I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A LESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E

INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

CALCU LO Y DISEÑO DE U N A TORRE DE M ADERA PA R A ENFRIAMIENTO DE AQ\JA, DE TIRO INDUCIDO

TESIS PROFESIONALQUE PARA OBTENER EL TITULO

DE INGENIERO QUIMICO PETRO -

LERO, PRESENTA:

ro Q \ . Cftoclriguez 'Dlloníenegr

MEXICO, D. F.1 9 6 0

A MIS PADRES:

José Rodríguez Carrascoy

Gertrudis M ontenegro Avendaño, con todo cariño y respeto.

A LA MEMORIA DE MI QUERIDO HERMANO, Guillermo Rodríguez M ontenegro.

A MIS HERMANOSY HERMANAS.

A MIS MAESTROSY ESCUELA.

C A L C U L O Y D I S E Ñ O DE UNA TORRE DE M AD ERA PARA

E N F R I A M I E N T O DE A G U A . DE TIRO

I N D U C I D O .

CAPITULO I

GENERALIDADES.

CAPITULO II

CONTROL QUIMICO DEL AGUA Y SU IMPORTANCIA CON — RESPECTO A LA VIDA DE LA TORRE.

CAPITULO III

CALCULO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO.

a ) .-A n á l is i s de lo s Factores de D iseño.b ) . - Tipo de Torre.c ) . - Cantidad de aire n ecesario.d ) . - Potencia del ventilador y d ispositivos adecuados.

CAPITULO IV

INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LA TORRE.

CAPITULO V

COSTOS.

CAPITULO VI

CONCLUSIONES.

CAPITULO VII

BIBLIOGRAFIA.

CAPITULO I

G E N E R A L I D A D E S

D ebido a las am pliaciones de las unidades ya existentes y

el proyecto de una nueva planta de destilación primaria, en la s insta,

la c ion es de Petróleos M exicanos en Poza R ica , Veracruz, esta tesis

tiene por o b je to , e l cá lcu lo y diseño de una torre de madera para —

enfriamiento de agua con capacidad de 1 0 , 0 0 0 ga lon es por minuto y -

tiro in ducido, con sistema de recirculación ab ierto , para sa tis fa cer ­

la s necesidad es de la nueva planta y , aliviar en gran parte las unida

des de enfriamiento existentes; adem ás, el presente trabajo tiene la

finalidad de hacer notar la gran importancia que tiene un sistema de

enfriamiento cualquiera que este sea , para llevar a un fin sa tis fac—

to n o el acabado de un producto en proceso; lo cual se consigue te—

niendo un programa de in spección y mantenimiento de todo el equipo

de una planta en operación y siendo la torre de enfriamiento una - -

parte complementaria de ésta; tendrá su programa de in sp ección y —

mantenimiento particular, por lo cual se dedicará un capítulo a este

fin .

A medida que han aparecido mejoras en lo s p ro ce so s , l a -

industria ha n ecesitado controles cada vez más p re c iso s , exigiendo

por tanto, una mayor e fic ien cia de las torres de enfriamiento.

En la actualidad, hay dos tipos de torres de enfriamiento

que son de uso general: La de tiro atm osférico y la de tiro mecáni­

c o . Los equipos antiguos para el enfriamiento del agua, com o l o s -

estanques de rociado y torres de chimenea de tiro natural, han sido ca si

completamente sustituidos por estos dos tipos.

Las ob jecion es contra lo s estanques de rociado son la s limi­

taciones que proporcionan y las m olestias causadas por la gran pérdida

de agua que se produce durante ciertos períodos del año. Las o b je c io .

nes a las torres de tiro natural son: e levados co sto s in ic ia les y p o c a -

eféctividad en las épocas calurosas; mientras que las torres que se —

usan en la actualidad, pueden enfriar e l agua en forma constante y a -

la temperatura óptima. La se le cc ió n del tipo de torre será de acuerdo -

con la situación económ ica , la s con d icion es atm osféricas que prevale^

can , la aproximación que se deseé a la temperatura del bulbo húmedo y

cantidad de esp acio d ispon ible.

TORRES DE TIRO MECANICO. - En la actualidad se usan dos tipos de -

torres de tiro m ecánico: la de tiro forzado y la de tiro inducido. En la

primera, hay un ventilador en su base que obliga al aire a salir por la

parte superior a elevada velocidad . En la segunda, el ventilador está

sobre la cubierta de la estructura y e l aire es aspirado hacia arriba y

descargado a alta ve locidad .

La de tiro forzado está perdiendo rápidamente partidarios —

debido a que se produce en e lla con más frecuencia que en la de tiro —

inducido, la recircu lación de lo s vapores calientes y húmedos de l es­

cape y volviendo a entrar por la s tomas del aire. Esto se produce bajo

ciertas cond icion es atm osféricas debido a que la velocidad del aire —

de escape húmedo es muy lento, permitiendo que la aspiración creada

por lo s ventiladores vuelva a introducirlo en la torre. Como la tempe.

- 2 -

ratura de bulbo húmedo del aire de escap e es considerablem ente superior

a la temperatura de bulbo húmedo del aire am biente, hay una dism inución

en lo s resultados de funcionamiento que se evidencia por un incremento -

de la temperatura del agua fría.

El empleo de la s torres de enfriamiento, en la industria y en -

lo particular en la petrolera, para la d isipación de ca lor , ha sido por —

muchos años satisfactorio desde el punto de vista de su operación y con

sideraciones econ óm ica s, a pesar de lo s ataques quím icos y b io ló g ico s

que sufre la estructura de la torre; no obstante, que existen otros me—

d ios para eliminar el calor absorbido por el agua de enfriamiento entre -

lo s que se pueden citar lo s enfriadores de roclo y cam biadores que en—

frían con arre.

Las torres de enfriamiento son el equipo que mayores ventajas

presenta en la industria petrolera y dentro de é sta s , las de tipo mecáni­

c o de tiro inducido, ya que son las que manifiestan pérdidas menores —

en el agua debidas a la fr icc ión del a ire , con resp ecto a la cantidad de

agua en circu lación , comprendidas estas entre 0 . 1 a 0.3% (Establecien.

do una comparación con lo s otros t ip o s , se encontró que para: torres -

rod ad oras era de 1 .0 a 5.0% y para torres atm osféricas de 0 ,3 a 1.0%).

Las torres de enfriamiento ad iabático con tiro in du cid o , pre­

sentan la gran ventaja de que permiten regular e l volumen de aire nece.

sario , su velocidad y su distribución. El tiro de estas torres se consi

gue con ventiladores que inyectan e l aire fresco , o con extractores que

aspiran el aire saturado; de esta menra es posib le poner en íntimo con

tacto una determinada cantidad de a ire , de velocidad regulada, con —

- 3 -

agua en con d icion es de franca turbulencia, que es una de las propieda­

des que debe tomarse muy en cuenta. Por otro la do , son de menor ta—

maño que la s de tiro natural y atm osféricas y por tal razón , necesitan

menos energía para el bombeo del agua. Estas ventajas económ icas —

disminuyen por los gastos de mantenimiento de los ventiladores y la —

energía que gastan para su funcionamiento.

