Una torre de enfriamiento industrial o torre de refrigeración es un sistema de refrigeración evaporativa. Esto quiere decir que se pone en contacto un caudal de agua y una corriente de aire en un intercambiador de calor para aprovechar el calor latente de evaporación para enfriar el agua del circuito.

Así pues, una torre de enfriamiento industrial, para ser lo más eficiente posible, debe garantizar el mayor contacto posible entre estos dos fluidos para sacarle el máximo partido al calor latente de evaporación. Esto se consigue haciendo que las gotas de agua sean lo más pequeñas posible cuando vayan a entrar en contacto con el aire.

Por consiguiente, debido a como funciona una torre de refrigeración, estas contribuyen a gastar menos energía (puesto que solo necesita una bomba que mueva el agua y el ventilador), a disminuir la inversión en refrigeración (en comparación con las condensadoras de aire) y a limitar tanto el impacto acústico como el ambiental (aunque se debe tener cuidado con el visual y el acústico). En concreto, son especialmente eficaces cuando se debe disipar una gran cantidad de calor, dado que la mayoría de torres no necesita mucho espacio para su instalación y consigue disminuir la temperatura del agua resultante a unos niveles por debajo de la temperatura ambiente en función de la humedad del aire circundante.

¿COMO FUNCIONA UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO?

Aunque pudiese parecerlo, el funcionamiento de una torre de enfriamiento industrial no es milagroso, sino que se basa en una tecnología que llevamos aprovechando siglos, la evaporación. Las torres de refrigeración pulverizan el agua que se quiere enfriar sobre un conjunto de láminas (llamado relleno intercambiador), mientras que un flujo de aire en sentido contrario o perpendicular a las gotas circula a través de las láminas, provocando que una parte mínima del agua se evapore, lo que produce un intercambio de calor. Finalmente, el agua ya fría va cayendo a un depósito.

COMPONENTES DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

Tal y como se ha podido ir deduciendo de estas explicaciones, los componentes más importantes de una torre de enfriamiento son los que se enumeran a continuación.

• Estructura principal de la torre: puede ser de fibra de vidrio, de chapa o de ambas (aunque en las más grandes se utiliza cemento) y sirve para soportar y contener el peso de la torre de enfriamiento.
• Circuito de agua: es una red de tubos por la cual fluye el agua que se va a enfriar.
• Difusores: para pulverizar el agua que llega a la torre a través de los tubos.
• Superficie de intercambio de calor: se trata de un paquete de láminas (en torres de circuito abierto) o de un serpentín (en torres de enfriamiento de circuito cerrado). Es donde se lleva a cabo la trasferencia térmica.
• Balsa: sirve como un recipiente para acumular el agua fría resultante del proceso. Se sitúa en la parte inferior de la estructura.
• Ventilador: se utiliza para hacer circular el aire y puede ser axial o centrífugo.
• Separador de gotas: su cometido es evitar que las gotas de agua salgan al exterior propulsadas por la corriente de aire.

TIPOS DE TORRES DE ENFRIAMIENTO

Como ocurre con casi todas las tecnologías, existen varios tipos de torre de enfriamiento distintos, por lo que se debe escoger la solución que mejor se adapte a nuestras circunstancias. De forma general, podríamos dividir las torres de refrigeración en dos grandes grupos:

• Sistemas de tiro natural: funcionan sin el ventilador.
  • Basados en efecto chimenea. Suelen servir para enfriar y mover grandes volúmenes de agua, por lo que se emplean, más que nada, en industrias grandes y en centrales eléctricas. Funcionan mejor en estos contextos porque el agua en gotas, al generar un foco de calor en la parte alta de la torre, provoca que el aire suba.
  • Basados en el efecto Venturi. Son más comunes cuando se quieren enfriar aguas que no llegan a unas temperaturas tan altas (cargas térmicas medias y bajas).
• Sistemas con ventilación mecánica: necesitan uno o más ventiladores para funcionar.
  • De tiro forzado. La ventilación mecánica se instala en la parte baja de la torre, obligando a que el aire pase por el relleno y salga a través de la parte superior.
  • De tiro inducido. Ocurre al contrario: el ventilador está en lo alto de la torre y extrae el aire del interior, que ha entrado en la torre mediante unas aberturas en la parte de debajo de la misma.

