcla aireFagua e%presado en gramos de vapor agua por ilogramo de aire

secoC y mientras que en el Blado izquierdo del diagrama se ubica la presión del

vapor de agua e%presado en mm ?gC.


32/122

F4/. #.%$: R,2(,1,0934>0 =,+ =4/(- 2143)-9(43) =,+ 4(, -,=). @J


33/122

• Humedad relativa7 s la línea que coincide con el punto de estado, y si

es que no lo hiciese se realiza una interpolación visual• Porcentaje de mezcla7 A partir del punto de estado se traza hacia la

derecha una paralela al eje de las temperaturas del bulbo seco.• Presión de vapor 7 A partir del punto de estado se traza hacia la

izquierda hacia las escalas de presión de vapor una paralela al eje de

las temperaturas de bulbo seco, haciendo una lectura en mm ?g o

milibares.• Entalpia7 A partir del punto de estado, se traza una línea paralela a las

líneas que parten de la escala de la entalpia, donde se lee el n'mero de

Ycal por Yg de aire seco.• Volumen específico7 n el punto de estado se puede determinar el valor

del volumen específico del aire seco. uando este no coincida con las

líneas trazadas en el gr#fico, se efect'a una interpolación visual

determinando el n'mero de metros c'bicos de aire por Yg de aire seco.

n la figura .55, se ilustra como un ejemplo, cómo es posible determinar los

diferentes valores de las propiedades psicom&tricas del aire h'medo

conociendo los valores de otras propiedades no alineadas.

F4/. #.%%: R,2(,1,0934>0 =,+ 2


34/122

l proceso de enfriamiento del agua es una transferencia de calor y

masa por contacto directo entre los medios actuantes, como el que tiene lugar

en las torres de enfriamiento del agua. 3arin, livan, G )anroman (500L1, en

condiciones normales de operación de operación de las torres de enfriamiento,Bel @/ al 0/\ de la transferencia de calor es por vaporización o transferencia de

masa (calor latente1C.

De este modo a medida que el agua desciende de la parte superior de

la torre, el agua se va enfriando mientras que el aire en su recorrido va

incrementado el contenido de vapor de agua lo cual se manifiesta por una

aumento de la temperatura del bulbo h'medo, en otras palabras mayor

humedad relativa y si ocurriese un aumento de la temperatura de bulbo seco

del aire tambi&n se ver# incrementado el calor sensible de la mezcla.

n la figura .5/ se aprecia que las líneas de entalpia constante del aire

h'medo coinciden pr#cticamente con las líneas de temperatura de bulbo

h'medo constante, por lo cual el cambio de temperatura de bulbo h'medo

pone de manifiesto la magnitud de la transferencia de calor durante el proceso

de enfriamiento.

n la figura .5, se puede representar los componentes

correspondientes al calor latente y al calor sensible transferidos durante el

proceso de transferencia de masa y calor de esta manera 2uan 3anuel

4obledo (/51 muestra como que para Buna misma cantidad de calor total

transmitido (evoluciones de la curva AFK y FK1, cantidad de agua evaporada

puede ser muy variableC.


35/122

F4/. #.%#: R,2(,1,0934>0 2143)-9(43 =, + 9(015,(,034 =, 3+)( -1 ,09(, + -,3+

=, 4(, /


36/122

n la conservación de la energía o primera ley de la termodin#mica de

acuerdo con Yotas (500Q1, e%iste una Bpropiedad e%tensiva, energía interna (61,

tal que un cambio en su valor dada por un sistema que no est# en marcha por

el calor (]1 hecho en el sistema y el trabajo hecho (H1 por el sistema durantecualquier cambio de estado.C

'−( =) U (.5Q1

Donde7

) U =U fi*al−U i*icial (.5N1

*ara el caso m#s general de un sistema en movimiento, de acuerdo con lo

establecido por Yotas (500Q1, Bel cambio en la energía cin&tica ( ) + k 1 y la

energía potencial ( ) + P 1 deben de ser adicionados al cambio de la energía

interna ( ) U 1C, dentro de la ecuación .5Q, así de forma general el balance

de energía es7

'−( =) + (.5J1

Donde7

) +=) U +) +k +) + P (.5@1

]ue denotado en forma infinitesimal la ecuación .5J seria7

,'−,( =-+ (.501

n general, la región de control de un sistema puede interactuar

t&rmicamente con un n'mero de depósitos de energía t&rmica y pueden ser

muchas corrientes de materia entrante y saliente de la región de control y a un

enfoque termodin#mico la e%presión e%tendida de la ecuación .50 para un

sistema de control se e%presaría de acuerdo a la ecuación ./7


37/122

^ que resumida para los sistemas estacionarios y flujos estacionarios, se tienen

condiciones de7

(́ CS=0 .- + CS

-t

=0 / ḿ!=ḿi

De acuerdo con Yotas (500Q1, Ba los principios de la primera ley de la

termodin#micaC aplicados en la ecuación ./ y con las condiciones

establecidas puede quedar en7

(.51

#.7.# S,/


38/122

De esta manera puede indicarse que la entropía es una medida de la

BindisponibilidadC de la energía interna. (Yotas, 500Q1.

Aplicando el postulado de entropía en un an#lisis termodin#mico de unsistema macroscópico, el sistema requiere una evaluación cuantitativa del

cambio de entropía del sistema.

uando el sistema solo consiste en una sustancia compresible en un

estado de equilibrio cualquiera de sus propiedades independientes pueden ser

usadas para determinar una tercera propiedad, de la siguiente manera (3or#n

G )hapiro, //W17

U =U ( S 0 % ) (.1

-U =( , U , S )% -S+(, U

, % )S -% (.L1

Donde se define la temperatura y la presión como7

T =( , U , S )% P=−(,U

, % )S (.W14eemplazando en la ecuación .L7

-U =T-S− P-% (.Q1

Acomodando la ecuación .Q y dividiendo entre -, se obtiene finalmente7

(.N1

Einalmente para sistemas que se comporten como un gas perfecto, se integra

la ecuación .N, dejando la el cambio específico en la entropía7

(.J1


39/122

#.7.' P(403424)1 9,(-)=40H-43)1 2+43=)1 + 4(,

#.7.'.%B+03, =, ,09()2;

l calor es una transferencia de energía debido a la dispersión,

entonces la entropía necesariamente fluye dentro del sistema como un flujo de

calor y así una cantidad de entropía es generada de forma inevitable dentro del

sistema en la dirección de la transmisión de calor.

Yotas (500Q1 indica que Bla suma de la entropía de ingreso y la entropía

generada deben ser almacenadas o fluir una parte fuera del sistemaC y de esta

manera la ecuación de balance de entropía específica (cuación .N1 puede

ser e%presada de la siguiente forma7

(.@1


40/122

]ue para una condición de estado estacionario se asume que no hay

entropía almacenada así como energía almacenada. *or lo tanto, el balance de

entropía de la ecuación .@, se convierte en7

(.01

#.7.'.#B+03, =, ,,(/;

"a e%ergia es el trabajo m#%imo teórico que puede desarrollar un

sistema, al pasar de su estado termodin#mico inicial de equilibrio con sus

alrededores o medio ambiente de referencia. (Yotas, 500Q1

De esta manera se puede diferenciar que si bien la energía es una

medida de la cantidad, la e%ergia es una medida de la calidad de la energía.

*or lo tanto un balance de e%ergia es un m&todo que emplea los

principios de conservación de la masa, energía y entropía, y así como la

energía, la e%ergia de una corriente de masa dada, _, que de acuerdo a lo

resumido por Yotas (500Q1 esta Bpuede ser dividido en distintos componentes

de acuerdo al efecto que este puede tener, efecto cin&tico, potencial, físico oquímicoC.

1 =1 K +1 P+1 P&+1 0 (.L/1

"a ecuación .L/, muestra la interacción de los dos primeros principios

de la termodin#mica con el medio que lo rodea para un volumen de control

dado que puede escribirse de la forma general7

(.L51

*ara la mezcla de aire y agua Yotas (500Q1 ignora que Bla energía

cin&tica y potencial debido a que visto desde un nivel microscópico este cambio

es mínimoC, encontrado la ecuación definitiva del balance de e%ergia definida

para tanto para el aire, Bel cual es tratado como un gas ideal por su

comportamientoC, y el agua con su vapor.