Otra de las ventajas de las torres de enfriamiento de tiro —

inducido es que en Poza Rica la temperatura es húmeda y excesivam en­

te alta (25°C ó más) y no hay vientos durante períodos de tiempo rela­

tivamente largos.

- 4 -

CAPITULO II

CONTROL QUIMICO DEL AGUA Y SU IMPORTANCIA CON RESPECTO

A LA VIDA DE IA TORRE.

Los p rocesos de enfriamiento por agua son lo s más antiguos -

y sim ples con oc id os por el hombre. Todo lo que se requiere para enfriar

e l agua es exponer su superficie a l aire. Algunos de estos p rocesos —

son len tos , com o e l enfriamiento del agua de la superficie de un están—

que, mientras otros son relativamente rápidos, com o cuando se rocía —

agua al aire. Todos esto s procesos comprenden la ex posición de la su­

perficie del agua a l aire con grado de e fic ien cia que varfa.

La transmisión de calor comprende un calor latente debido al

cam bio de estado, de líqu ido a vapor, de una pequeña porción del - -

agua, y una transmisión del calor sen sib le debido a la d iferencia de —

la s temperaturas del agua y el aire.

En las torres de enfriamiento en las que el agua está más —

callente que el a ire , e l calor quitado a l agua y transmitido al aire e s -

la suma del calor sen sib le con el calor latente de evaporación . El - -

calor sensible Q s es pequeño en relación al calor latente transmitido

W r .

Qt =Q s-fW r (en Btu/hr p ie 2 °F)

W r-KAAPm

Los factores que influyen sobre el resultado de una torre de

enfriamiento son , lo s mismos que afectan a la expresión KAAPm. El -

valor de KA depende de la construcción de los aparatos de la in sta la ­

c ió n , de la extensión de la superficie de agua expuesta al aire y d e -

la velocidad del aire. APm depende únicamente de la temperatu—

ra del agua y de la temperatura de la humedad del aire. En realidad,

APm representa muy aproximadamente la diferencia de la s presiones de —

vapor entre el agua a su temperatura, y a la que tendrfa e l agua si estu—

viera a la temperatura de bulbo húmedo del aire.

Siendo el agua materia prima básica para cualquier industria, -

se comprende la importancia que tiene el estudio de e lla .

El tratamiento de agua es similar a cualquier p roceso químico

industrial, en que la s con d icion es deben estar ajustadas para dar l o s -----

mejores resu ltados. El tratamiento del agua debe ser e l más adecuado y

económ ico para tener la s con d icion es químicas requeridas. Cuando es—

tas con d icion es se obtienen, e l equipo, com o cam biadores de c a l o r , ----

líneas de flu jo , condensadores, e t c . , estarán libres de corrosión , incrus

ta cion es , depósitos en las paredes que causan pérdidas de ca lor , dañan

tuberías y demás superficies de calentamiento, reduciendo grandemente-

la duración del equipo.

La se le cc ión de las substancias quím icas empleadas para el -

control del agua, es muy variada, pues depende de la naturaleza de la -

misma, por tal m otivo, se tomará com o base los métodos estandar, esta_

b lecid os .

La evaporación que sufre el agua en la s torres de enfriamien­

to da por resultado una concentración de im purezas, originando lo s si­

guientes problemas:

1 ) . - C orrosión de la superficie del metal que está en contac. to con e l agua.

2 ) . - Incrustaciones inorgánicas.

3 ) . - Corrosión orgánica por medio de algas y hongos.

- 6 -

4 ) . - D eslign ificación de la madera de la torre.

El factor más importante para reducir e l ataque qufm ico y bio­

ló g ico en las torres de enfriamiento, es por medio del tratamiento quími.

c o del agua; y la solución a seguir para evitar lo s problemas anteriores,

es la ad ición del A cido Sulfúrico para mantener un pH entre 6 .5 a 7 .5 .

Se conocen varios m étodos para medir la alim entación d el á c i

do al agua de enfriamiento usando bombas de volumen controlado (bom­

bas d osificadoras). Los métodos más usados son:

1 ) . - Control continuo del pH.

2). - Alimentación quím ica en proporción con la v e lo cid a d deflu jo .

3 ) , - Alimentación quím ica en proporción con el n ivel del agua de enfriamiento.

4 ) . - Alimentación quím ica cuando el pH y la ve locidad de flu. jo son relativamente constantes.

Cuando es n ecesario una cantidad grande de agua de enfria­

miento puede añadirse a la bomba de volumen controlado un sistem a •—

sen cillo de control de n ivel. En dicho sistema se emplea bomba de vg

lumen controlado con doble v e loc id a d , con un relo j de tiempo; la bom­

ba añade e l ácido normalmente de acuerdo con un c ic lo de tiem po esta,

b le c id o .

Cuando el agua de la presa de la torre ha a lcanzado un nivel

ba jo , e l controlador de nivel abre una válvula para añadir agua de re—

puesto y simultáneamente se conecta la bomba en operación a alta ve­

locid ad . Cuando el agua fluye a la torre, la bomba opera a ve locid ad

máxima para neutralizar e l agua de entrada.

- 7 -

Normalmente la bomba es controlada por un reloj de tiempo y

opera Intermitentemente a la ve locidad menor, alimentando solamente —

pequeñas cantidades de ácido para mantener el pH requerido; e l relo j —

de tiem po permite un ajuste más exacto para la ad ición quím ica. Ya —

que es un d ispositivo de lo s más e fic ien tes que permite controlar, la —

d os ificación del reactivo de acuerdo con el gasto circulante.

Para el empleo del c loro en e l agua de enfriamiento, se usa

un método semejante a l descrito anteriormente, e l cloro no debe exce­

der de 1 p. p. m.

Paxa controlar la dureza del agua de una forma apropiada - -

para las necesidades requeridas, se puede usar el método cal-C arbona

to , que es e l de los m étodos, e l más empleado; la ca l o hidróxido de -

c a lc io , elimina la dureza temporal produciendo precipitados insolub les

de carbonato de c a lc io e hidróxido de magnesio

C a(H C 0 3 )2 + Ca(OH )2— "► 2 C a C 0 3 + 2 H 20

M g(H C 03)2 + 2Ca(0H ) 2 ^ M g(O H )2t 2.CaCC + 2 1 ^ 0

Com o se ve en la s rea ccion es anteriores, ex iste una reduc­

ción de só lid os ya que no se obtienen substancias so lu b les . En parte,

la ca l elimina la dureza permanente.

M gS04 + Ca(OH ) 2 ►Mg(OH)2+ C aS 0 4

Sin embargo se producen substancias solubles que deben —

ser elim inadas, lo que se consigu e con carbonato de sod io .

C a S 04 + Na 2 C 0 3 ► C a C 0 3 + N a ^ O

El Mg(OH ) 2 producido, es un precipitado gelatinoso que - -

- 8 -

actúa com o coagulante, y absorbe la s í lic e contenida en el agua y cuando

no es su ficiente e l Mg(OH) producido en la rea cción , para tener lo antes

expuesto, se le añade óxido de magnesio en el tratamiento.