TORRES DE REFRIGERACIÓN: INSTALACIÓN

Pese a que las torres de refrigeración tienen pocos componentes, su instalación debe seguir unos pasos determinados, que son los que detallamos a continuación.

DISEÑO DE TORRES DE ENFRIAMIENTO

Para el diseño de los sistemas que incluyan una torre de enfriamiento se deben contemplar los siguientes aspectos.

1. Selección del equipamiento y dimensionado

Esto se debe hacer una vez se sabe cuáles son los horarios y la carga de trabajo, lo que permitirá calcular las cargas térmicas y las condiciones ambientales con las que se operará. Además, es imprescindible tener en cuenta cuáles serán las necesidades futuras de la instalación (anticipando ampliaciones y operaciones de mantenimiento) para dejar preparados los espacios y los sistemas, lo que permitirá evitar interrupciones cuando se acometan esas acciones. Por ejemplo, se puede contemplar el utilizar varios equipos de menor tamaño (acoplados o no) para repartir la capacidad total.

Como hemos dicho, las torres funcionan gracias a la evaporación de agua en una corriente de aire. Dependiendo del tiempo de intercambio, de lo grande que sea la superficie de contacto, de la dirección en la que circulen los fluidos, de su velocidad y de las características de los materiales, variará la cantidad de agua que se podrá evaporar. No obstante, los factores más importantes son el caudal y el salto térmico del agua circulante, así como el caudal de aire en circulación, su temperatura y su grado de humedad. Con salto térmico nos referimos a la diferencia entre la carga calorífica del agua caliente que entra en la torre y la que sale ya fría.

También es sumamente importante la climatología. Las condiciones climáticas críticas hacen referencia a las máximas que puedan coincidir con momentos en los que el equipamiento tenga que estar trabajando a plena carga sí o sí.

Por consiguiente, la selección de los componentes del sistema se hará atendiendo a los siguientes factores:

• • La potencia térmica a disipar (kW)
  • El flujo de agua a enfriar (m3/s o L/s)
  • Características del fluido, como densidad y la concentración (en pe / 0Be / %).
  • Temperatura de entrada (⁰C)
  • Temperatura de salida deseada (⁰C)
  • Temperatura de bulbo húmedo (⁰C)
  • Acercamiento o aproximación considerado o deseado (⁰C)

2. Planificación de la instalación

En este paso es fundamental atenerse a la legislación vigente, así como prestar atención a las recomendaciones (como la norma UNE 100030:2017). Aparte, se deben contemplar aspectos no menos importantes como la situación de la fachada (que influirá en la exposición al viento), los accesos (cruciales para el izado de los equipos y para los mantenimientos), la calidad del aire, los muros y las dimensiones y pesos de los equipos que se van a instalar.

3. Mantenimiento y cuidado de los equipos

Las torres de enfriamiento, al trabajar con agua, son susceptibles de acumular algas y de ser fuentes de transmisión de la legionela. Por tanto, sea cual sea el uso que se le vaya a dar al agua refrigerada, es fundamental un correcto mantenimiento para evitar problemas de salud y seguridad.

Esto supone que, en la fase de diseño, se debe tener en mente que se ha de facilitar el acceso de los técnicos de mantenimiento al exterior e interior de los equipos para su inspección y, si fuese necesario, para su reparación, limpieza y desinfección. Esto, a su vez, tiene implicaciones en lo concerniente a la instalación de escaleras, al diseño de pasos habilitados, etc.

Con respecto a esto último, la normativa deja claro que se debe garantizar que los técnicos puedan transitar de forma segura por la zona y que estas no suponen ningún riesgo para su seguridad, también cuando estén manejando herramientas pesadas. Así mismo, es obligatorio el Registro de Mantenimiento, el cual tiene que incluir el plano de la instalación perfectamente señalizado. Consecuentemente, este debe describir los flujos de agua, los resultados de los análisis del agua acumulada en la balsa, los mantenimientos realizados, los certificados de desinfección y los resultados arrojados por la evaluación de riesgos.

4. Implicaciones arquitectónicas

Aunque este tipo de instalaciones tiene la ventaja de no ser contaminante (no emite más que vapor de agua), sí tiene características estéticas y funcionales que afectan a los edificios y al paisaje. Por consiguiente, se deben tener estos problemas en cuenta para evitar producir un impacto negativo debido a la contaminación visual y al ruido.