41/122

*ara el aire, por ser un gas ideal e introduciendo la e%presión obtenida

de la ecuación .J7

21 P&air=(&1−&2 )−T 0(C p ln

T 1

T 2− ´ Ra ln

P1

P2 ) (.L1

21 0air=´ RaT 0 (1+1.608Gi ) ln( 1+1.60801+1.608Gi ) (.LL1

*ara el agua7

2 1 P&3at!r=( &−&0 )−T 0 ( S−S0 ) (.LW1

21 03at!r

= 1

PM H 2O

( ǵ H 2O( l ) 4 ǵ H

2O (v ))+ ´ R3T 0 ln

P1

P0 (.LQ1

)intetizando la ecuación .L5, en7

1 = 2 ( 1 P&air+1 P&3at!r+1 0air+1 03at!r) (.LN1

#.& TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR

hristie 2. $eanopolis (500@1, indica que el an#lisis de la transferencia

de masa y calor se realiza Bdesde un punto de vista microscópicoC en donde la

entalpia transferida en Bla interface aire 8 agua es asociada a la transferencia

de masa realizada por la diferencia de concentración del vaporC.

"a transferencia de masa y calor entre el aire y el agua dentro de una

torre de enfriamiento empacada se muestra en la Eig. .5L.


42/122

F4/. #.%': V419 -3()13>243 =, 2(9, =, 243) @P08,14 #$$

"a característica de la transferencia de masa y calor de las torres de

enfriamiento pueden ser determinadas por las ecuaciones de conservación de

energía y masa donde el modelo del sistema de transferencia de calor y masa,

el sistema a modelar se debe de regir a ciertos pasos a asumir, sugeridos por

*anjeshahi (//@17

5. "a transferencia de calor y masa a trav&s de las paredes de la

torre hacia el ambiente es insignificante.. "as velocidades de flujo del aire seco y el agua son constantes.L. "as temperaturas del aire y el agua son uniformes en toda la

sección de la torre.W. "a temperatura no tiene influencia en los coeficientes de

transferencia de calor.Q. "as p&rdidas de agua por las canaletas es despreciable.N. "as #reas de interface para la transferencia de calor y masa son

iguales.

#.&.% B+03, =, -1 ,0 ,+ (,++,0)

l balance de masa a nivel macroscópico dentro del relleno y

cambiando L1 y G1 por los valores de " y $ respectivamente, de

acuerdo a las asunciones realizadas por *anjeshahi (//@17

L+-L+GG1

= L+G (G1

+- G1) (.LJ1

4eordenando la ecuación .LJ7

-L=G- G1 (.L@1

#.&.# B+03, =, ,0,(/; ,0 ,+ (,++,0)

l balance de energía dentro del relleno en la Eig. .5L7

L & L+ L- & L+- L - & L+G- &G= L & L+G &G+G- &G (.L01

onsiderando la tasa de evaporación dentro del relleno apro%imadamente cero7

-L≅0 (.W/1


43/122

L-& L=G-&G (.W51

?allando la línea de operación del sistema de enfriamiento7

(.W1

(.WL1

onocido como la línea de operación del sistema de enfriamiento.

#.&.' B+03, =, 3+)( -1

De acuerdo con ?asan G )ir&n (//1 Bel balance de calor entre el airey el agua en la interfase de la masa est# representado por la suma del calor

sensible y el calor latenteC7

- 'G=- 'S!*+- ' Lat (.WW1

Al representar la ecuación .WL, de forma individual como7

- 'G=G- &G (.WQ1

- 'S!*=5 G -A (T i−T G ) (.WN1

- ' Lat =6 L 78 (i9 −G) -A (.WJ1

De la ecuación .5L, podemos e%presarlo en forma general como7

&G=C gT + 78 (.5L1

Despejando el valor de -, la ecuación .5L, se simplifica a7

(.W@a1

(.W@b1

Agrupando las ecuaciones .WQ, .WN, .WJ y .W@, la e%presión representada

de la ecuación .WW se reduciría a7


44/122

(.W0a1

(.W0b1

(.Q/1

n la ecuación .Q/, se introduce el t&rmino del factor de "e=is que de

acuerdo con el estudio de ?asan y )ir&n (//1 y un trabajo previo de

Yloppers y Yroger (//Q1, se puede interpretar como7

(.Q51

Arreglando la ecuación .Q/, se obtendría finalmente la ecuación de la

transferencia de masa y calor del sistema de enfriamiento7

(.Q51

Dentro de la ecuación .Q, la e%presión dA, puede definirse, de acuerdo con

Yloppers y Yroger (//Q1 como7

-A=aA-: (.QL1

Donde la densidad superficial a es la superficie de contacto del empaque

por unidad de volumen del empaque (mF51 y A es el #rea frontal del empaque,

resultando finalmente la ecuación .Q7

(.QW1

l factor de "e=is (¿f ) o relación de "e=is presente en la ecuación

.QW, puede ser definida como una relación de las velocidades de transferencia

de calor y masa en un proceso evaporativo.

l factor de "e=is, de acuerdo al estudio realizado por Yloppers y

Yroger (//Q1 es representado adimensionalmente y es igual a la proporción


45/122

del n'mero de transferencia de )tanton (St ) y el n'mero de transferencia de

masa de )tanton ( St m ) , donde7

St = 5 G

#; C g (.QQ1

St m=6 L

#; (.QN1

¿f = St

St m=

5 G

6 L C g (.QJ1

"a ecuación .QW, con la analogía realizada en la ecuación .QJ puede

deducir a que el factor de "e=is puede ser igual a la unidad, seg'n el desarrollo

conocido como la ecuación de 3erel, así como tambi&n puede ser un valor

distinto a la unidad cuyo desarrollo ha sido propuesto por *oppe (//Q1.

De acuerdo con Yloppers y Yroger (//Q1, la diferencia entre la

ecuacion de 3erel y el desarrollado por *oppe (//Q1 difieren poco seg'n el

enfoque de !alentín del lmo Duarte (/5L1 y basandose en que el enfoque de

*oppe (//Q1 es mas relevante cuando se va a realizar el estudio de la

perfomance del relleno.

Debido a que e%iste un pequeña diferencia entre las ecuaciones

desarrolladas por *oppe (//Q1 y 3erel (en el analisis de la perfomance de la

torre de enfriamiento, entonces la ecuacion de 3erel dentro de la e%presion de

la ecuacion .QW, se asume que el valor del factor de "e=is es igual a la unidad7

¿f =1 (.Q@1

4educiendo la ecuación .QW a la e%presión7

(.Q01

(.N/1

"a ecuación .N/, en un trabajo realizado por 3anuel 2os& 2im&nez

scobedo (500N1, se inserta la e%presión de coeficientes globales en la


46/122

ecuación .W/ dentro de la ecuación .N/ y debido a que la entalpia del gas es

una función de la temperatura del líquido ( T L 1 se obtiene la e%presión7

(.N51

6 G a=6.72∗(G< )0.75

(.N1

#. ANALISIS TERMODINAMICO EN SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO

l an#lisis termodin#mico de los sistemas de enfriamiento ha sido un

trabajo realizado por muchos investigadores y autores de diferentes libros para

mejorar o construir nuevos sistemas de enfriamiento a nivel industrial.

3uchos trabajos de an#lisis termodin#mico se han realizado para

investigar la performance de torres de enfriamiento, de esta forma tambi&n el

an#lisis termodin#mico de un sistema de enfriamiento se enfoca en evaluar

bajo un enfoque desde la primera y segunda ley de la termodin#mica enfocada

en estos tipos de sistemas.

Debido a las irreversibilidades que acompañan a todo los sistemasreales, es necesario evaluar todas las ecuaciones descritas p#rrafos arriba, que

incluyen las ecuaciones psicom&tricas y las ecuaciones termodin#micas, así

como las ecuaciones de transferencia de masa y calor para poder así disponer

de par#metros para comparar el comportamiento real con el que se alcanzaría

en condiciones ideales, de hecho para lograr esto es llevar a un

comportamiento isoentropico conocida como eficiencia energ&tica mientras que

se introduce un nuevo termino conocido como eficiencia e%ergetica que

indicara la forma en que la energía ser# usada, debido a las irreversibilidadesdel proceso.