Cuando el agua contiene cantidades apreciables de bicarbonato

de sod io , se emplea ca l y sulfato de c a lc io , éste último para eliminar e l

e x ce so de carbonato de sod io que se forma en la reacción i .

1 ) . - 2NaHC03 + Ca(OH ) 2 ►CaCOgH- N a 2 C 0 3 + 2 HzO

2 ) . - Na 2 C 0 3 -h C a S 0 4 ►CaCOg +- Na 2 SQ 4

Se recom ienda e l tratamiento en frío con ayuda de un coagulan­

te .

CONTROL DE INCRUSTACIONES EN UN SISTEMA DE RECIRCUXACION - -

ABIERTO.

En e l uso de sistem as de recircu lación , para disipar calor en -

lo s cua les se emplean: torres de enfriamiento, torres rod ad oras y cbnden

sadores de evaporación , se tiene un ahorro de agua de repuesto, (un dia­

grama tipo de recircu lación abierto se presenta en la figura siguiente).

D espués del paso del agua de recircu lación a través del equipo

de transmisión de ca lor , e s enfriada pasando por la torre de enfriamiento.

El e fecto de enfriamiento es producido por la evaporación de una porción -

de l agua de c ircu lación al pfisar sobre la torre. En virtud de las pérdidas

de evaporación , lo s só lid os d isueltos en el agua llegan a concentrarse y

por lo tanto las pérdidas evaporadas, tienen que reponerse.

La cantidad de agua perdida por la evaporación , podrá ca lcu —

larse por las con d icion es de salida y entrada del a ire . Las pérdidas d e -

- 9 -

Io

2Sr -

4 -

5 “

61

Condensadores de Aceite Condensadores de Vapor E n f r i a d o r e s de Vapor E n f r i a d o r e s de A c e i t e C o m p r e s o r a s S e r v i c i o s A u x i l i a r e s

E.S.I.Q.I.E. za:

Si s t e m a de

A b 1 e} ecirculacion

r t 0

T E S I SP R O F E S I O N A L

P k S U N T EPedro A Rgutz M

evaporación serán de 0 .85 a 1.25% de la cantidad de agua en c ircu lación ,

por cada 10°F de caída de temperatura en la torre, (para fines prácticos -

se toma el 1 %).

C ic lo de concentración es e l término empleado para indicar el -

grado de concentración del agua en c ircu lación , con resp ecto al agua de -

repuesto. El grado de concentración tiende a lim itarse por: las pérdidas

por arrastre m ecán ico, pérdidas por evaporación y e l acarreo de pequeñí­

simas gotas de agua arrastradas por e l aire que circu la en la torre. La —

cantidad de pérdidas por arrastre m ecánico varía con el tipo de torre em—

pleada; sin embargo, lo s datos siguientes pueden tomarse com o ejem plos,

basados en la cantidad de agua en circu lación . Para:

Torres de tiro M ecánico de 0 .1 a 0.3%

Torres de tiro Atm osférico de 0 .3 a 1.0%

Torres R odadoras de 1.0 a 5.0%

Las pérdidas por arrastre m ecánico también representan una —

dism inución en el agua del sistem a, que deberá ser reemplazada con el -

agua de repuesto. Por lo tanto las pérdidas de evaporación más la s pér­

didas por arrastre m ecánico, son iguales al agua total de repuesto n ece ­

saria, dichas pérdidas se expresan en porciento del gasto en c ircu lación .

Una relación entre las pérdidas atm osféricas o por arrastre —

m ecánico y los c ic lo s de concentración que el agua debe tener, se ilu s­

tra en la G ráfica 1.

FORMACION DE INCRUSTACIONES.

En sistem as de recircu lación abierto, cuando e l agua se con­

centra por evaporación , el problema de la formación de incrustaciones -

- 10 -

- l i ­

es se n o .

La tendencia de una agua a formar incrustaciones ba jo ciertas

co n d ic ion es , llega a aumentar gradualmente cuando está concentrada.

Aún el agua que no es incrustante en la primera c ircu lación , cuando h a -

circu lado varias v e ce s , ésta tiende a formar incrustaciones.

La formación de carbonato de c a lc io es el primer problema en

un sistema de circu lación y tanto en este caso com o en otros, cuando —

hay necesidad de tomar medidas para prevenir e l asentamiento de mcrus.

ta cion es de s ilica to de ca lc io y de magnesio y de sulfato de ca lc io .

El tipo de estas incrustaciones no es problema cuando el agua circu la —

una v ez .

Lo que se ha encontrado normalmente en un sistema de agua -

de enfriamiento es el y eso y esto es lo que se ilustra en la Gráfica 2 —

que nos da una idea de la solubilidad relativa del carbonato de c a lc io —

comparado con el sulfato de ca lc io . El tipo de incrustaciones que se for

man en sistem as de recircu lación abierto es principalmente carbonato de

c a lc io . La tabla de la hoja siguiente nos muestra análisis típ icos .

PREVENCION DE INCRUSTACIONES.

El problema de la prevención de incrustaciones en sistem as —

de recirculación abierto, es similar al de cualquier sistem a, sin embar­

g o , es más d ifíc il en sistem as de recircu lación , cuando se usan funda—

mentalmente lo s mismos tipos de tratamiento, entonces se hacen necesa

rias cantidades más fuertes de reactivos en el agua circulante para impe

dir la tendencia a formar incrustaciones.

Los compuestor orgánicos e inorgánicos que ocasionan la —

ANALISIS TIPICO DE INCRUSTACIONES EN SISTEMA DE RECIRCULACION

- 12 -

ABIERTA.

ORIGEN Agua de respuesto

Agua circulada sin tratar.

Agua circulada tratada.

C a lc io com o CaO 49.79 39.85

M agnesio com o MgO 2.42 2 . 2 0

Fierro y Aluminio com o F e 2 0 ,, 0.82 7.50

Materia Orgánica y A ceite 6.05 15.00

Carbonato com o C O 2 39.00 30. 20

Sulfato como SO^ 1.29 0.50

S ílice como SiO,, 0.15 3.85

F.FTnTRNCÍA nFT, TRATAMIENTO CON ACIDO PARA ELIMINAR INCRUSTA—OTONES Y REDUCCION DE PURGAS.

SUBSTANCIAS.

Dureza total com o CaCO^ 85 160 655

C a lc io com o CaCO 50 70 385

M agnesio com o CaCOg 35 90 270

Alcalinidad parcial C aCO 3 0 25 0

Alcalinidad total com o CaCO 3 180 470 125

Sulfato com o C a C 0 3 25 80 1520

Cloruros com o C 1“ 40 128 320

S ílice com o SiO, 8 2 0 60

T.ns VATDRF.S DF. ARRIBA ESTAN EXPRESADOS EN P, P. M.

P.H.C ic lo s de concentración

7 .1 8 .93 .2

7 .98 . 0

Agua de Agua circulada Agua circuladarepuesto sin tratar. tratada.

