Sistemas de enfriamiento de agua




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títuloSistemas de enfriamiento de agua
fecha de publicación27.10.2015
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

INGENIERÍA QUÍMICA



2.2.4

SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE AGUA

AGUA DE ENFRIAMIENTO
Introducción
El agua tal como se encuentra en la naturaleza, ya sea en ríos, arroyos, manantiales, lagos, pozos, etc. no puede ser usada para todos los fines, tales como agua potable, usos domésticos, a los yacimientos petrolíferos, etc
Una serie de factores han hecho que los sistemas de agua de enfriamiento sean cada vez más difíciles de mantener. Uno de los factores más significativos es la disminución de la calidad del agua de reposición utilizada. Esto debido al aumento de laboratorios que dependen de la misma agua de reposición en los sistemas de enfriamiento, causando una gran contaminación química del agua así como cambios de la misma, aumentando la concentración de los sólidos en suspensión y la sedimentación.
REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA
Los sistemas de enfriamiento se pueden clasificar en tres grupos


  1. Sistemas de enfriamiento de un paso.

2. Sistema de enfriamiento de recirculación abierta.

3. Sistema de enfriamiento de recirculación cerrada.
Existen varios factores que hacen del agua un excelente refrigerante:
1.- Es abundante, disponible y barata

2.- De fácil manejo

3.- Puede transportar grandes cantidades de calor por unidad de volumen

4.- No se dilata ni se comprime notablemente dentro de las escalas de temperatura normalmente utilizadas.

5.- No se descompone
Existen 2 tipos básicos de sistemas de enfriamiento:

“ recirculantes” y de un “paso”. Los sistemas recirculantes pueden ser abiertos o cerrados. En sistemas abiertos, el agua esta expuesta al aire y a la evaporación.

Sistemas recirculantes y los de paso.
En sistemas de un paso, el agua de enfriamiento pasa a través del equipo de intercambio de calor una sola vez. Al emplear grandes volúmenes de agua, el aumento de temperatura en el efluente es pequeño.
El contenido mineral queda prácticamente sin cambio. En sistemas recirculantes el agua se vuelve a utilizar en forma continua. Como el enfriamiento en sistemas abiertos de recirculación es debido a la evaporación, el contenido mineral del agua aumenta. También tiene lugar una aeración continua. Los sistemas recirculantes cerrados tienen poca perdida de agua.
El contenido mineral es por lo general constante. No hay ninguna erosión. El enfriamiento del agua tiene lugar en cambiadores de calor, equipos de refrigeración o radiadores.





  1. Los sistemas de enfriamiento de un paso, se emplean en lugares en donde el agua está disponible en grandes cantidades y que requiere de poco o nulo tratamiento, pues una vez empleada se envía al drenaje.



En algunos sistemas de éste tipo cuya agua ha sido tratada, se emplea primero en el equipo que requiere más baja temperatura y el agua de salida de este equipo alimenta al que requiere de más alta temperatura, empleándose finalmente el agua como alimentación a calderas o agua de proceso, teniendo con ello un buen ahorro de energía.


  1. Los sistemas de recirculación abierta son e3mplean en localidades donde el agua no está disponible en grandes cantidades y consiste fundamentalmente en circular el agua a través de una torre y de aquí al equipo que va a ser enfriado y reciclada nuevamente a la torre.

Como se mencionó anteriormente en localidades donde el suministro de agua es limitado, es necesario el máximo aprovechamiento de la misma, de aquí, que en este sistema se empleen torres de enfriamiento con ventiladores ya sea de tiro forzado o natural
Podemos considerar que los principales componentes de un sistema de enfriamiento de recirculación abierta son


  1. Ventiladores

  2. Estructura (armazón)

  3. Cubierta exterior

  4. Vaso de contención

  5. Equipo de intercambio de calor.


3. Sistemas de recirculación Cerrada, se emplean para el tratamiento de

máquinas de diesel o de combustión interna, donde el agua se enfría este equipo que circula a través de un cambiador de calor por aire o por agua, considerando un circuito cerrado.
Selección del tratamiento para una agua de enfriamiento
Para seleccionar el tratamiento más adecuado para un sistema de agua de enfriamiento se deberán tener en cuenta, los siguientes factores.


  • Tipo de sistema de enfriamiento

  • Características del agua de repuesto

  • Cantidad disponible de agua de repuesto

  • Volumen del sistema

  • Velocidad del agua de recirculación

  • Metales presentes en el sistema

  • Temperatura del agua en el sistema

  • Época del año


Existen varios factores que hacen del agua un excelente refrigerante:
1.- Es abundante, disponible y barata

2.- De fácil manejo

3.- Puede transportar grandes cantidades de calor por unidad de volumen

4.- N o se dilata ni se comprime notablemente dentro de las escalas de temperatura normalmente utilizadas.

5.- No se descompone
GENERALIDADES
Las especificaciones que debe reunir una agua de enfriamiento varia mucho ya que dependerán de la fuente de uso industrial al que sean destinados así como de material del equipo de enfriamiento. En términos generales se pueden considerar que el agua de enfriamiento debe reunir las siguientes especificaciones generales:

1.- No debe ser corrosiva

2.- No debe formar incrustaciones

3.- No debe causar taponamiento ni depósitos orgánicos o inorgánicos en el equipo.
Corrosión .- Es un proceso electro-químico en el que un metal, como el acero dulce, regresa a su estado natural, como oxido de hierro.

