Este documento presenta un trabajo práctico sobre torres de enfriamiento que incluye 6 problemas relacionados con el cálculo de parámetros como la temperatura de bulbo húmedo, la humedad absoluta, la entalpía y la altura requerida para torres de enfriamiento usando diagramas psicrométricos. El trabajo práctico es realizado por 7 estudiantes bajo la supervisión de dos profesores.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL
DE SALTA
Facultad de Ingeniería
OPERACIONES
INDUSTRIALES
TRABAJO PRÁCTICO N° 6
TORRE DE ENFRIAMIENTO
Grupo: 3
Integrantes:
LÓPES DIEGO JESUS LU: 307.741
TAPIA RAMIRO EMANUEL LU: 309.275
CUBA ORLANDO ROBERTO LU: 308.216
TAPIA RODRIGO LU: 308.811
AVENDAÑO JUAN DANIEL LU: 306.846
SUMBAÑO, ANA NADIA LU: 308.865
CARMEN, STELLA MARIS LU: 308772
Profesores responsables:
Ing. Bárbara Villanueva
Ing. Darío Pistán

2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SALTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
OPERACIONES INDUSTRIALES
Trabajo Práctico N° 6: TORRES DE ENFRIAMIENTO-PSICROMETRÍA-HUMIDIFICACIÓN
PARTE 1: CONOCIMIENTOS PREVIOS
 Disponga de un diagrama psicrométrico para trabajar en clase.
 Repase los conceptos necesarios para trabajar en un diagrama psicrométrico
PARTE 2: PROBLEMAS SUGERIDOS DE APLICACIÓN
1. El aire de entrada a un secador tiene una temperatura de bulbo seco de 60 °C y un punto de
rocío de 26.7°C. Determine: la temperatura de bulbo húmedo, la entalpia, la humedad
absoluta y la humedad relativa, usando el diagrama psicrométrico y la planilla psicrométrica.
2. En una planta de proceso se disponen de una batería de torres de enfriamiento. En un día de
primavera, la temperatura del aire es de 25°C y se registra una humedad relativa de 30%.
Determine para el aire de ingreso a las torres de enfriamiento: la temperatura de bulbo
húmedo, la humedad absoluta y la entalpia; usando el diagrama psicrometrico y la planilla
psicrométrica.
Usando el diagrama psicrometrico:
Valores obtenidos del diagrama
Temperatura b h 14,4 ºC
Humedad
Absoluta 0,0102
Kg agua/ Kg aire
seco
Entalpía 40,60000 kJ / kgaire seco
Temperatura Bulbo seco 25 °C
Humedad relativa 30 %
Datos

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Trabajo Práctico N° 6: TORRES DE ENFRIAMIENTO-PSICROMETRÍA-HUMIDIFICACIÓN
Usando la planilla psicrome:
Datos
Presión atm: 1 FIJO
Temp b s.: 25 ºC
Temp b h.: 14,3670789 ºC
Cálculos
Temperatura de
Rocío 6,24999 ºC
Humedad Absoluta 0,00589 Kg agua/ Kg aire seco
Vol. Específico 0,85110 m3/Kg aire seco
Humedad relativa 30,00024 %
Entalpía 40,12863 kJ / kgaire seco
cp aire 1,0161 KJ / kgaire seco °C
3. Una torre rellena se usa para enfriar agua, con un flujo de gas de 1,356 kg aire seco/(s m2
) y
un flujo de agua de 1,356 kg de agua /(s m2
), que ingresa a 43,3 ºC y que se debe enfriar a
29,4 ºC. El gas que ingresa está a 29,4 ºC y tiene una temperatura de bulbo húmedo de 23,9
ºC. El coeficiente de transferencia de masa volumétrico kGa se estima en 1,207 *10^(-7)
kgmol/( s m3
Pa) y (hLa / KGa MbP) es 4,187*10^(4) J/kg K. Calcular la altura de la torre que
opera a 1 atm.
4. El agua empleada en un proceso de refrigeración sale del mismo a 45ºC y debe enfriarse
hasta 30ºC en una torre de enfriamiento rellena y en contra corriente, para luego volver a
utilizarse como líquido refrigerante. Para ello se introduce por el tope de la torre con un caudal
volumétrico de 5m3
/h, y velocidad másica de 6000kg/h m2
(referida al área transversal de
flujo), entrando el aire por el fondo con un caudal 2,45 veces mayor al mínimo, a 25ºC y con
tw=15ºC. La operación ocurre a presión atmosférica (101325 Pa). Para el tipo de relleno
empleado en las condiciones de operación, el valor de KGa es de 2,117*10-4
kgmol /m3
h Pa.
Puede suponerse toda la resistencia en la fase gaseosa. Determínese:
a) Número de unidades de transferencia
b) Sección de la torre
c) Altura de la unidad de transferencia
d) Altura de la torre
5. Se enfriará agua en una torre rellena desde 330ºK a 295ºK con aire en contracorriente. El
líquido fluye a 0.0275x10-3 m3
/m2
.s y el aire a 0.15 m3
/m2
.s. El aire a la entrada tiene una
humedad relativa del 20% y una temperatura de 295ºK.
a) Calcule la altura requerida para esta torre, cuando opera a 1atm.
b) Considere que la mayor resistencia a la transferencia de materia y energía ocurre en la
fase gaseosa y que sus coeficientes de transferencia se han estimado en hLa= 2 W/m3
K y
KGa= 1.046*10-8
kgmol /s m3
Pa
6. Se desea calcular una torre de enfriamiento para una planta piloto, que dispondrá de 6
intercambiadores de calor, donde el líquido de enfriamiento es agua. Cada uno de ellos
extrae 126333 BTU/ hr. El agua sale de los intercambiadores a 116ºF y debe ser enfriada en
esta torre hasta 86ºF. Se propone un sobredimensionamiento del 100% ya que se tienen
previstas ampliaciones importantes en los próximos tres años. Se realizaron algunas pruebas
al aire que se dispone y se concluyó que su temperatura de bulbo seco es 90ºF y la de bulbo
húmedo 60ºF. La torre tendrá sección cuadrada, de 5 ft de lado.
a) Estime las propiedades del aire restantes para realizar los cálculos.
b) Calcule el caudal mínimo de aire necesario en estas condiciones.
Temperatura Bulbo seco 25 °C
Humedad relativa 30 %
Funcion objetivo -0,00024
Datos