DATOS DE OPERACION

- 13 -

Agua en circu lación en g .p . m . 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0

Evaporación en g .p . m . (3.0%) 300 300

Pérdidas atm osféricas en g .p . m . (1.0%) 1 0 1 0

Purgas en g . p.m. 152 40

Agua de repuesto en g .p .m . 524 412

deform ación de lo s crista les de carbonato de c a lc io son los más efectivos

para disminuir las tendencias incrustantes. Una m ezcla de fosfa tos y ta -

ninos es el com puesto que ha dado mejor resultado para la prevención de

incrustaciones; la mejor proporción encontrada hasta la fecha de e s t a -----

m ezcla es de 30 a 10 p . p . m. , en el agua circu lante. Por supuesto, es­

tas concentraciones deben ser divididas en c ic lo s de concentración , a —

fin de enviar el agua ya tratada a un recip iente de agua de repuesto,

CONTROL DE CICLOS.

La concentración de só lid os incrustantes que tienen lugar en -

las torres de enfriamiento, presentan un problema para el que no se ha —

encontrado prevención alguna en el ca so de ciertas in cru staciones, ex—

cepto e l c a so en que se trate de incrustaciones de carbonato de c a lc io ,

en las que éstas pueden prevenirse relativamente fá c il . Sin embargo, en

sistem as de recircu lación abierto, es p osib le alcanzar tal grado de satu­

ración de carbonato de c a lc io que aún aumentando la d os ifica c ión en el -

tratamiento, no se puede controlar dicho problema.

Para evitar una saturación con respecto al carbonato de ca lc io

y también para controlar la formación de sulfato de c a lc io y s ilica to de -

c a lc io y de m agnesio, es necesario limitar lo s c ic lo s de concentración.

Cuando el agua ha llegado a lím ites de concentración y satu—

ración fu ertes, éstos pueden sustituirse por desalojam iento de esta agua

por medio de purgas.

El ob jeto de las purgas es el de remover una porción del agua

circulante y reemplazarla por agua de repuesto; esto asegura una dismi­

nución en la concentración del sistem a.

- 14 -

Las purgas de desa lo jo pueden ser intermitentes y continuas;

las continuas son la s más aceptables y se controlan por medio de una -

válvula de control de flu jo .

El a juste y e l control de la válvula de purga es variable para

mantener c ic lo s de concentración entre lím ites de seguridad para la pre_

vención de la formación de incrustaciones. La cantidad de purgas re—

queridas para limitar c ic lo s de cualquier valor, puede ser calcu lada con

la fórmula que se deduce de la forma siguiente:

H aciendo uso de la determinación de la concentración de cío.

ruros en el agua que entra en el sistem a, de acuerdo con el diagrama —

adjunto.

- 15 *

- 16 -

E = Cantidad de agua evaporada.

Pt = Cantidad de agua evaporada debido a la s pérdidas por arrastre at­

m osférico y purga al drenaje.

Ar = Agua de repuesto.

C “ Agua circulada.

Por defin ición se tiene que el número de c ic lo s es e l término-

empleado para indicar e l grado de concentración del agua circulante con

respecto al agua de repuesto; permaneciendo lo s cloruros solubles se —

tiene:

C ic lo s de concentración = ------ £¿2—C 1 A r

El agua que se agrega al sistem a es equivalente a la s pérdi—

das que se tienen en el mismo.

Ar z E + Pt

En la s condicion es de equilibrio, lo s cloruros que entran al -

sistem a deben ser iguales a lo s cloruros que salen del mismo:

Ar x C l ^ ; (E x C lj) t (Pt x C lpt)

Los cloruros no se pierden en la evaporación viniendo o ser —

CIe = o.

Sustituyendo este valor en la ecuación anterior; nos queda:

% x C l ^ : P t x Clpt

En la s condicion es de equilibrio la concentración de cloruros -

en e l agua purgada es la misma que en e l agua circu lante, de acuerdo -

con ésto la ecuación anterior queda:

Aj ̂ x CIa^ = Pt x C lc

- 17 -

o sea:

C lc %

c i a r Pt

Sustituyendo el valor de lo s c ic lo s :

C ic lo s = % _ E t Pt / P t - EC ic lo s - 1Pt PtPt

DETERIORO DE LA MADERA EN IA TORRE DE ENFRIAMIENTO.

La com posición de la madera ha sido tema de muchos estud ios,

lo s cuales han llegado a la con clu sión de que lo s constituyentes prlnci -

pa les son: la ce lu losa , que ex iste com o fibras largas similares a la fibra

del algodón, la s cu a les, cuando están perfectamente ligadas dan a la ma

dera resisten cia . La Lignina, que sirve para glutinar las fibras d e la ce

lu losa y la madera. Los Extractos, que son lo s preservativos naturales,

lo s cuales penetran en la madera y dan a ésta su color.

En general, entre más fuerte se a e l co lor de la madera, habrá -

mayor resisten cia a podrirse. Si lo s extractos son reem plazados en la —

madera de alta co loración , la resisten cia a podrirse sube todavía más.

CAUSAS DEL DETERIORO DE LA MADERA.

1 ) . - Ataque químico (deslin gn ificaclón ).

2 ) . -Ataque b io lóg ico Interno (hongos).

3 ) . -Ataque b io lóg ico superficial (hongos y algas).

La madera muchas v e ce s se deteriora por la acc ión de agentes -

quím icos contenidos en e l agua. Si e l agua es altamente alca lina (pH>8 )

tenderá a d isolver las fibras de lignina en la superficie de la madera, de_

jando con esto separadas la s fibras de ce lu losa .

A taques Químicos y B io ló g icos

E.S.I.Q.I.E. 1. P. N.A T A Q U E S Q U I M I C O S Y

BIOLOGICOS EN LA TORRE

Tes is P r o f e s i o n a l

P as an te .Pedro A R g u e z M

La madera se va desgastando mediante el deslave y algunas -

v eces en proporciones grandes que se pueden co lectar en la re jilla de -

la presa de la torre, y también tiende a destruir los preservativos de la

madera, tanto que ésta pierde sus extractos b á s ico s de p rotección y es

más susceptib le de podrirse. La causa de que la madera se pudra so n -

ios hongos. Estos rara v e z atacan la parte de la torre que está con ti—

nuamente m ojada; usualmente lo s que si son atacados son lo s miembros

que soportan la estructura, lo s eliminadores de escurrim iento, la envol­

vente, y las paredes de d iv isión ; aún más pueden ser destruidos por in­

feccion es internas de hongos, ya que generalmente, éstos no atacan l a -

superficie, sino que destruyen la ce lu losa y la lignina; debajo de ésta -

la parte exterior de la madera tiene una apariencia de sana.

O casionalm ente la superficie de la madera atacada por h ongos, pue_

de recon ocerse por la destrucción de la ce lu losa en la parte exterior, —

donde el ataque quím ico só lo destruye la lignina; generalmente e l ataque

superficial se encuentra en la s llenad eras, en e l interior de la s cubiertas,

en la s paredes de d iv is ión y en lo s eliminadores. Sin embargo la deterio

ración es más lenta comparada con la rapidez con que e l ataque interno -

destruye a la madera.

TIPOS DE ATAQUES. - Generalmente son dos:

1). - Los hongos destruyen la lignina en la parte interior de la -

madera sin dañar la ce lu losa . Cuando la ce lu losa está s e c a , con s iste —

en una masa de fibras blancas que pueden pulverizarse entre lo s ded os , a

este tipo de ataque se le llama; Carcoma o podrición blanca.

