Análisis de Torraval sobre el consumo y calidad del agua, energía, consumo eléctrico y ruido de las torres de refrigeración

Entender y analizar en profundidad todos los aspectos antes de instalar una torre de refrigeración en una planta es básico para poder aplicar la mejor solución y la que cubra las necesidades reales de la industria, tanto en lo que respecta a su eficiencia como a su seguridad. Torraval analiza en este artículo las opciones a la hora de evacuar la energía captada en biomasa.

Es bien sabido por el sector de la biomasa que existen tres sistemas para evacuar la energía captada:

Circuito abierto

Consiste en la captación directa de agua del cauce (de un río por ejemplo). Pasa por el condensador y/o los circuitos de refrigeración y es devuelta al río después del salto térmico correspondiente. Se trata de la técnica más barata pero la menos utilizada debido a sus problemas medioambientales y a sus enormes necesidades de agua.

Circuito cerrado, con aerocondensador

El vapor o agua caliente se hace pasar a través de unos haces tubulares aleteados, aletas que aumentan la superficie de contacto con el aire. El vapor o el agua caliente se enfrían en contacto con la pared metálica del aerocondensador, que a su vez es enfriado por la corriente de aire que provocan los ventiladores. La refrigeración por aire tiene un coste más elevado y provoca en la planta una disminución del rendimiento.

Circuito semiabierto con torre de refrigeración

La principal ventaja de los sistemas con torre de refrigeración es que el aporte de agua es mucho menor, y por tanto, el impacto medioambiental de las plantas que evacuan el calor sobrante utilizando torres de refrigeración, también lo es. La refrigeración con torre de refrigeración (evaporativa) es la que se utiliza habitualmente para la evacuación de calor sobrante en plantas de biomasa.

Como expertos en refrigeración evaporativa, Torraval ha elaborado una guía para aquellos que quieren saber cuáles son los factores críticos en una torre de refrigeración:

Disipación de energía

La capacidad de disipar energía de una torre de refrigeración concreta es, teóricamente, ilimitada. Esto significa que cualquier torre que se instale disipará la energía que el proceso aporta al líquido a refrigerar. Pero mientras una torre bien diseñada lo hará acercando la temperatura de salida del agua a la temperatura de bulbo húmedo del aire, una torre mal diseñada separará dichas temperaturas de manera significativa.

Dicho con otras palabras, una vez fijado el caudal, el rango (diferencia de temperatura caliente y fría del agua) depende solo del proceso, pero la aproximación (diferencia de temperatura fría del agua y la temperatura de bulbo húmedo del aire) depende exclusivamente de la torre.

El único límite a la capacidad de una torre es que la temperatura de entrada (temperatura caliente) no dañe los materiales de la torre. La conclusión, por tanto, es clara: la torre disipará el calor generado independientemente de su calidad; otra cuestión es que las temperaturas del agua sean adecuadas para el proceso.

Consumo eléctrico

Las torres de refrigeración están equipadas con ventiladores, que generan una corriente de aire que facilita el efecto refrigerativo mediante la evaporación del agua. El mercado, en su intento de proporcionar un equilibrio entre inversión y costes de operación, ha llevado a los suministradores a diseñar torres más económicas, pero que, en contrapartida, tienen altos consumos eléctricos.

Sin embargo, lo cierto es que el consumo de una torre puede reducirse hasta el valor mínimo deseado, incluso hasta cero, como es el caso de las torres de tiro natural. Ahora bien, para lograrlo son necesarias torres más grandes y por tanto de mayor precio.

Se da por hecho que el diseño de las torres se basa en un criterio de consumo más o menos fijo, pero en realidad, un cliente bien formado puede elegir el consumo que realmente necesite según sus criterios de explotación a largo plazo.

Consumo de agua

A pesar de lo que muchos creen, el consumo de agua de una torre de refrigeración depende muy poco de su calidad. En el circuito de una torre de refrigeración pueden producirse tres tipos de pérdidas de agua.

En primer lugar, una pérdida debida a la evaporación, que depende de la energía a disipar (energía generada por el proceso) y de la humedad del aire ambiente. En segundo lugar, una pérdida asociada a la purga de la balsa que evita la acumulación de elementos en el agua, lo que a su vez, depende de factores como el agua de aporte, el proceso, el tratamiento del agua y la limpieza general de la planta. En tercer lugar, se pierde agua por el arrastre de gotas en el aire que sale de la torre. Este caudal es minúsculo (<0,001% del total), y está en función de la tipología del separador de gotas instalado.

Por estas razones, el diseñador de torres puede hacer que una torre sea más o menos tolerante a las aguas complicadas (renunciando, en ocasiones, a la eficiencia), pero el consumo de agua de la torre está, en gran medida, fuera de su alcance, porque para lograr solamente un ligero descenso del consumo de agua, la torre debería tener unas prestaciones que la encarecerían excesivamente e incrementarían su consumo eléctrico.

Calidad del agua

Sin duda, el elemento que más influye en el diseño de la torre es la calidad del agua de recirculación, es decir, el agua que se va a mover dentro de la torre, no la del agua de aporte.

Aspectos como la presencia de sólidos en suspensión, las posibilidades de que se produzca ‘scaling’ (formación de incrustaciones por cal), la presencia de fibras, cloruros, aceites, etc., marcan de forma drástica la selección del relleno de la torre, y por tanto, su diseño global.

Como orden de magnitud, para un mismo programa térmico, debe tenerse en cuenta que una torre diseñada con relleno para aguas muy sucias puede llegar a ser un 50% mayor y consumir un 50% más que la misma torre para aguas limpias.

El ruido

No podemos negar que las torres de refrigeración son equipos de naturaleza ruidosa, aunque lo son en mucho menor medida que los aerorrefrigeradores o aerocondensadores.

Las fuentes de ruido de una torre de refrigeración son principalmente los ventiladores y el ruido de la lluvia al caer sobre la balsa. Ambos ruidos pueden reducirse significativamente con una pequeña inversión.

Hay que tener en cuenta que en una planta industrial las fuentes de ruido son múltiples, por lo que debe siempre valorarse una solución acústica global (por ejemplo pantallas a borde de una finca), antes que aplicar soluciones locales, es decir en cada uno de los puntos de ruido. Una solución global será siempre más eficiente y con mejores garantías de cumplimiento de la normativa acústica de cada emplazamiento.

Es por ello que debe contar con profesionales de ingeniería como los que posee Torraval, que combina los conocimientos propios de torres de refrigeración con el estado del arte en acústica.