#..% E5434,034 9,(-)=40H-43

n t&rminos generales, la eficiencia energ&tica se e%presa como la

relación entre la transferencia real de energía y la m#%ima transferencia de

energía posible7


47/122

==T L

2

−T L1

T L2

−T BH (.NL1

#..# E5434,034 ,,(/,943

De acuerdo con la definición realizada por 3or#n G )hapiro (//W1, la

eficiencia de la segunda ley, es la medida de p&rdidas por irreversibilidades

propia del proceso, e%presado como7

(.NW1

l valor de las e%ergias evaluadas son de referentes al ingreso del agua

de retorno y al agua de reposición, consideras como entradas, mientras como

salidas son consideradas las evaluaciones de las e%ergias el agua de salida y

la evaporación


48/122

#. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE LA REFINERIA

DE CAJAMARQUILLA

#..% E-2+,) 3)0=434)0,1 =, 5


49/122

@

@*

F4/. #.%6 @ @*: V419 =, +1 9)((,1 =, ,05(4-4,09) =,+ 1419,- %&$ =, + (,540,(; =,

C8-(?


50/122

@

@*

F4/. #.%7 @ @*: V419 =, +1 9)((,1 =, ,05(4-4,09) =,+ 1419,- '#$ =, + (,540,(; =,

C8-(?


51/122

#..# C(39,(;19431 =, +1 9)((,1 =, ,05(4-4,09)

#..#.%A(->0 =, + 9)((, =, ,05(4-4,09)

"a envoltura de las balsas de las torres de enfriamiento de tanto de los

sistemas 5N/Y y L/Y son de forma paralelepípedo y constituye un cajón

rodeando al sistema de dispersión de agua, el sistema de 5N/Y est# constituido

por seis celdas y el sistema L/Y por tres celdas.

"as paredes interiores suben hasta el nivel superior del sistema de

distribución de agua asegurando la separación entre celdas adyacentes,

ubicando en cada de las celdas de las torres del 5N/Y un orificio para la

instalación de del moto ventilador, mientras que las torres del sistema L/Y se

ubican por encima del sistema de distribución.

#..#.#B+1 =, 9)((, =, ,05(4-4,09)

Debajo del armazón construido se ubica la balsa de recepción de agua

enfriada, construida en hormigón y situadas perpendicularmente a las entradas

del aire enlazadas y las balsas de cada una de las torres de enfriamiento al

igual que el armazón tiene una división en celdas las cuales se unen mediante

compuertas cada una de ellas para que de esta forma se mantenga un nivel de

balsa.

Adicional a las cone%iones e%istentes entre cada una de las celdas,

e%iste una compuerta principal dentro del sistema que permite enlazar los

sistemas 5N/Y y L/Y para que en caso de haber problemas de nivel de balsa

en uno de los sistemas se puedan unir garantizando la operatividad de las

torres de enfriamiento.

#..#.'S419,- =, =419(4*0 =, /


52/122

m#%imo de gotas de agua con la finalidad de asegurar la mayor superficie de

contacto de aire 8 agua. )obre este sistema de distribución de agua se ubican

los separadores de gotas los cuales impiden el agua hacia el e%terior.

#..#.6M)9) ,094+=)(,1

"os moto ventiladores de los dos sistemas (el 5N/Y y el L/Y1 comprenden7

• 6n h&lice con paletas poli&ster, con un #ngulo de inclinación de las

palas regulables en parada o condiciones ambientales permitiendo una

adaptación a las características del circuito aerodin#mico en los límites

de la potencia del motor.

• 6na transmisión para el motor reductor.• l sistema 5N/Y cuento con un ducto con rejillas para proteger al lado

de la aspiración (por ser una torre de tiro forzado1• n ambos sistemas el ventilador 8 motor 8 reductor est#n fijados sobre

un soporte en hormigón e%terno al ducto.

#..' C)0=434)0,1 =, =41,) 1419,-

"as condiciones t&cnicas de diseño de los sistemas 5N/Y y L/Y fueron

considerados de la siguiente forma7

*ar#metro -orre5N/Y -orre L/Yaudal LJ5/ mLIh WQJQ mLIh

-emp. Agua de ingreso LLR WNR

-emp. Agua de salida QR JR

?umedad relativa NJ\ @J\

-emp. Kulbo h'medo /R LR

*erdida por evaporación 5.Q\ .@\

4eposición [email protected] mLIh J/.L mLIh

9umero de ventiladores N L


53/122


54/122

CAPÍTULO IIIMATERIALES Y MÉTODOS

'.% MODELAMIENTO DEL SISTEMA

'.%.% B+03, =, -9,(4+,1

"a forma esquem#tica de una torre de enfriamiento puede

representarse como se presenta en la Eig. L.57

F4/. '.% E1?


55/122

Balance de aire: *ara el balance de aire se asume que el flujo m#sico del aire

de ingreso y salida es el mismo y no se ve afectada su composición, (con G

-ojo, 50J1, es decir7

G1=G2=G (L.51

Balance de agua: De acuerdo a la Eig. L.5, se establece las entradas y las

salidas dentro del sistema, y como se considera que el volumen de

acumulación dentro del sistema es igual a cero, el balance de agua solo ser#

en estado estacionario, (hristie 2. $eanopolis, 500@1, por lo que en forma

matem#tica se establecería como7

L2+G

1G

1

+ L3= L

1+G

2G

2

+ L4 (L.1

)iendo la masa de recirculación igual durante toda su trayectoria en la torre7

L1= L

2= L (L.L1

4eemplazando L.5y L.L en la ecuación L.7

L+G G1+ L3= L+G G 2+ L4 (L.W1

L3=G (G2−G1)+ L4 (L.Q1

ambiando variables y reemplazando en la ecuación L.Q7

G ( G2−G 1)= + (L.N1

L3= ++ L

4 (L.J1

Balance de dureza: )e realiza un balance de materiales del agua de

reposición ( > L3 1 y del agua de la purga ( > L4 1 y como en la evaporación la

dureza c#lcica dentro del sistema no es vol#til, la ecuación L.J, se podría

reducir a la siguiente e%presión7

L3 > L3= L4 > L4 (L.@1


56/122

L3= L

4

> L4

> L3

(L.01

Despejando el valor de L3 dentro de la ecuación L.J7

L4

> L4

> L3

= ++ L4 (L.5/1

Definiendo en así el ciclo de concentración en una torre de enfriamiento como7

C =

> L4

> L3 (L.551

*ara obtener los valores de la purga y reposición en la torre7

L3= +

C −1 (L.51

L4= +$ C

C −1 (L.5L1


57/122

'.%.# B+03, =, ,0,(/;

l balance de energía se basa en el primer principio de la

termodin#mica, la cual se e%presa como7

(./1

Dentro del sistema de enfriamiento se realiza las siguientes consideraciones,

(con G -ojo, 50J17

'r=0 / (́ =0 (L.5W1

stas consideraciones se basan a que en las torres de enfriamiento no se

realiza trabajo ( (́ =0 1 y el sistema no necesita una fuente e%terna de calor

para conservar su energía ( 'r=0 1.

Adem#s los tipos de energía cin&tica ( C i 1 y potencial para ( g + ? ! 1

pueden ser despreciables debido que el cambio de energía cin&tico y potencia

es bajo en comparación con la energía que intercambia el sistema7

(L.5Q1

De acuerdo a la Eig. L.5, la ecuación L.5Q, se convierte en7

(L.5N1

)ustituyendo los valores de las ecuaciones L.5 y L.L en la ec.L.5N7


58/122

G$&G1

+ L $ & L2

+ L3$ & L

3

=G $&G2

+ L $& L1

+ L4$ & L

4 (L.5J1

rdenando la ecuación L.5J7

L$ (& L2−& L1 )+ L3 $ & L3=G $( &G2−&G1 )++ L4 $ & L4 (L.5@1

>ntroduciendo el valor de la ecuación L.Q dentro de la ecuación L.5@7

(L.501

Donde el calor disipado del sistema es7

'-i


59/122

F


60/122

F


61/122

l c#lculo de la e%ergía para el aire, est# definido de acuerdo con la ecuación

.L5, como7

2 1 P&=

(&1−&2

)−T 0

(C p ln

T 1

T 2− ´ R a ln

P1

P2

) (.L51

1 P&G1−1 P&G

2=(&G

1−&G

2)−T 0[C p ln T G 1T G 2− ´ R a ln

PG1

PG2 ] (L.L/1

Agua

*ara

1 P&L1

7

1 P& L1=(& L1−&0)−T 0 ( S L1−S0 ) (L.L51

*ara 1 P&L2 7

1 P& L2=(& L2−&0)−T 0 ( S L2−S0 ) (L.L1

*ara1 P&L3 7

1 P&L3

=(& L3

−&0 )−T 0 (S L

3

−S0 ) (L.LL1

*ara 1 P& L4 7

1 P&L4

=(& L4

−&0 )−T 0 (S L

4

−S0 ) (L.LW1

B+03, =, ,09()2; ?