2 ) . - L o s hongos destruyen la ce lu losa en e l interior de la m ade­

ra. Cuando un espécim en de este tipo se mantiene s e c o , la madera d e te -

- 18 -

- 19 -

rlorada conserva su apariencia original, pero puede ser pulverizada entre

lo s dedos; a este tipo de ataque se le con oce com o : Carcoma o podri­

c ión ca fé .

Los hongos son microorganism os que se alimentan de la madera,

de la lign ina, de la ce lu losa y algunas e sp e cie s viven en ciertos azúca­

res y extractos.

Son de una variedad de vegeta les que no producen c loro fila , por

lo tanto no están capacitados para producir su propio alimento por la a c ­

ción de la luz solar sobre el b ióxido de carbono y e l agua. El sustento

proviene de substancias orgánicas tales com o: la madera.

Los hongos se reproducen por medio de esporas, las cuales pue,

den ser unicelulares o m ulticelulares. Las esporas son normalmente lleva_

das por e l aire y ba jo condicion es favorables gem in an y después se as ien

tan en la superficie de la madera.

Los ataques y desparrames de hongos, parecen ser más fu ertes-

cuando la temperatura de la madera está dentro de _ 8 8 a 105°F; y a tem pe­

raturas bajas lo s hongos están en estado latente, mientras que a una tem­

peratura de 150°F se necesitan 30 minutos para destruirlos.

ATAQUES QUIMICOS Y BIOLOGICOS.

Generalmente el ataque quím ico es causado por las aguas a lta—

mente a lca linas (p H > 8 ) o por e l u so de agentes altamente oxidantes ta les

como e l cloro . Los tipos más comunes de ataques quím icos involucran la

elim inación de la lignina aglutinada de las fibras ce lu losas en la parte —

exterior de la madera; a este fenómeno se le llama deslign ificación .

En este tipo de ataques la superficie de la madera queda cubler_

- 20 -

ta por fibras sueltas de ce lu lo sa , que son lavada, causando que, la s

dim ensiones de la madera, resulten progresivamente más pequeñas. La

estructura Inferior de la torre a s f com o las tom as, están su jetas a e s ­

te tipo de d es lig n lflca ción , puesto que están continuamente hum edeci­

das por e l agua. Por lo tanto, la d es lign lflca ción también puede o cu ­

rrir donde hay humedeclmlento intermitente, causando e l continuo d ep ó­

sito de incrustaciones saladas.

Si un ácido fuerte se vierte dentro de la torre, éste destrui_

rá la ce lu lo sa , dejando una masa de aspecto carbonizado, la cual e s -

principalmente lignina. Este tipo de deterioro no sucede frecuentemen_

te en las torres, pero puede resultar del tratamiento ex ce s iv o con d e—

maslado ácido.

Las torres de enfriamiento son como cualquier otra p ieza del

equipo esen c ia l en una planta. N ecesitan in sp ección y mantenimiento

períod lco , para dar una operación e fic ien te . Agregando a la in sp e c—

clón un carácter de control para evitar la deterlorizaclón de la madera.

La torre debe de lim piarse rigurosamente cuando menos una v e z al año.

Es indudable que cualquier co sa que prevenga la d istribución

uniforme del agua y del flu jo sin restricciones d e l aire, reducirá le ca

pacldad de enfriamiento de la torre. La formación de Incrustaciones o

algas en las entradas da aire, enpaquetaduras y mamparas reducen e l -

flu jo de aire.

La acum ulación, sedimento o incrustaciones en e l sistem a -

de alim entación d el agua, causa el taponamiento de la s boq u illa s , te ­

niéndose una di stribuclón desigual del agua; lo s empaquetamientos —

reducen el flu jo de l aire y la superficie de contacto por la can alización

del agua y del aire.

RECOMENDACIONES, - En c a so de ataques qu ím icos, deberá añadirse -

á c id o sulfúrico al agua de la torre para mantener un pH entre 6 .5 y 7 . 5 ,

no obstante que un pH de 6 . 5 es el más conveniente para prevenir el —

ataque, aunque éste no es e l único factor involucrado.

La alca lin idad tota l, deberá ser controlada para tener un nivel

adecuado. Si el agua se controla a un pH de 6 . 5 a 7. 5, es menos pro­

bable que la torre sea atacada por h ongos, porque lo s extractos per m e-

necen en la madera por largo tiem po, dado que el ataque quím ico de la

madera e s por lo general evidente a simple v ista . Deberá estab lecerse

un procedimiento a seguir para efectuar in sp eccion es periód icas en las

torres.

Si la torre tiene madera que está infectada por h ongos, la —

parte Infectada de ésta deberá quitarse inmediatamente para impedir —

que la in fecc ión se extienda. Se recomienda que la parte Infectada —

sea reemplazada con madera tratada con creosota , la cual resistirá el

ataque de los hongos existentes en la torre y evitará adem ás, el desa­

rrollo de las in fecc ion es en la nueva madera.

No se conocen m edios para proteger a la madera a causa d é ­

lo s ataques qu ím icos. La mejor información útil para el control de la

des lign lflca ción e in fecc ión b io lóg ica es mantener lo s valores d e l pH

abajo de 7 . 5 y el c laro residual en el agua de circu lación deberá s e r -

menor de 1 p. p .m . Además, e l uso de lo s com puestos no oxidantes -

- 21 -

a lg ic ld a s y fu ngicidas, ta les com o el pentaclorofenato de sod io y la

presencia de altas concentraciones de crom atos en e l agua, también

retardan la in fecc ión y deterioro de la madera.

- 22 -

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A N A T . T R T S DE LOS FACTORES DE DISEÑO.

Como un sistem a de enfriamiento que es la torre, e l proble------

n a en este trabajo, es e l de eliminar e l calor absorbido por e l a g u a -----

a través de enfriadores y condensadores, problema que es resuelto por -

la torre de enfriamiento, ya que es e l sitema más sen cillo y usado en la

industria petrolera.

Como la s torres operan utilizando el aire ambiente, ced ido ya -

sea por c ircu lación natural o proporcionado con tiro m ecán ico; por tal mo_

tivo deben conocerse la s propiedades d el mismo.

D espués de tomar temperaturas semanales durante lo s m eses de

enero a mayo, se llegaron a lo s promedios siguientes:

Temperatura del agua de entrada (T j) ....................... 110°F

Temperatura del agua de salida (T2 ) ........................ 90°F

Rango de enfriamiento (Te) ................... 20°F

Temperatura del bulbo húmedo (T w )... =.............. 80°F

Cercanía (T 2 - Tw) (C . 10°F

La temperatura del bulbo húmedo se tomó en la d irección del

viento (N.E. ) .

Velocidad del v ien to .................................................................... 5 M .P . H .

Aunque existen otros sistem as de enfriamiento de agua, indus—

trialmente no son u sados, debido a los ba jos rendimientos que proporcio­

nan, no obstante que presentan ba jos co s to s de in sta lación , ocupan gran_

des superficies de terreno lo cual lo s hace antieconóm icos, máxime en in

dustrias donde la cantidad de agua por enfriarse e s g ran de.