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Trabajo Práctico N° 6: TORRES DE ENFRIAMIENTO-PSICROMETRÍA-HUMIDIFICACIÓN
c) Calcule la altura de la torre, suponiendo una relación de operación igual al doble de la
mínima.
Datos Adicionales: hLa / (KGa*Mb*P) = 25Kj / (Kg ºC) HTU=4.79 pie
G tbs 90 °F 32,2222222 °C
G tbh 60 °F 15,5555556 °C
HTU 4,79 ft 1,459992 M m´ 0,53087028 Kg/s masa de 1 un intercambiador de calor
Q 126333 BTU/h 37,0282023 KJ/s
TC IQ 116 °F 46,6666667 °C MASA TOTAL QUE VA A CIRCULAR 100% DE SOBREDIMENCIONAMIENTO
TF IQ 86 °F 30 °C n° IQ 12
cp 4,185 KJ/Kg.°C m 6,37044341 Kg/s masa de 12 intercambiadores de calor
lado 5 ft 1,524 m
area 25 ft^2 2,322576 m^2
corriente caliente
Gmin 0,991258432 Kg/(s.m^2)
G 2*Gmin
G 1,982516864 Kg/(s.m^2) Gop no es dato!!!
L = m / A 2,742835286 Kg/(s.m^2)
TL1 30 °C
TL2 46,66666667 °C
CL 4,184 KJ/Kg°C
G1 tbs 32,22222222 °C corriente fria
G1 tbh 15,55555556 °C
hLa/KGa.MbP 25 KJ/Kg.K en kilojulios,porque en PSICROME la entalpia esta en KJ. Es e valor de la pendiente (CatOp: ΔH y Cat Ady: ΔT)
htu 1,459992 m coeficiente de transferencia en la fase gaseosa; "a" es una unidad de area especifica
P 101325 Pa en pascal
Mb 29 Kg/Kgmol peso molecular del aire
H Y1 41,8721577 kJ / kgaire seco entalpia del gas de entrada (PSICROME, con tbh y tbs)
CONVERSION DE UNIDADES
BALANCE DE MASA EN IQ
Q = m.cp. (TC IQ - TF IQ)
densidad de flujo masico para el aire
densidad de flujo masico para el liquido
condiciones del aire
TL2
TORRE
ENFR.
TL1
supocicion L es
constante, aunqueen
realidad la perdida es
importanteen algunos
casos
TC IQ
BATERIA DE 12
INT. DE CALOR
TF IQ
Para armar la linea de equilibrio (entre el rango de temperatura TL1 y TL2)
colocamos Tbh = tbs en PSICROME, eso representa un aire saturado al 100% que no es otra cosa mas que el equilibrio
Tbs=Tbh Entalpia (kJ/kg a.s.)
TL1 30 99,6289
31,66666667 108,6578695
33,33333333 118,3992447
35 128,9194953
36,66666667 140,2918985
38,33333333 152,5973982
40 165,9256335
41,66666667 180,3761448
43,33333333 196,059795
45 213,1004499
TL2 46,66666667 231,6369764
Ecuacion del polinomio
y = 0,0035x3
- 0,2112x2
+ 8,5813x - 61,392
entalpia en funcion de Ti
Polinomio que representa la entalpia del aire saturado en funcion de una temoeratura Ti, que es la temperatura de equilibrio
POLINOMIO T3 T2 T ind
Hyi 3,50E-03 -0,2112 8,5813 -61,392 equilibrio(Ti) Ti es la temperatura de equilibrio
y = 0,0035x3 - 0,2112x2 + 8,5813x - 61,392
R² = 1
0,0000
50,0000
100,0000
150,0000
200,0000
250,0000
27 32 37 42 47 52
equilibrio

