Con la capacidad de reducir el calor en un sistema por diferentes medios y rechazar el desperdicio de calor al aire libre, las torres de enfriamiento juegan un papel importante en muchos procesos industriales. Ayudan a evitar el sobrecalentamiento del sistema que puede convertirse en un desastre. Con esto en mente, es imprescindible aumentar su conocimiento de estos dispositivos gigantescos; especialmente cuando tienes que lidiar con ellos en el trabajo.

¿Qué son las torres de refrigeración de circuito cerrado?

Con respecto al mecanismo de transferencia de calor empleado, la torre de enfriamiento de circuito cerrado o simplemente el enfriador de líquido es uno de los principales tipos de torres de enfriamiento que disipan la carga de calor del fluido del proceso en el aire ambiente a través de un serpentín de intercambio de calor. Esto aísla el fluido del proceso del aire exterior, manteniéndolo limpio y libre de contaminación en un circuito cerrado y creando dos circuitos de fluido separados:

1. Un circuito externo, en el que el agua de spray circula por la batería y se mezcla con el aire exterior.
2. Un circuito interno, en el que el fluido del proceso circula por el interior del serpentín.

Principio de funcionamiento de las torres de enfriamiento de circuito cerrado

No hay contacto directo entre el agua a enfriar y el aire dentro de las torres de enfriamiento de circuito cerrado, pero se utiliza un intercambiador de calor adicional. También existen torres de refrigeración con intercambiador de calor de placas y tuberías. Las torres de circuito cerrado funcionan de manera similar a las torres abiertas, excepto que hay un serpentín intercambiador de calor dentro de la torre que separa el agua de la torre de enfriamiento del agua de enfriamiento del edificio.

Durante el funcionamiento, el agua de la torre de enfriamiento se bombea desde el depósito hasta un cabezal de rociado donde luego se rocía sobre un serpentín que contiene el agua de enfriamiento del edificio, enfriándola así. Dado que el agua de refrigeración del edificio está contenida en el serpentín, no está expuesta a la atmósfera y no está sujeta a las incrustaciones causadas por el oxígeno y la suciedad.

Diferentes tipos de torres de enfriamiento de circuito cerrado

Hay cuatro tipos principales de torres de enfriamiento de circuito cerrado.

• Enfriadores evaporativos de circuito cerrado: este tipo de enfriadores de circuito cerrado elimina la necesidad de un intercambiador de calor entre el circuito de proceso y el equipo de rechazo de calor. A diferencia de una torre de enfriamiento, donde el agua del proceso se usa como medio de transferencia de energía y está abierta a la atmósfera, el serpentín dentro de un enfriador de circuito cerrado aísla el fluido del proceso.

Estos enfriadores brindan un funcionamiento eficiente desde el punto de vista energético en un espacio reducido en comparación con los enfriadores secos, debido a que la evaporación se utiliza como método principal de enfriamiento. Debido a que la purga del agua del depósito se reduce en los sistemas de circuito cerrado, la conservación del agua también mejora en comparación con los sistemas de circuito abierto.

• Enfriadores de circuito cerrado ecológicos/híbridos: los enfriadores híbridos combinan enfriamiento seco y evaporativo para maximizar la eficiencia energética y, al mismo tiempo, reducir el consumo de agua. Estas unidades brindan rechazo de calor en modo seco hasta que la carga excede la capacidad de rechazo seco. En este punto de cambio, la unidad entra en modo de evaporación para aumentar la capacidad de refrigeración. Operar en modo húmedo solo cuando es necesario puede reducir drásticamente el consumo anual de agua, los gastos de alcantarillado y eliminar el penacho mientras está en modo seco.
• Enfriadores adiabáticos: los enfriadores funcionan de manera similar a los sistemas de enfriamiento en seco, pero con la adición de almohadillas de preenfriamiento. El agua corre sobre los medios porosos mientras el aire pasa a través de las almohadillas, lo que reduce la temperatura de bulbo seco del aire entrante. La influencia de temperaturas de bulbo seco reducidas en el serpentín proporciona un mayor rechazo de calor. Como resultado, los sistemas adiabáticos son más efectivos en ambientes cálidos y secos, y utilizan hasta un 80 % menos de agua que las unidades evaporativas tradicionales. Las unidades adiabáticas también brindan la capacidad de enfriamiento requerida en un espacio más pequeño y/o menor potencia del motor del ventilador que un enfriador completamente seco.
• Refrigeradores secos: los refrigeradores secos se especifican mejor cuando la conservación del agua y el mantenimiento reducido son las consideraciones clave. Dado que los enfriadores secos no utilizan agua ni enfriamiento por evaporación, los enfriadores secos eliminan el tratamiento del agua, todas las preocupaciones sobre los contaminantes y las basterias como la legionella. Sin embargo, los enfriadores secos usarán más energía y requerirán una supervisión más grande que los enfriadores por líquido evaporativos o híbridos de la misma capacidad.