Los sistem as de enfriamiento más usados en la industria pe tro

lera , son la s torres de enfriamiento y entre éstas la de tiro m ecánico.

Exceptuando la lo ca liza c ión de lo s ventiladores, la s caracte­

r íst ica s estructurales y de funcionam iento, los dos tipos de torres d e -

tiro m ecánico son en esen cia la s mismas. La humedad arrastrada se -

elimina del aire de escape por mamparas de arrastre que se co lo ca n

Justamente encima de la cámara de rociad o bajo e l ventilador.

Los resu ltados del funcionamiento de un tipo determinado d e ­

torre lo s rige la relación de lo s pesos del aire y el agua, a s í com o e l -

tlem po en contacto de estos elem entos, ésto es un fa ctor , qu izás e l —

más importante para e l d iseño de la s torres de enfriam iento, com o s e -

podrá ver en lo s cá lcu lo s .

En la práctica industrial se obtiene primero la re la c ión del —

aire-agua manteniendo constante la velocidad del aire y variando la —

concentración del agua.

Como operación secundaria, se varía la v e locid ad del aire —

para ajustar la torre a la s ex igen cias de enfriamiento. El tiempo de -

contacto entre e l aire y e l agua es gobernado principalmente por e l - -

tiem po necesario para que e l agua salga de las boquillas y ca iga a tra

v és de la torre hasta la presa. Se obtiene, por tanto, e l tiempo de -

contacto para un determinado tipo de torre , variando la altura de la —

misma. S i e l tiempo de contacto fuera in su fic ien te , ningún aumento

de la relación aire-agua podrá producir el enfriamiento d eseado. Es -

por tanto, n ecesario que la torre tenga una altura mínima.

Indudablemente que e l principal factor de d iseñ o de u n a -----

torre de enfriamiento es e l aire atm osférico, par la razón de que e s el

- 24 -

medio enfriador, por lo que estará sujeto a las variaciones del mismo.

El procedim iento general para la se le cc ió n de una torre de -

enfriamiento para un trabajo óptim o, se efectúa de una forma semejan­

te al empleado en la se le cc ió n de un cambiador de calor y consta de -

lo s pasos siguientes:

1 ) . - Suponer una altura de llenado, a s í com o la altura de em­

parrillado de la torre. Con la altura de emparrillado se determina la -

presión de bombeo del agua circulante necesaria para la torre y la se­

le cc ió n del tipo de llenado, nos determina la potencia necesaria en —

lo s ventiladores, a s í com o el volumen total de aire necesario para el

trabajo de enfriamiento requerido.

2 ) . - Se determina la cantidad de aire n ecesario basándose en

el rendimiento requerido y lo s valores supuestos en e l paso anterior.

3 ) . - Suponer un área o b ien , tomar el módulo de torres de -

enfriamiento de 6 x 6 x 6 p ies o múltiplos de és to s . Este paso abar­

ca la primera aproxim ación de la torre, que será la necesaria para dar

una velocidad razonable del aire a través de la torre y que resu lte - -

una potencia óptima para lo s ventiladores.

4 ) . - Determinar las pérdidas de presión para la torre se le c —

clonada, incluyendo las pérdidas de entrada del a ire , las pérdidas de

llenado y las pérdidas por arrastre.

5 ) . - Determinar la potencia del ventilador.

6 ) . - Repetir lo s cá lcu los si lo s resultados están fuera de lo

normal.

- 25 -

CAPITULO III

BALANCE DE CALOR

El siguiente an á lisis matemático de torre de enfriamiento, está

basado en e l simple hech o, de que la cantidad de agua evaporada en la

torre para producir enfriamiento, es pequeña con respecto a l volumen —

total de agua circulada sobre la misma. En las torres de tiro m ecánico

y atm osférico , e l balance es igual; la diferencia se encuentra solamen

te en la forma de com o se ponen en con tacto e l aire y e l agua.

En las torres de tiro m ecánico que se supone que constan de -

una serie de platos te ó r ico s , la altura de empaque, en cualquier colum

na em pacada, para producir e l mismo e fecto de un plato te ó r ico , s e - -

con oce com o: altura equivalente. El plato teórico es en e l cuál e l —

vapor que sale del plato está en equ ilibrio , con e l líquido que sa le

del mismo. En una torre de enfriamiento e l plato teór ico , es aquel en

el cuá l e l aire que sale del p lato, está a la misma temperatura que el

agua y se satura con vapor de agua a esa temperatura.

NOMENCLATURA EMPLEADA PARA EL BALANCE DE CALOR

L = cantidad de agua que salePLATO n - 1

G — cantidad de aire se co que entra r 1PLATO n

A = Factor de enfriamiento

i í - (e s una relación de la cantidad de agua que sa le y la cantidad de aire seco que entra L /G ).

PLATO n+1

Tn—1, Tn, Tn-|-1 Temperaturas del agua para lo s platos:

n - 1 , n y n + 1 respectivam ente.

tn—1, tn , tn+1 Temperaturas del aire para los platos;

n —1 , n y n + 1 .

Htn_ j Htn H t n + 1 Contenido de calor por cantidad de aire se co a -

temperaturas t n - 1 , tn y tn + 1 .

H Contenido de calor por libra de aire se c o de aire -WB

que entra a la torre.

Para un plato n, e l balance de calor será:

L (T n -l-T n ) = G (H tn -H tn + 1 )............................... ( 1 )

Por defin ición : tn = Tn; tn + l = Tn41

Por lo tanto: Htn=HTn; H tn-fl =■ HTn+1

Sustituyendo este valor en la ecuación 1, eliminamos la tempera­

tura del aire

L (T n -l-T n ) = G (H Tn-H Tn+1)...............................( 2 )

De la ecuación 2:

T . _ HTn-HTn+1(T n -1—Tn) = H T n-H T n + 1 . . T n - l -T n = — — — -----------

~g

tn- H Tn+l-H Tn _|_ T n - 1 ................................................................. ( 3 )A

Esta ecuación es general y puede usarse para calcu lar la tempera,

tura del agua de cualquier plato de la torre en término de la temperatura —

del agua que fluye al plato; la temperatura del agua debajo del plato y la -

relación de cantidad de agua a cantidad de aire se co ó factor de enfriamien

to .H aciendo n = l , la ecuación 3 , nos queda de la forma siguiente:

T H T 2-H T 1 . + T p ...................................................................... ( 4 )A

To = Temperatura del agua de salida en e l plato h ipotético sobre la parte alta; en la práctica se toma com o la temperatura — del agua que entra a la Torre.