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Trabajo Práctico N° 6: TORRES DE ENFRIAMIENTO-PSICROMETRÍA-HUMIDIFICACIÓN
PARTE 3: ARTICULACIÓN VERTICAL- HORIZONTAL
G al ser mas chico(Gmin) la pendiente aumenta y la linea de operación LO toca la linea de equilibrio Leq
DETERMINACION Gmin
Gmin 0,991258432 Kg/(s.m^2)
Hyi(TL2) 234,8257037 KJ/Kg a.s.
linea de operación min : LOmin HY = HY1 + (L.CL/Gmin).(TL-TL1)
HY2 con Gmin 234,8259235 KJ/Kg a.s.
como HY2 = Hyi en TL2 entonces
FO: Hyi(TL2)- HY2=0 0,00
0
50
100
150
200
250
25 30 35 40 45 50
Hy op (TL)
Hyi (equilibrio)
Lop con Gmin
calculo y ubicación de puntos de la recta de operación: temperatura de liquido y entalpia del aire que cruza. Pendiente CL´L/GHY2, lo calculamos con TL = TL2
HY2 138,349041 KJ/Kg a.s.
Calculo de la fuerza impulsora y de los ΔH para realizar la integracion numerica
altura de la torre z=htu* INTEGRAL INTEGRAL: Δhyop/(Hyi-Hyop)= NTU: numero de unidades de transferencia
htu: G/(MbKGaP) altura de una unidad de transferencia
TL2-TL1 16,66666667 °C
(TL2-TL2)/10 1,666666667 °C
INTEGRACION GRAFICA pendiente pendiente (dato) 8
TL (°C) Hy op (TL) Ti (°C) Hyi (equilibrio)(Hyi-Hy)/(Ti-TL) hLa/KGa.MbP diferencia 1 / (Hyi-Hy) V medio ΔHyop Δhyop*(1/(Hyi-Hy))
TL1 30 41,8721577 28,0579028 90,4245875 -25,00 -25 0,00 0,02059629 0
31,66666667 51,51984599 29,7599932 99,1866623 -25,00 -25 0,00 0,02097896 0,02078674 9,64768829 0,20239842
33,33333333 61,16753428 31,4429577 108,426883 -25,00 -25 0,00 0,02115983 0,0210692 9,64768829 0,204143486
35 70,81522257 33,1042613 118,208629 -25,00 -25 0,00 0,02109998 0,02112989 9,64768829 0,203566046
36,66666667 80,46291086 34,741727 128,586319 -25,00 -25 0,00 0,02077991 0,02093933 9,64768829 0,200478076
38,33333333 90,11059914 36,3535397 139,605336 -25,00 -25 0,00 0,02020417 0,02049002 9,64768829 0,194923521
40 99,75828743 37,9382373 151,302231 -25,00 -25 0,00 0,01940092 0,01979847 9,64768829 0,187174044
41,66666667 109,4059757 39,4946927 163,705179 -25,00 -25 0,00 0,01841648 0,01890229 9,64768829 0,177676426
43,33333333 119,053664 41,0220893 176,834598 -25,00 -25 0,00 0,01730675 0,01785299 9,64768829 0,1669701
45 128,7013523 42,5198912 190,703885 -25,00 -25 0,00 0,01612837 0,01670717 9,64768829 0,155601519
TL2 46,66666667 138,3490406 43,9878116 205,320208 -25,00 -25 0,00 0,0149318 0,01551856 9,64768829 0,144057341
pend negativa ntu 1,836988978 ad
ntu (sumaprod) 1,836988978 ad
estimacion y geafico de las lineas con pendiente (hLa/Kga.MbP),se propone un valor donde se igualan las rectas con esta pendiente que parte de un
punto de operación y la ecuacion de la curva de equilibrio
HY = HY1 + (L.CL/G).(TL-TL1)linea de operación : LO
0
50
100
150
200
250
27 32 37 42 47
Hy op (TL)
Hyi (equilibrio)
Series3
Series4
Series5
Series6
Series7
Series8
Series9
Series10
Series11
Series12
Series13
ALTURA DE LA TORRE Z=htu*ntu 2,68198921 m

6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SALTA
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OPERACIONES INDUSTRIALES
Trabajo Práctico N° 6: TORRES DE ENFRIAMIENTO-PSICROMETRÍA-HUMIDIFICACIÓN
1. Indique por lo menos dos fabricantes de Torres de Enfriamiento en Argentina, seleccione un
modelo de cada uno, mencionando las características y especificaciones técnicas de cada
modelo