Destrucción de un metal ya sea por la acción química directa o por la acción electrolítica del metal y el medio que lo rodea.
Incrustación .- Podemos definir a la incrustación como un recubrimiento denso de materiales predominantes inorgánicos (CO3, Ca, Mg, SiO2,etc.) sobre una superficie metálica, causada por una sobresaturación de sales inorgánicas solubles en el agua de enfriamiento.
Depósitos.- Un descenso gradual en la transferencia de calor del Sistema de Enfriamiento, puede ser una buena indicación de que se tiene un problema de depósitos. A pesar de que exista un programa para el control de corrosión, incrustación y contaminantes microbiológicos, la obstrucción puede aún causar serios problemas.
En los sistemas de agua de enfriamiento los depósitos pueden clasificarse en dos grupos principales: Obstrucciones o Incrustaciones.

Como ejemplos de obstrucciones comunes, tenemos:
a).-Suciedad y limo

b).-Arena

c).-Productos de corrosión

d).-Orgánicos naturales

e).-Masas microbianas

f).-Desechos en general

g).-Alúmina

h).-Fosfato de Aluminio

i).-Fosfato de Hierro

La obstrucción, ensuciamiento o taponamiento es la acumulación de materiales sólidos diferentes a los incrustante, de tal manera que estorban la operación del equipo o contribuyen a su deterioro.

C
Ventiladores

Estructuras(armazón)

Cubierta exterior

Vaso de contención

Equipo de intercambio de calor
ONCLUSIONES




Abierto

Cerrado



Recirculantes

De un Paso


Sistemas
de
Enfriamientos


Características de los sistemas:


  1. En los sistemas de enfriamiento de recirculación abierta




  • El agua esta expuesta al aire y a la evaporación.




  • Se emplea en lugares donde el agua no esta disponible en grandes cantidades y consiste fundamentalmente en circular el agua a través de una torre y de aquí al equipo que va a ser enfriado y reciclada nuevamente a la torre.




  1. En los sistemas de enfriamiento de recirculación cerrada.




  • Estos sistemas tienen poca perdida de agua, el contenido mineral es por lo general constante no hay ninguna aeración y se emplean para el tratamiento de máquinas diesel o de combustión interna, donde el agua se enfría, este equipo que circula a través de un cambiador de calor por aire o por agua, es considerado un circuito cerrado.


Agua de Torres de Enfriamiento

3. El sistema de Enfriamiento de un solo paso.


  • Se emplea en lugares en donde el agua esta disponible en grandes cantidades y que requiere de poco o nulo tratamiento, pues una vez empleada se envía al drenaje.



SELECCIÓN DEL TRATAMIENTO PARA UN AGUA DE ENFRIAMIENTO.
Para seleccionar el tratamiento mas adecuado para un sistema de agua de enfriamiento se debe tomar en cuenta lo siguiente.

  • Época del año




  • Metales presentes en el sistema




  • Temperatura del agua en el sistema




  • Velocidad dl agua de recirculación

  • Volumen del sistema




  • Tipo de sistema de enfriamiento




  • Características del agua de repuesto




  • Cantidad disponible del agua de repuesto



CUESTIONARIO
1.-MENCIONA LAS ESPECIFICACIONES GENERALES QUE DEBE REUNIR EL AGUA DE ENFRIAMIENTO.
1.- No debe ser corrosiva

2.- No debe formar incrustaciones

3.- No debe causar taponamiento ni depósitos orgánicos o inorgánicos en el equipo.

2.- ¿QUÉ ELEMENTOS SE DEBEN TOMAR EN CUENTA PARA SELECCIONAR EL TRATAMIENTO MAS ADECUADO PARA UN SISTEMA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO?

  • Época del año




  • Metales presentes en el sistema




  • Temperatura del agua en el sistema




  • Velocidad del agua de recirculación

  • Volumen del sistema




  • Tipo de sistema de enfriamiento




  • Características del agua de repuesto




  • Cantidad disponible del agua de repuesto


3.- MENCIONA LOS TIPOS DE CORROSIÓN QUE EXISTEN Y EXPLICA CADA UNO DE ELLOS
Existen muchos tipos diversos de corrosión, pero frecuentemente pueden identificarse como genera, localizada o de picado y galvánica.
Existe un ataque general, cuando la corrosión esta distribuida uniformemente en toda la superficie metálica. La gran cantidad de óxido de hierro producido por un ataque corrosivo generalizado, contribuye a graves problemas de obstrucción.
El ataque localizado o de picada existe cuando se corroen áreas aisladas. El picado es el más grave de todos los tipos de corrosión, ya que toda la fuerza corrosiva esta concentrada en un área muy pequeña. El ataque por picada puede atraer como resultado la perforación del metal en muy poco tiempo.
El ataque galvánico ocurre cuando dos metales diferentes están en contacto físico. En tal caso, el metal más activo se corroe rápidamente. Ejemplos comunes en los sistemas de agua son:

  • acero y bronce

  • aluminio y acero

  • zinc y acero

  • zinc y bronce

En cada caso, el primer metal se corroerá.

4.- ¿QUÉ ES LA INCRUSTACIÓN?
Podemos definir a la incrustación como un recubrimiento denso de materiales predominantes inorgánicos sobre una superficie metálica, causada por una sobresaturación de sales inorgánicas solubles en el agua de enfriamiento. Así una incrustación "pura" estará constituida por mezclas de productos químicos únicamente.

5.- MENCIONA LOS FACTORES QUE AFECTAN LA INCRUSTACIÓN.


a).-Temperatura

b).-Alcalinidad o acidez (pH)

c).-La cantidad de elementos incrustantes presentes

d).-Influencia de otras materias disueltas que pueden formar incrustaciones o no




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