- 27 -

En la misma forma, llamando n=2 de la ecuación 3 , tendremos:

T 2= ff ? 3 ~ H T 2 4 . T I ................................... ( 5 )A

Sustituyendo e l valor de T 1 de la ecuación 4 en la ecu ación 5, —

nos queda:T :— HT3 — HT2 .| H T 2-H T 1 _|_To

A A

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efectuando operaciones:

para e l tercer plato:

T2 —HT3— HT1---------- i_To....................................... ( 6 )A '

T3— HT4— HT3---------i T 2 ..................................... ( 7 )A

Procediendo de la forma que hicim os para tener la, ecu ación 6 , nos

resulta la siguiente ecuación :

T 3 = HT4—HT1-------1 To_ _ ............................... ( g )A

Dando por resultado una ecuación general para n número de platos

de la forma siguiente:

T n = HTp~frl~HT* ~¡- To................................... ( 9 )

La ecu a ción anterior nos da la temperatura del agua que sa le de -

cualquier p la to , en función de la temperatura del agua que sale de l plato -

de ab a jo , o e l contenido de calor del aire que entra a ese p la to , la tempe­

ratura del agua o aire que salen de la torre, la temperatura del agua que -

entra y la relación de agua a aire se co .

Podemos escrib ir un balance de calor alrededor de toda la torre; -

donde m sean lo s platos teór icos tota les de la torre, por tanto:

L (T o—Tm) = G ( H T l - H ^ )

La ecuación 10 nos da la temperatura del agua de la torre en fun­

ción de la temperatura de bulbo húmedo, temperatura del a íre , temperatura

del agua y la relación agua-aire se co . Con dicha ecu a ción , podemos ca l

cular lo s lím ites de A para cualquier condición de enfriamiento de una to ­

rre con un plato o con un número in fin ito de é llo s . Para una torre de un -

p lato, la práctica acon se ja hacer;

Trn ~ TI y para un número infin ito T m = T o; calculando A para e ste ca so ,

resulta una cantidad mínima de aire. Para cualquier valor de A entre esos

lím ites, podemos encontrar TI que es la temperatura del aire que sa le de -

la torre.

Una vez encontrado e l valor de TI podemos volver a hacer uso de

la ecuación 9 y calcular plato por p lato, e l gradiente de temperatura de la

torre.

La gráfica 3 nos relaciona todas las temperaturas (Tn) y todos —

lo s ca lores (HTn).

CALCULO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

Para el cá lcu lo , se tomará en cuenta la experiencia de d iseños

de la s torres existentes en la industria petrolera.

Por diseño se acon seja tomar 7 p ies de altura de enrejado, a - -

partir del brocal de la presa.

D espués de varios c á lc u lo s , se lleg ó a la con clu sión de que la s

dim ensiones óptimas para e l d iseño de la torre, que satisfacerá la s condi

c lon es de trabajo para enfriar 1 0 0 0 0 galones por minuto, son de - - -

30 x 30 x 30 p ie s , más 3 p ies que se dejará com o e sp a c io , entre lo s e li­

minadores de arrastre y e l aban ico , para la mejor e fic ie n cia en el enfria­

miento; el e sp a c io entre parrilla y parrilla será de 15“ .

CALCULO DEL NUMERO DE HILERAS DE PARRILLAS

N p = ( 3 0 - 7 ) —i-| h l= 20

D e la ecu a ción 10 del balance de ca lor , calcu lam os e l factor de

enfriamiento (A). Los va lores de H ^ g y HT1 lo s encontramos en la gráfi

ca 3.

90r-43~ $ i 4 -1 1 0 . ' . A — 5 4 -4 3 ----- = o.55A ' 20

Con d icho factor calculam os la masa ve locid ad del aire (G ), de

la forma siguiente:

L ’ = 10 000 gal/m in x 8 .33 lb /g a l x 60 min/hr = 5000 000 lb /hr

L = - ü - = 5000 000 = 7 3 5 _ Ib____________S 30 x 30 x 7 p ie 2 hr (celda)

L = F lu jo de la masa de agua por celda

L ‘ = G a s to de agua

S — Superficie total de la torre

0 . 5 5 z : - ^ - G^— - — = -ZS5 -1 4 5 0 ------------G 0 .5 5 0 .5 5 hr p ie ' 2 ce lda

C on este valor podemos calcular e l volumen de a ire tota l a tra­

v és de la entrada d el enrejado, tomando 0.0675 lb /p ie ^ com o p eso espe­

c í f i c o del aire.

- 30 -

Donde:

- 31 -

^ 67l f ^ 0— = 396000

30 x 2 x 7 ~ 420 p ie2 (área frontal de enrejado)

^ ~ 94Q pie'Vm ln (volúmen de aire frontal de cada rejilla )

CALCULO DE LAS PERDIDAS DE PRESION:

por emparrillado (de la gráfica 4) 0 .0113 x 20 - 0.226

por enrejado de ventilación (de la gráfica 5) - 0.112

por elim inadores de arrastre (de la gráfica 6) - 0.035

pérdidas to ta les por presión estática (W,r ) - 0.373

CALCULO DE LA POTENCIA DEL ABANICO:

Para calcular la potencia necesaria para cada ce ld a , lo hace­

mos con la fórmula siguiente:

BHP — Acfm x WT 6356 x Es

Donde:

Acfm ----- Volúmen total de aire de entrada

W T ----- Pérdidas totales por presión estática

Es E ficiencia estática que incluyen pérdidas por engra.

naje. Para torres de enfriamiento, se toman entre -

50 a 60%.

BHP— 396QQQ x Qit 3 7 3 ------ — 4 5

6356 x 0 .50

Com o se cuenta con un motor e lé ctr ico de la s siguientes - -

caracter ística s. 220/440 V, 60 HP, tr ifásico y con un rendimiento d e -

75%.

041

- 32 -

LA. POTENCIA DEL MOTOR SERA:

HPr-íyíE. — — i i — = 6 0? 0 .7 5

Para comprobar si los cá lcu lo s anteriores están dentro d e los

lím ites óptimos del diseño y muy especialm ente el cá lcu lo del número

de hileras de parrillas, lo haremos con una fórmula que esté en fun—

ción de la temperatura del bulbo húmedo Tw, de la temperatura final -

T2, y e l factor de enfriamiento A en libras de aire se co .

La fórmula que reúne lo s requ isitos anteriores, es la siguien

te:

HT2 — Hw i— A

A en Ib de aire s e c o — — — = 1 5

0.55

Con la ecuación anterior calculam os las temperaturas que va

teniendo cada parrilla, hasta llegar a la temperatura in ic ia l de d iseño o(110 F) y tomando en cuenta la e fic ien cia de la torre que es de 62 .7% ;

e l último cá lcu lo dividido entre la e fic ien cia de la torre se tendrán el

número de parrillas las que se calcularán de acuerdo con la experien­

cia obtenida en otras torres.

T l= - 54-43 g 0 — go.7°F 15 T

T2r -5'5. 43 j_ 90.7 — 9 1 .5°F15 1

T3= 5 6 t5 ~ 4,? + 9 1 .5 — 9 2 .4°F 15 1 —

T4- " 8 y , - 4 ’3 h 92 .4 =: 93 .4°F

- 33 -

T5 = $ 9 ~ 4?— - f 9 3 .4 = 94.5°F15

T 6 - - S 0 — ~—43— i 9 4 , 5 = 9 5 .6°F15 1

T7 - 6 2 - 4 3 95 .6 = 96 .8 F~ 15 1

T8 ~ 6 4 ~ 4 3 96 .8 — 98 .2°F15 1

T 9 — 6 6 Z - M - : 98 .2 = . 99 .7°F15 T

TIO ~ 43■■ + 99 .7 n 101. 4°F15 1

T U — - 2 2 - . Z - 1 L - J _ 101.4 — 103. 3°F 15 1

T 1 2 ~ -f- 103.3 S 1 0 5 .5°F

T13 — 82 - 43 , _L 105.5 rr 1 0 8 .0°F 15

T 14— 8 6 ~ 43 - i 108.0 — 1 1 0 .8 °F V s. 110°F15 '

14 hileras de parrillas teóricas tiene la torre

hileras de parrillas reales ~ 1 4 /6 3 “ 20.