62/122

De las igualdades de las ecuaciones L.5, L. y L.Q, la ecuación L.LN se reduce

a7

(L.LJ1

Aire

l aire al ser una mezcla de gases dentro de la atmosfera, pueden ser tratados

como gases ideales y el cual puede ser representado de acuerdo con +iano,

^ongqi, G Mhenyan (/5L17

(L.LJ1

*or lo tanto la e%presión 1 0G2−1 0G1 de la ecuación L.LJ, se puede

interpretar de acuerdo con la ecuación L.L@.

Agua

)eg'n Yotas (500Q1 la interacción de la e%ergia química tanto del agua y su

vapor puede ser representada de la siguiente7

1 0 L i= 1

´ PM H 2O

( ǵ H 2 O( l ) 4 ǵ H 2 O( v ))+ ´ R T 0 ln P0

Pv Li (L.L01

"as cuales representadas para cada una de las corrientes de salida de agua

seg'n la Eig. L.L, pueden ser representados como7

*ara 1 0 L2 7

1 0 L

1

= 1

´ PM H 2O

( ǵ H 2O( l ) 4 ǵ H

2O (v ))+ ´ RT 0 ln

P0

PvG2

(L.W/1

*ara 1 0 L101 0 L3 y 1 0 L4 7

1 0 L1= 1

´ PM H 2 O( ǵ H 2 O( l ) 4 ǵ H 2 O (v ) )+ ´ R T 0 ln

P0

PvG1

(L.W51

*or lo tanto la e%ergia química para este tipo de sistemas representada por la

ecuación L.LJ se vería reducida a los siguientes t&rminos7


63/122

G [ 1 0G1−1 0G2+(G2−G1 ) 1 0 L3 ]+ L [1 0 L2−1 0 L1 ] (L.W1

'.# APLICACIÓN DEL MODELO

'.#.% CH+3>.

"as ecuaciones que van a representar el c#lculo de las variables psicom&tricas

son las siguientes7

'.#.%.% P(,14>0 =, 2)(:

Pv¿

=10(8.07131− 1730(T +233.426 ) )

(.Q1

'.#.%.# P(,14>0 2(34+:

Pv= P v¿−0.5 (T BS−T BH ) (.N1

'.#.%.'


64/122

'.#.%.6


65/122

"a información recolectada de los flujometros %$$6FIT y %$$'FIT,

pertenecientes al sistema de enfriamiento 5N/Y, y los flujometros #$$FIT

y #$$FIT, perteneciente al sistema L/Y.

Así como los an#lisis realizados de dureza dentro de cada uno de los

sistemas con el equipo port#til ANNA I '%, son evaluados de forma puntual

medidos a horas de la mañana y a la temperatura puntual la cual es

representada en el A9+ 5.

"os resultados de cada uno de los datos obtenidos y los c#lculos que se

realizan est#n representados en el A9+ L, con las ecuaciones L.N, L.55,

L.5 y L.5L descritas previamente en el A*>-6" >>>.

"as ecuaciones mencionadas del balance de masa y energía se pueden

resumir en7

'.#.#.%E30 2( ,+ 3H+30:

+=G ( G2−G1 ) (L.N1

'.#.#.# E30 2( ,+ 3H+30:

C = > L

4

> L3

(L.551

'.#.#.' E30 2( ++( ,+ /0:

L3= +

C −1 (L.51

'.#.#.6 E30 2( ++( ,+ /


66/122

'-i= /0+( >− >0 ) ( /1− /0 )( >1− >0 ) (L.WQ1

'.#.' T,(-)=40H-43 =,+ 1419,-

l desarrollo de la termodin#mica del sistema se focaliza principalmente en el

c#lculo de par#metros importantes como la entropía y la e%ergia del proceso de

enfriamiento, de acuerdo a nuestro caso de estudio, el c#lculo de las variables

de balance de masa y calor que permiten evaluar de esta forma una mejor

performance de nuestro sistema de enfriamiento.

*ara el balance de entropía y e%ergia, emplearemos los datos de las tablas del

A9+ L y W, las cuales se emplearan en las siguientes ecuaciones7

'.#.'.% E30 =, ,09()2; /,0,(= ,0 ,+ 1419,-

(L.W1

'.#.'.# E30 /,0,(+ =, *+03, =, ,,(/;

1 =[ (1 P& )¿−(1 P& )OUT ]+[ (1 0 )¿−(1 0 )OUT ] (L.Q1

'.#.'.' E30 =, *+03, =, ,,(/; 5;143


67/122

(L.01

'.#.'.6 E30 =, *+03, =, ,,(/; 5;143 2( ,+ 4(,

1 P&G1−1 P&G

2=(&G

1−&G

2)−T 0[C p ln

T G1T G2

− ´ Ra ln PG1 PG2 ] (L.L/1

'.#.'.7 E30 =, *+03, =, ,,(/; 5;143 2( ,+ /


68/122

1 0 L

2

= 1

´ PM H 2O

( ǵ H 2O( l ) 4 ǵ H

2O (v ))+ ´ RT 0 ln

P0

PvG2

(L.W/1

*ara 1 0 L101 0 L3 y 1 0 L4 7

1 0 L2= 1

´ PM H 2 O( ǵ H 2O( l ) 4 ǵ H 2 O (v) )+ ´ R T 0 ln

P0

PvG1

(L.W51

n el A9+ Q se pueden encontrar las tabulaciones y los resultados

obtenidos de las ecuaciones mencionadas en el punto L..L

'.#.6 E30 =, *+03, =, -1 3+)(

"a ecuación general del balance de masa y de calor dentro de un sistema

de enfriamiento7

:= GS

6 G a∫

- &G

(&i9 −&G ) (.N51

*uede ser representada de forma separada como Altura de las 6nidades de

-ransferencia (?-6 por sus siglas en ingl&s1 e%presada en metros y el 9'mero

de 6nidades de -ransferencia (9-6 por sus siglas en ingl&s1 sin unidades

(con G -ojo, 50J17

HTU = GS

6 G a (L.WN1

TU =∫ - &G

(&i9 −&G ) (L.WJ1

*or lo tanto otra forma de e%presar la altura total del relleno de puede darse de

acuerdo a la e%presión propuesta por con G -ojo (50J17

:= HTU ∗ TU (L.W@1

*or otro lado la integral propuesta dentro de la ecuación .N5 puede ser

desarrollada num&ricamente por el m&todo de )impson 5IL ()teven hapra y


69/122

4aymond anale, 50@@1, debido a la precision que este representa para las

integrales definidas ()hah G 4athod, /517

(L.W01

n el A9+ N se pueden encontrar los resultados obtenidos de las

ecuaciones mencionadas en el punto L..W así como el desarrollo de la integral

con la ecuación L.W0.

# E5434,034 9(-43 ,,(/,943

"as ecuaciones de eficiencia t&rmica mostradas en la parte .J.5 muestran

las ecuaciones para determinar la eficiencia t&rmica del sistema, en función de

la temperatura de del líquido de ingreso y salida y el bulbo h'medo, y la

eficiencia e%ergetica, como relación de la e%ergia del agua de entrada y salida

de la torre con relación a la e%ergia destruida dentro del sistema de

enfriamiento.