En un enfriador seco, el calor del fluido del circuito del proceso se disipa a través de la superficie del tubo del serpentín y hacia las aletas, no a través de la evaporación. El aire ambiental es aspirado sobre la superficie del serpentín por un ventilador ubicado en la parte superior de la unidad. El calor del fluido del proceso se transfiere al aire a través de un enfriamiento sensible y se descarga a la atmósfera.

Ventajas de las torres de enfriamiento de circuito cerrado

• Circuito de refrigeración libre de contaminantes
• Funcionamiento en seco en invierno
• Mantenimiento reducido del sistema que da como resultado menos tiempo de inactividad, lo cual es particularmente importante para los centros de datos y las aplicaciones críticas de enfriamiento de procesos.
• Reduzca los costos generales del sistema gracias a los ahorros durante todo el año en mantenimiento, agua, energía y tratamiento de agua
• La pérdida de agua por evaporación se reduce o elimina, según el tipo de equipo de refrigeración de circuito cerrado seleccionado
• Reducen o incluso eliminan la necesidad de tratamiento químico de los fluidos del sistema.
• Protegen la calidad del fluido de proceso
• Proporcionan flexibilidad operativa a un costo inicial ligeramente más alto
• También pueden proporcionar un rechazo de calor sensible completamente seco que puede reducir en gran medida el consumo total de agua en un proyecto.
• Se puede dimensionar para diseño completo o carga parcial en función de una temperatura de cambio de bulbo seco.

Diferencias entre las torres de enfriamiento de circuito abierto y cerrado

Mientras que las torres de enfriamiento de circuito abierto rechazan el calor en un espacio más pequeño que los enfriadores de líquido de circuito cerrado (debido a que el fluido del proceso se enfría a través de la transferencia directa de calor latente), los sistemas de circuito cerrado se benefician del rendimiento térmico sostenido de todo el sistema. Se logra una mayor eficiencia de todo el sistema con el tiempo porque las superficies de transferencia de calor experimentan menos incrustaciones. Los sistemas de circuito cerrado también suelen requerir menos potencia de bombeo que los sistemas de circuito abierto de capacidad similar.

Además, con un sistema de circuito cerrado, hay ahorros significativos en la instalación atribuidos a la reducción de los HP de bombeo requeridos, la eliminación de un intercambiador de calor de placa y marco intermedio y la eliminación de costosas válvulas y tuberías adicionales. Esto se combina con los ahorros operativos de por vida que incluyen tratamiento de agua/químicos reducidos, consumo de agua reducido y mantenimiento reducido. Comparar solo una torre de enfriamiento abierta con un enfriador de circuito cerrado en términos de precio no cuenta toda la historia, cuando se consideran los costos iniciales de instalación adicionales y los costos operativos de un sistema de circuito abierto.

Además, en comparación con las torres de enfriamiento de circuito abierto, las torres de enfriamiento de circuito cerrado brindan más flexibilidad en términos de dónde se instala el equipo de rechazo de calor. Los sistemas de circuito cerrado tampoco requieren balanceo o ecualización hidráulica. Debido a esto, los refrigeradores por líquido se pueden instalar al nivel o por debajo del nivel de la tubería del sistema conectado. Por el contrario, la instalación de una torre de enfriamiento debajo del nivel del suelo o debajo de la bomba podría provocar que la torre se inunde cuando la unidad se apague.

Por último, pero no menos importante, los equipos de circuito cerrado también brindan una ventaja para los sistemas de enfriamiento que operan en temperaturas exteriores bajo cero. Algunos tipos de equipos de circuito cerrado aún pueden requerir algún tipo de protección contra congelamiento, pero todas las torres de enfriamiento de circuito abierto deben estar equipadas con calentadores de depósito, un diseño de drenaje o un sistema de recirculación para períodos de inactividad en condiciones de congelamiento.

Entonces, esto es todo lo que necesita saber sobre las torres de enfriamiento de circuito cerrado y sus ventajas sobre las torres de circuito abierto.