"as ecuaciones involucradas para el c#lculo de la eficiencia tanto t&rmica como

e%ergetica son representadas en las ecuaciones .NL y .NW7(.NL1

(.NW1


70/122

CAPITULO IVINGENIERÍA DEL PROCESO

6.% DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO

6.%.% D4/(- /,0,(+ =,+ 2()3,1) =, ,190=(434>0 9,(-)=40H-43

6na de las disciplinas que estudia la mejor performance de una flujo de

proceso dentro del #rea de la ingeniería es la gestión de procesos o conocido

por sus siglas en ingles K*3 que es un enfoque de la ingeniería y la

administración que busca mejorar el proceso con esfuerzos colaborativos tanto

de las unidades de negocio y el mundo de la ingeniería.

l diagrama general del flujo del proceso representado con el uso de la

herramienta Kizagi *rocess 3odeller .J asegura la información concisa y los

pasos que ha de seguir para desarrollar las ecuaciones y que variables claves

son necesarias manipular, medir y calcular para asegurar un correcto

desempeño de lo desarrollado en la investigación propuesta. "a representación

gr#fica del diagrama de flujo, en la Eig. W.5, sigue el lineamiento de la

implementación del programa 3) (3anufacturing %ecution )ystem1 dentro

de la refinería de ajamarquilla como mejoramiento de sus sistemas 4*.


71/122

F4/. 6.% D4/(- /,0,(+ =, 5+


72/122

F


73/122

F


74/122

6.# TERMODINÁMICA DEL PROCESO

$eneralmente hablando de termodin#mica del proceso de enfriamiento

en una torre de enfriamiento, hace referencia a la humidificación del aire, lacual es realizada por medio del contacto del aire con el agua líquida con la

finalidad de conllevar al aire a su m#%ima humedad. (*erry, 50@W1

"a humidificación que ocurre dentro del proceso de enfriamiento

termodin#micamente se conoce como ?umidificación.

n la humidificación humidificación del aire para el enfriamiento del

agua es un proceso temodinamico que incurre en interpretar cada uno de los

puntos de cambio dentro de la carta psicom&trica, tal y como esta

representada en la Eig. W.W.

F4/. 6.6. E05(4-4,09) =,+ /


75/122

` es la entalpia del aire que ingresa a la torre, la cual es medida a la

temperatura del bulbo h'medo -=. "as líneas representadas por la unión de los

puntos K es la diferencia de entalpias al comienzo del proceso de enfriamiento,

conocido como fuerza impulsora inicial.

"a recta D que es la recta de operación del aire y cuya pendiente es igual

al cociente "I$, mientras que los segmentos D y E que se muestran son

segmentos au%iliares que se obtienen proyectando el punto de salida del aire sobre

la curva del agua y bajando el eje horizontal donde se encuentra con la temperatura

del bulbo h'medo de salida del aire.

3ientras que las curvas de operación, curva AK, se especifica por las

temperaturas de entrada y salida del agua en la torre que de acuerdo con el

diagrama son las temperaturas -5 y -.

s de vital importancia saber que las ecuaciones desarrolladas en los

apitulo >> y apitulo >>> nos dan la el #rea encerrada entre la curva de saturación y

la recta de operación, dicha est# delimitada por los puntos AKD que representa la

capacidad para la transferencia de calor del agua al aire y es lógico que para

ma%imizar esta #rea solo podemos aumentar la diferencia de entalpias del aire y del

agua debido a que las temperaturas e%tremas vienen fijadas por las condiciones

del proceso.

6na observación de la figura es que puesto que la fuerza impulsora es la

diferencia de entalpia, en esta disposición a la entrada el aire m#s frio se encuentra

en contacto con el agua m#s fría obteniendo la m#%ima diferencia de entalpias y por

lo tanto un intercambio m#s eficaz.

)eg'n 4odríguez (//01 indica que Bsi aumenta la temperatura del agua, la

recta de operación se e%tiende m#s, es decir, la posición del punto D se desplaza

hacia la derecha, debido al aumento en la temperatura de bulbo h'medo. Asimismo

los valores de temperaturas de entrada y salida del agua a la torre se desplazan


76/122

hacia la derecha dichos valores y haría que aumente el rango y la apro%imaciónC. l

aumento que se verifica en el valor de la integral de la ecuación .N5 es del orden

\ por cada 5R de aumento de temperatura del agua por encima de L@R.

apitulo !

ostos de peración

ostos de implementación

osto Keneficio


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A9+)

A.5 3-D"$>A D" "6"

A.5.5 *ar#metros psicom&tricos

"os c#lculos de los par#metros psicom&tricos tales como la presión de vapor de agua dentro del aire a temperatura de bulbo seco y h'medo, la presión

parcial que ejerce el vapor de agua en el aire, la humedad absoluta,

humedad porcentual, volumen h'medo, capacidad calorífica h'meda,

entalpia h'meda, entropía h'meda, temperatura de rocío son realizadas

empleado las ecuaciones correspondientes en el apítulo >>, implementando

la metodología siguiente para poder encontrar cada uno de los valores

mostrados en las tablas de datos obtenidos, tomando como referencia la

primera fila de cada uno de las tablas.


78/122

i on los par#metros medidos de temperatura de bulbo seco y h'medo

del aire de ingreso calculamos la presión del vapor de agua dentro del

aire con la ecuación .Q.*ara la presión de vapor a temperatura de bulbo seco7

Pv¿=10

(8.07131− 1730(T +233.426 ) )

Pv¿=10

(8.07131− 1730(32.6+233.426 ) ) Pv¿=36.8mmHg

*ara la presión de vapor a temperatura de bulbo h'medo7

Pv¿

=10(8.07131− 1730(26.8+233.426 ) ) P

v

¿=26.4 mmHg

ii l c#lculo de la presión de vapor a temperatura de bulbo h'medo

permitir# calcular la presión parcial del vapor de agua en el aire, de esta

manera empleando la ecuación .N, podemos determinar la fracción de

vapor de agua dentro del aire7

Pv= P v¿−0.5 (T BS−T BH ) (.N1

Pv=26.4−0.5 (32.6−26.8 ) Pv=23.5mmHg

iii Debido a que la humedad absoluta es función de la presión total de

trabajo del sistema y de la presión parcial calculada, representada por la

ecuación .J, la humedad es representada de la siguiente manera7

=´ PM H

2O

´ PM Air!∗( Pv PT − P v ) (.J1

=18.02

28.97∗( 23.5760−23.5 ) =0.0198

Kg H 2O

Kg A S

iv *ara determinar la humedad relativa, se usa la ecuación .@ la cual es la

relación entre la presión parcial del vapor de agua, calculada en el

enciso b, y la presión de vapor a la temperatura del bulbo seco7


79/122

"= P v

Pv¿∗100 (.@1 "=

23.5

36.8∗100 "=63.9

v "a humedad porcentual es calculada aplicando la ecuación .0 de la

siguiente manera7

" P= Pv Pv

¿ ( P− Pv¿

P− Pv ) (.01 " P=63.9 (760−36.8760−23.5 )

" P=62.7

vi l c#lculo del volumen h'medo del aire, representado por la ecuación

.55, es calculada de la siguiente manera7

% H =( 1´ PM Air!+ ´ PM H

2O )( ´ R (T +273) PT ) (.551

% H =( 128.97 +

18.02 )(0.082∗(32.6+273 )

760 )

% H =0.8925 m3

H 2O Kg A S

vii "a capacidad calorífica del aire h'medo o denominada capacidad

calorífica h'meda, que mediante la ecuación .5, puede ser

desarrollada como7

C g=0.24+0.46 C g=0.24+0.46∗0.0198 C g=0.249 Kcal

Kg℃

viii l c#lculo de la entalpía h'meda del aire se desarrolla con la aplicación

de la ecuación .5L de la siguiente manera7


80/122

&G=(0.24+0.46) T +597.2 (.5L1

&G=(0.24+0.46∗0.0198 )32.6+597.2∗0.0198

&G=19.94 Kcal

Kg A S

i% "a temperatura de rocio es calculado con la ecuación .5W7*rimero tenemos que convertir la presión parcial que esta e%presada en

mm?g a *a.

Pv=23.5∗101325

760 Pv=3133.1 Pa

Aplicando la ecuación .5W

T =243.12∗ln Pv−1559.72

24.035−ln Pv (.5W1

T =243.12∗ln (3133.2 )−1559.72

24.035−ln (3133.2 ) T =24.9℃

% "os valores psicom&tricos del aire de salida de las torres deenfriamiento, tanto del sistema 5N/Y y L/Y, son calculados de la misma

manera siguiendo la secuencia empleada en el punto i hasta el punto i%.

A.5. Kalance de masa y energía

i Al tener los par#metros definidos para el sistema como el agua de

ingreso a la torre de enfriamiento, tomando como ejemplo el sistema

5N/Y, las durezas del agua de reposición y del agua dentro de la balsa

de la torre así como el caudal del agua de reposición. )e procede a

calcular con el uso de la ecuación L.N la cantidad de agua evaporada

producto de la interacción entre el agua y el aire.


81/122

?allamos la densidad del aire h'medo a la salida de la torre con la

ecuación .5/

#=

(1+ )∗ P´ R∗(T +273 )∗(1+1.6078∗) (.5/1

#= (1+0.0356 )∗101325

287.055∗(39.7+273 )∗(1+1.6078∗0.0356 ) #=1.106

Kg

m3 A S

Einalmente hallando la evaporación dentro del sistema deenfriamiento7

+=G (G2−G1 ) (L.N1

+=2719.98∗1.106 (0.0356−0.0198 ) +=47.53 m3

&

ii ?allando los ciclos de concentración para el sistema de enfriamiento,

con la ecuación L.55, se tiene7

C = > L

4

> L3

(L.551

C =486.9 ppmCaC O3

198.5 ppmCaC O3C =2.5

iii *osteriormente se calcula la cantidad de agua necesaria para reponer en

el sistema de enfriamiento.

L3= +

C −1 (L.51

L3= 47.53

2.5−1 L3=32.69

m3

&

iv "a purga necesaria para mantener la estabilidad de los ciclos de

concentración puede estimarse mediante la ecuación L.5L.

L4= +$ C

C −1 (L.5L1


82/122

L4=47.53 $2.5

2.5−1 L4=80.19

m3

&

v n el balance de energía, puede calcularse con la ecuación L./ de lasiguiente forma7

'-i


83/122

1 P& L1=(& L1−&0)−T 0 (S L1−S0 ) (L.L51

1 P& L1=(33.23−25.04 )−298.15 (0.1149−0.0878 )

1 P& L1=0.1073 Kcal

Kg

1 P& L2=(& L2−&0)−T 0 (S L2−S0 ) (L.L1

1 P& L2=(41.61−25.04 )−298.15 (0.1419−0.0878 )

1 P& L1=0.4313 Kcal

Kg

1 P&L3=(& L3−&0 )−T 0 ( S L3−S0 ) (L.LL1

1 P& L2=(32.63−25.04 )−298.15 (0.1129−0.0878 )

1 P& L1=0.0915 Kcal

Kg

1 P&L4=(& L4−&0 )−T 0 ( S L4−S0 ) (L.LW1

1 P& L2=(33.23−25.04 )−298.15 (0.1149−0.0878 )

1 P& L1=0.1073 Kcal

Kg

alculando la entropía física de la interaccion del aire, con el uso de la

ecuación L.L/7

1 P&G1−1 P&G

2=(&G

1−&G

2)−T 0[C p ln T G1T G2− ´ Ra ln

PG1

PG2 ] (L.L/1


84/122

(&G 1−&G 2)=(19.938−31.423 )

T 0

[C p ln T G

1

T G2−´ Ra ln PG

1

PG 2 ]=298.15[

1.004ln 32.639.7−

0.069ln 36.79754.316 ]

1 P&G1−1 P&G2=54.316 Kcal

Kg

4emplazando los valores obtenidos de las ecuaciones L.L/, L.L5, L.L,

L.LL y L.LW, en la ecuación L.07 +>!r f


85/122

1 0G= ´ RaT 0 (1+0.0572 ) ln(1+0.03181+0.0572 )+0.0572∗0.5867

1 0G=0.0685∗298.15∗0.0085=0.0190 Kcal

Kg

"a segunda parte del balance de e%ergia química se realiza al agua que

interact'a dentro del sistema de enfriamiento que e%presado para cada

una de las corrientes, ingreso, salida, reposición (maeFup1 y purga, es

resuelto de la siguiente forma7

*ara 1 0 L2 7

1 0 L

2

= 1´ PM H

2O

( ǵ H 2O( l ) 4 ǵ H

2O (v ))+ ´ RT 0 ln P

0

PvG2

(L.W/1

*ara 1 0 L101 0 L3 y 1 0 L4 7

1 0 L

1

= 1

´ PM H 2O

( ǵ H 2O( l ) 4 ǵ H

2O (v ))+ ´ RT 0 ln

P0

PvG1

(L.W51

4esolviendo la ecuación L.W/ para encontrar los valores de la e%ergia

química del agua de salida ( L1 ) 7

1 0 L2= 1

18(−56687.4 4 (−54634,3 ) )+1.98∗298.15 ln 760

41.10

1 0 L2=1614.41 Kcal

Kg

Debido a que las corrientes de agua de reposición, de retorno y la purga

est#n a temperatura ambiente y la e%ergia es una función de esta

estado dependiente de la temperatura la e%ergia química del agua para

estos tres punto es determinado por la ecuación L.W5 como7

1 0 L1= 1

18(−56687.4 4 (−54634,3 ) )+1.98∗298.15ln 760

23.50


86/122

1 0 L1=1945.61 Kcal

Kg

CORREGIR SI ES QUE LOS L% L# L' Y L6 SON DE DIFERENTES LINEAS

DEBIDO A QUE L% ES IGUAL L' Y L6 Y NO A L# ! DAR UNA REVISION FINAL

SI A SIDO TODO CORREGIDO ! OJO QUE TENGO QUE INDICAR DE QUE

FIGURA ESTOY SACANDO ESA INFORMACION FIG ..Y

A.5.W Kalance de energía y masa

i l c#lculo de la entropía dentro del sistema de enfriamiento, en este caso

de ejemplo de c#lculo 5N/Y, puede ser desarrollado por la ecuación

L.W7


87/122


88/122

A.# TABULACION DE PARÁMETROS PSICOMÉTRICOS

PARAMETROS PSICROMETRICOS DEL AIRE DE INGRESO

Eecha-K)

Ambiente

-K? Ambient

e

*resión-K)

*resión-K?

*resiónparcial

?umedad Absoluta?umedadrelativa

?umedad*orcentual

R R mm ?g mm ?g mm ?g (Yg ?I Yg A)1 (\1 (\1/5I/I/5W L.N N.@ LN.@ N.W L.Q /./50@ NL.0 N.J

/WI/I/5W L.N J.N LN.@ J.N Q.5 /./5 N@. NJ.5/JI/I/5W L/.Q @.Q L.J 0.5 @.5 /./L0 @N./ @Q.Q5/I/I/5W L.N Q.J LN.@ W.J 5. /./5J@ QJ.N QN.W5LI/I/5W L.5 0.Q LQ.@ L/.@ 0.Q /./Q5 @.Q @5.@5NI/I/5W 0.W N.N L/.J N./ W.N /.//@ @/. J0.N50I/I/5W L.N @.Q LN.@ 0.5 J.5 /./L/ JL.N J.JI/I/5W LL.N Q.J [email protected] W.J /.J /./5JW QL. Q5.0QI/I/5W L.N N.N LN.@ N./ L /./50W N.Q N5.L@I/I/5W L/.Q N.N L.J N./ W.5 /.//W JL.@ J.0/LI/LI/5W L/.Q 0.Q L.J L/.@ L/.L /./Q@ 0.@ 0.Q/NI/LI/5W L.N J.J LN.@ J.@ Q.L /./5W N@.@ NJ.J/0I/LI/5W L5.Q @.Q LW.N 0.5 J.N /./LW J0.@ J0.55I/LI/5W 0.W N.N L/.J N./ W.N /.//@ @/. J0.N5QI/LI/5W L.N W.J LN.@ L.L 50.L /./5N Q.W Q5.5@I/LI/5W L/.Q @.Q L.J 0.5 @.5 /./L0 @N./ @Q.Q5I/LI/5W L.N @./ LN.@ @.L N /.// J/.J N0.NWI/LI/5W L/.Q 0.Q L.J L/.@ L/.L /./Q@ 0.@ 0.Q

JI/LI/5W L/.Q Q. L.J W./ 5.L /./5J0 NQ. NW.L/I/LI/5W L5.Q Q.J LW.N W.J 5.@ /./5@W NL./ N.//I/WI/5W L5.Q Q.J LW.N W.J 5.@ /./5@W NL./ N.//QI/WI/5W L5.Q N.N LW.N N./ L.N /./500 [email protected] NJ./@I/WI/5W LL.N W.J [email protected] L.L 5@.@ /./5Q@ [email protected] WJ./

T*+ A.#.%: T*0 =, 2(H-,9()1 2143)-9(43)1 =,+ 4(, =, 40/(,1) +)1 1419,-1 =, ,05(4-4,09) ,0 2)31 =, ,(0). F


89/122


Eecha!ol. h'medo p ?'medo nt. ?'meda -. de rocío ntropía h'meda(mLI g A)1 (YcalIYg.R1 (YcalIYg A.)1 R (YcalIYg.Y1

/5I/I/5W /.@0Q /.W0 50.0W W.0 /.W5Q/L/WI/I/5W /.@0WQ /.Q/ /.J0 N./ /.W5Q50/JI/I/5W /.@05 /.Q5 5.0 J.0 /.W5LN05/I/I/5W /.@@0@ /.W@ [email protected] L.5 /.W5W@5

5LI/I/5W /.@0@W /.Q5 L./N @.J /.W5Q/5NI/I/5W /.@@WN /.W0 50.JQ Q.N /.W5W50I/I/5W /.@0J/ /.Q/ 5.0/ J.L /.W5QL0I/I/5W /.@05 /.W@ [email protected] .J /.W5QN/QI/I/5W /.@0/ /.W0 50.N0 W.Q /.W5W00@I/I/5W /.@@J /.W0 50.J@ Q.L /.W5LL/LI/LI/5W /.@0WJ /.Q L./@ 0. /.W5L@0/NI/LI/5W /.@0W@ /.Q/ /.0 N.5 /.W5Q5/0I/LI/5W /.@0WL /.Q5 5.@J J.N /.W5WQ/5I/LI/5W /.@@WN /.W0 50.JQ Q.N /.W5W5QI/LI/5W /.@@JQ /.WJ 5J.JW 5.N /.W5WNL5@I/LI/5W /.@05 /.Q5 5.0 J.0 /.W5LN05I/LI/5W /.@0QN /.Q/ 5.@ N.N /.W5Q@WI/LI/5W /.@0WJ /.Q L./@ 0. /.W5L@0JI/LI/5W /.@@L@ /.W@ [email protected] L. /.W5L/NL/I/LI/5W /.@@JW /.W@ 5@.@5 L.N /.W5L0Q

/I/WI/5W /.@@JW /.W@ 5@.@5 L.N /.W5L0Q/QI/WI/5W /.@@0Q /.W0 50.JL W.0 /.W5W55/@I/WI/5W /.@@00 /.WJ 5J.JW 5. /.W5QW5

T*+ A.#.#: T*0 =, +)1 2(H-,9()1 2143)-9(43)1 =,+ 4 (, =, 40/(,1) +)1 1419,-1 =, ,05(4-4,09) ,0 2)31 =, ,(0).

F


90/122


Eecha-K)

Ambiente-K?

Ambiente*resión

-K)*resión

-K?*resión parcial

?umedad Absoluta

?umedadrelativa

?umedad*orcentual

R R mm ?g mm ?g mm ?g (Yg ?IYg A)1 (\1 (\1/5I/@I/5W L.5 50./ 5.5 5N.W 5W.W /./5/ [email protected] NJ.Q/WI/@I/5W W. /./ .N 5J.Q 5Q.W /./50 N@. NJ.Q/JI/@I/5W W. 50.L .N 5N.J 5W.L /./550 NL.L N.N5/I/@I/5W .5 5@. 50.0 5Q.N 5L.J /./55W [email protected] [email protected]

5LI/@I/5W /.W [email protected] 5J.0 5Q.Q 5W.W /./5/ @/.W @/./5NI/@I/5W .5 /./ 50.0 5J.Q 5N.W /./5LJ @.Q @.550I/@I/5W L.5 /.0 5.5 [email protected] 5J.W /./5WN @.L @5.0I/@I/5W W. /.0 .N [email protected] 5N.@ /./5W5 JW.W JL.@QI/@I/5W L.5 5N. 5.5 5L.@ 5/.L /.//@Q [email protected] W@./@I/@I/5W Q. [email protected] W./ 5Q.Q 5./ /./5// Q/.5 W0.LL5I/@I/5W L.5 /./ 5.5 5J.Q 5Q.0 /./5LL JQ. JW.J/LI/0I/5W W. [email protected] .N 5Q.Q 5.Q /./5/W QQ.W QW.N/NI/0I/5W L.5 50. 5.5 5N.N 5W.J /./5L N0.N N0.//0I/0I/5W .5 50. 50.0 5N.N 5Q. /./5J JN.W JN./5I/0I/5W L.5 [email protected] 5.5 5Q.Q 5L./ /./5/@ N5.Q N/.05QI/0I/5W W. 5N. .N 5L.@ 0.@ /.//@5 WL.W W.J5@I/0I/5W .5 5J.5 50.0 5W.N 5.5 /./5/5 N/.0 N/.

T*+ A.#.': T*0 =, +)1 2(H-,9()1 2143)-9(43)1 =,+ 4 (, =, 40/(,1) +)1 1419,-1 =, ,05(4-4,09) ,0 2)31 =, 404,(0).

F


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Eecha!ol. h'medo p ?'medo nt. ?'meda -. de rocío ntropía h'meda

(mLI g A)1 (YcalIYg.R1 (YcalIYg A.)1 R (YcalIYg.Y1

/5I/@I/5W /.@QWL /.WQ 5.@L 5N.0 /.W/N/

/WI/@I/5W /.@Q@J /.WN 5L.NQ 5@./ /.W/JQ

/JI/@I/5W /.@QJL /.WQ 5L./W 5N.@ /.W/J5N

5/I/@I/5W /.@Q/N /.WQ 5.L 5N.5 /.W/QLW

5LI/@I/5W /.@WNQ /.WQ 5.5J 5N.0 /.W/L0Q5NI/@I/5W /.@QLJ /.WN 5L.N 50./ /.W/QQ

50I/@I/5W /.@QJ@ /.WJ 5W.W5 50.0 /.W/NWQ

I/@I/5W /.@N/L /.WN 5W.L@ 50.L /.W/JLQ

QI/@I/5W /.@W0N /.WW 5/.J5 55.J /.W/Q0Q

@I/@I/5W /.@QJN /.WW 5.5L 5W./ /.W/J@W

L5I/@I/5W /.@QN/ /.WN 5L.N [email protected] /.W/NLW

/LI/0I/5W /.@QQL /.WQ 5.5L 5W.J /.W/J/L

/NI/0I/5W /.@QWJ /.WN 5L./ 5J. /.W/NLN

/0I/0I/5W /.@QL /.WN 5L./5 5J.J /.W/QWQ

5I/0I/5W /.@QJ /.WQ 5.55 5Q.L /.W/N5W

5QI/0I/5W /.@Q /.WW 5/.JL 55./ /.W/N@W

5@I/0I/5W /.@W@@ /.WQ 55.WW 5W. /.W/QW

T*+ A.#.6: T*0 =, +)1 2(H-,9()1 2143)-9(43)1 =,+ 4 (, =, 40/(,1) +)1 1419,-1 =, ,05(4-4,09) ,0 2)31 =, 404,(0).

F


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PARAMETROS PSICROMETRICOS DEL AIRE DE SALIDA TORRE %&$

Eecha-K)

Ambiente-K?

Ambiente*resión

-K)*resión

-K?*resión parcial

?umedad Absoluta

?umedadrelativa

?umedad*orcentual

R R mm ?g mm ?g mm ?g (Yg ?IYg A)1 (\1 (\1/5I/I/5W L0.J LQ.Q QW.L WL. W5.5 /./LQN JQ.J JW.L/WI/I/5W LN.Q L.N WQ.J LN.@ LW.@ /./0@ JN. JQ.//JI/I/5W LN.Q L./ WQ.J LQ.N LL.L /./@Q J.0 J5.N5/I/I/5W L@. LW.@ Q/.5 W5.N L0.0 /./LWQ J0.N [email protected]

5LI/I/5W L0. LJ.W Q.0 W@./ WJ.5 /./W55 @0.5 @@.L5NI/I/5W L0.0 LW.0 QW.0 W5.@ L0.L /./LL0 J5.N J/./50I/I/5W [email protected] LJ.J Q5.Q W@.@ [email protected] /./W 0L.@ 0L.WI/I/5W L0.N LJ.5 QW./ WJ. WN /./W/5 @Q.5 @W.QI/I/5W L@.@ LQ.@ Q5.@ WW./ W.Q /./LN@ @.5 @5.5@I/I/5W LJ.Q LN.W W@. WQ.W WW.0 /./L05 0L.5 0.N/LI/LI/5W W/.L [email protected] QN.5 W0.@ [email protected] /./WN @N.@ @Q.0/NI/LI/5W LQ.@ LQ.5 WW./ W.L W /./LNW 0Q.Q 0Q.L/0I/LI/5W W/. LN. QQ.@ WW.0 W.0 /./LJ JN.0 JQ.Q5I/LI/5W L0. [email protected] Q.0 Q/.W W0.0 /./WLJ 0W.W 0W./5QI/LI/5W LJ.L LQ.J WJ.J WL.J W.0 /./LJ @0.0 @0.L5@I/LI/5W L0.Q LJ./ QL.J WJ./ WQ.J /./L0@ @Q./ @W.55I/LI/5W LJ.5 LQ. WJ. W.Q W5.N /./LN/ @@.5 @J.WWI/LI/5W LJ.L LN.@ WJ.J WN.W WN. /./W/L 0N.@ 0N.NJI/LI/5W LQ.@ LQ.N WW./ WL.Q WL.W /./LJJ [email protected] [email protected]/I/LI/5W [email protected] LN.J W0.@ WN. WQ.Q /./L0N 05.L 0/.J/I/WI/5W LJ.W LN.Q W@./ WQ.J WQ. /./L0L 0W. 0L.@/QI/WI/5W LQ.W L.J WL./ LJ./ LQ.J /./L/J @L./ @./@I/WI/5W [email protected] [email protected] Q./ Q/.J Q/.W /./WW 0N.0 0N.N

T*+ A.#.7: T*0 =, +)1 2(H-,9()1 2143)-9(43)1 =,+ 4(, =, 1+4= =,+ 1419,- %&$ ,0 2)31 =, ,(0).

F


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Eecha!ol. h'medo p ?'medo nt. ?'meda -. de rocío ntropía h'meda(mLI g A)1 (YcalIYg.R1 (YcalIYg A.)1 R (YcalIYg.Y1

/5I/I/5W /.0LQ@ /.QN L5.W LW.N /.W@@N/WI/I/5W /.05@/ /.QL J./W L5.N /.WJQ5/JI/I/5W /.05N /.QL N.Q L/.@ /.WJQ5/I/I/5W /.00J /.QQ L/.LN LW./ /.W@QQ5LI/I/5W /.0W5 /.Q@ LW.N@ LJ./ /.W005

5NI/I/5W /.0LL0 /.QQ L/.WL LL.@ /.W@QL50I/I/5W /.0W5 /.Q0 LQ. LJ.Q /.Q/5/I/I/5W /.0W50 /.Q@ LW.5N LN.N /.W0JWQI/I/5W /.0LW@ /.QJ L5.0L LQ. /.W0/W@I/I/5W /.0LW5 /.Q@ LL./5 LN. /.W0W/LI/LI/5W /.0WJQ /.Q0 LQ.@@ LJ.J /.Q/J/NI/LI/5W /.0Q /.QN L/.0 LQ./ /.W@J@/0I/LI/5W /.0L0Q /.QJ L.QW LQ.L /.W0/5I/LI/5W /.0WQ@ /.N/ LN.J [email protected] /.Q/WL5QI/LI/5W /.0L/@ /.QJ L5.J0 LQ.L /.W0/L5@I/LI/5W /.0W55 /.Q@ LL.0Q LN.Q /.W0NJ5I/LI/5W /.0@Q /.QN L5.// LW.@ /.W@J@WI/LI/5W /.0LQ /.Q@ LL.N0 LN.J /.W0NWJI/LI/5W /.0J/ /.QJ L5.J5 LQ.N /.W0/WL/I/LI/5W /.0LNN /.Q@ LL.WJ LN.W /.W0QQ/I/WI/5W /.0LW5 /.Q@ LL.55 LN.L /.W0WQ/QI/WI/5W /.05N/ /.QW J.L L.5 /.WJN/@I/WI/5W /.0WQN /.N/ LN.Q/ [email protected] /.Q/Q5

T*+ A.#.&: T*0 =, +)1 2(H-,9()1 2143)-9(43)1 =,+ 4 (, =, 1+4= =,+ 1419,- %&$ ,0 2)31 =, ,(0).

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Eecha-K)

Ambiente-K?

Ambiente*resión

-K)*resión

-K?*resión parcial

?umedad Absoluta

?umedadrelativa

?umedad*orcentual

R R mm ?g mm ?g mm ?g (Yg ?IYg A)1 (\1 (\1

/5I/@I/5W LQ.0 L5.W WW. LW.W L.5 /./JW J.N J5.W

/WI/@I/5W LQ. L5./ W.Q LL.N L5.Q /./N0 JW.5 J.0

/JI/@I/5W W5.Q @.0 Q0.@ 0.@ L.Q /./50@ L0.L LJ.W

5/I/@I/5W W/.5 LQ.Q QQ.Q WL. W/.0 /./LQW JL.J J.5LI/@I/5W [email protected] L5.L Q/.0 LW. L/.N /./N5 N/.5 [email protected]

5NI/@I/5W [email protected] L/.@ Q/.J LL. 0.W /./Q/ Q@./ QN.W

50I/@I/5W [email protected] LL./ W0.@ LJ.N LQ.5 /./L/5 J/.W N0./

I/@I/5W W/. L5.N QQ.@ LW.@ L/.Q /./N/ QW.J Q.@

QI/@I/5W W5.J L/.L N/.W L.L N.N /./N WW./ W./

@I/@I/5W [email protected] L5.@ Q/.0 LQ. L5.@ /./J N.W N/.@

L5I/@I/5W [email protected] @.J Q5.Q 0.W W.W /.//N WJ.W WQ.J

/LI/0I/5W W/.5 L/./ QQ.Q L5.J N.J /./N [email protected] WN.

/NI/0I/5W L@. LJ.5 Q/.5 WJ. WN.J /./W/J 0L. 0.J

/0I/0I/5W LJ.W L5.W W@./ LW.W L5.W /./N@ NQ.W NL.0

5I/0I/5W [email protected] @. Q5.Q @.N L.W /./50@ WQ.Q WL.J

5QI/0I/5W W5.J 0.W N/.W L/.J W.Q /.//J W/.N [email protected]

5@I/0I/5W W5.L L/. Q0.5 L.5 N.N /./N WQ./ WL./

T*+ A.#.: T*0 =, +)1 2(H-,9()1 2143)-9(43)1 =,+ 4(, =, 1+4= =,+ 1419,- %&$ ,0 2)31 =, 404,(0).

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Eecha!ol. h'medo p ?'medo nt. ?'meda -. de rocío ntropía h'meda

(mLI g A)1 (YcalIYg.R1 (YcalIYg A.)1 R (YcalIYg.Y1

/5I/@I/5W /.050 /.Q Q.W L/. /.WN00

/WI/@I/5W /.05/5 /.Q W.0W 0.0 /.WN@Q

/JI/@I/5W /.05@Q /.W0 .5Q W.0 /.WQ@N

5/I/@I/5W /.0LNJ /.QN L5.W/ LW.Q /.W@@W

5LI/@I/5W /.05@J /.Q Q.@ 0.W /.WN0/5NI/@I/5W /.05N@ /.Q5 W.Q@ @.J /.WNN@

50I/@I/5W /.0L /.QW J.NL L5.@ /.WJNJ

I/@I/5W /.0LN /.Q Q.NW 0.L /.WN00

QI/@I/5W /.0L5 /.Q/ L.0L J./ /.WNW

@I/@I/5W /.0/L /.Q Q.0Q L/./ /.WJ5

L5I/@I/5W /.055Q /.W0 5.0Q Q.Q /.WQ@L

/LI/0I/5W /.05@W /.Q/ L.QL J./ /.WNL

/NI/0I/5W /.0L@Q /.Q@ LW.5J LN.0 /.W0J@

/0I/0I/5W /.05NW /.Q Q.WL 0.@ /.WN0J

5I/0I/5W /.05/W /.W0 5.WN W.@ /.WQNJ

5QI/0I/5W /.0/W /.W0 .JN Q.N /.WN/Q

tesis presentación.docx

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