CALCULO DE IA POTENCIA DE IA BOMBA QUE SUMINISTRARA EL

AGUA A LA TORRE.

Datos de diseño:

Q — 10 000 gal/m in

P . e — 62 .3 Ib /p ie 3

Z — 600 pies de tubo de acero com ercial

M n 20 pies

D ” 10 pulg “ 0 .83 p ies .

C á lcu lo de la velocidad dentro del tubo.

Q ~ 10 000 gal/m in x p ie^ /ga l x — mi n/ seg — 22.1 p ie3/s e g 7 .4 8 60

A — 0 .785 x 0 .8 3 2 — 0 .5 4 p ies 2

V = ~A ~ 0" 54---=41 ple,/se9

C álcu lo del número de Reynolds.

Re.D v P ,e - , P.JÍ3 x .22., 1 x 62, 3___ =i , 9 x 106

" - 0 .000672

Por las gráficas del Brown, tenemos que:

f ' 0 .015

L — 600 +■ 10 co d o s de 90° 8 válvulas de compuerta.

Para cod os de 90° Le — 10 x 7 .5 75 p ies .

Para válvulas Le — 8 x 10 ~ 80 p ies .

L n 600 t 75 -h 80 = 755 p ies .

D el teorema de Bernoullí y tomando en cuenta que la carga y descarga

del agua, se hacen a la presión atm osférica y e l diámetro del tubo permanece

constante, e l teorema queda de la forma siguiente: W - M -t-F

F - f x L x v 2-—0 . Q15 x 755.x 48 8 .4 ..-1 0 3 . 3

2gD 2 x 3 2 . 2 x 0 . 8 3

W ” 20 -j-103 .3 = 1 2 3 .3

H = 2 2 .1 p ie s3 /se g x 62. 3 lb /p ie s 3 ~ 1380 lb /s e g

wp — W x H — 123.3 x 1380 c 550 550 x 0 .75

Se tomaré un motor de 85% de e fic ien cia .

H P m = -S£ B -------=r_ ü 5— - 500

- 34 -

? 0.85

INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO.

CAPITULO IV

El mantenimiento de la torre es un trabajo que no ha recib ido

la atención su ficiente por parte del ingeniero de proceso . En muchas -

plantas hay un programa de mantenimiento preventivo para todo el equi.

po en operación , d icho programa podría extenderse hasta incluir a la —

torre de enfriamiento.

Hay dudas con respecto a la lo ca liza c ión de la torre. Sin -

embargo, podrá recordarse y tomarse muy en cuenta que un suministro

de agua fría , es esen cia l para la e fic ien cia de una planta en operación

existiendo un nuevo problema en el mantenimiento de las funciones de

la torre, debido a que el enfriamiento del agua circulante producirá —

una evaporación , y ésta originará un incremento del contenido de sa­

le s en el agua.

Para trabaiar satisfactoriam ente las torres de enfriamiento -

se instalarán, por lo general, a presión atm osférica y en áreas despe.

jadas donde pueda utilizarse y aprovecharse la velocidad del v iento,

aunque éste pasa a través de la torre, por arriba donde cae el agua, -

lo s sedim entos podrán lavarse fuera del aire y dentro del depós ito .

Para mantener el contenido de sal del agua en e l depósito ,

a un mínimo absoluto y también para mover y reunir todos lo s sedimen

tos del d epósito , se recomienda hacer una purga continua a la torre -

de enfriamiento, teniendo ésta un horario de paros perfodicos para su

lim pieza.

- 36 -

TRATAMIENTO DEL AGUA.

El mantenimiento particular de una torre de enfriamiento

como cualquier equipo m ecán ico , está íntimamente asociad o con l a -----

calidad del agua empleada. Por lo tanto es ca si im posible discutir el -

mantenimiento de un sistem a de enfriamiento, sin discutir el tratamien­

to del agua. El problema del tratamiento es muy am plio.

El programa general de mantenimiento de una planta en opera

c ió n , no ha sido una solución al problema del tratamiento de agua, —

pero es usado com o una guía; dicho control está basado en la preven—

ción de deterioros de lo s materiales usados en la construcción del —

equipo, formación de in cru staciones, y ataques quím icos y b io ló g ico s .

M uchas plantas usan el c lo ro , por ser uno de los agentes -

más adecuados para el control de las a lgas. En algunas plantas se —

controlan mejor las algas inyectando de 6 a 8 libras de c loro por d ía -

para cada 1 , 0 0 0 galones por minuto con relación a l agua circu lada; —

pero aún cuando esta cantidad se agregue en forma constante, se

desarrolla un tipo de algas inmunes al c lo ro , por lo tanto, cada d iez

días se aumentará la cantidad hasta tener una concentración de 1 p.

p .m . para a s í evitar e l desarrollo de a lgas.

Para controlar la formación de incrustaciones en las torres

de enfriamiento, se debe mantener un control del pH en el agua de la

torre de enfriam iento, ya que, a mayor pH, mayor facilidad de forma,

ción de incrustaciones y a menor pH los metales en contacto con e l

agua, se empiezan a d isolver lentamente, por lo cual se debe mante

ner un pH del agua entre 6 .5 y 7 .5 y luego agregar un inhibidor de -

la corrosión . Esto mantiene la tubería y lo s tubos cam biables limpios

y previniendo lo s metales a la corrosión .

En aguas fuertemente a lca lin a s , debido a lo s bicarbonatos -

de so d io , c a lc io y m agnesio, la estructura de la torre es a t a c a d a -----

debido a l alto pH causado por d ich os bicarbonatos y es muy notable -

el ataque, cuando la madera se está hum edeciendo alternativamente,

co sa que sucede en las torres atm osféricas. En este punto lo s bicar.

bonatos se concentran y vuelven a su estado normal de carbon atos, -

éstos atacan y disuelven la lignina de la madera, produciendo un —

e fecto llamado d eslign ifica ción . La única manera de prevenir este -

fenóm eno, es quitando los bicarbonatos del sistema de c ircu lación .

Esto no es muy práctico en muchos c a s o s , pero en general se puede

controlar manteniendo e l pH abajo de 8 .0 . Una vez que e l proble­

ma del agua esté resu elto , se hará un horario para in spección y —

mantenimiento del equipo de enfriamiento, que incluirá todo e l s is ­

tema de distribución del agua: llenaderas, cubiertas, armaduras, -

elim inadores, mamparas, se cc ió n de serpentines y todo e l equipo -

m ecán ico.

SISTEMA DE DISTRIBUCION.

La función del sistema de d istribución, es distribuir e l —

agua uniformemente hasta arriba de la torre y derramarla en forma -

de pequeñas partículas finamente pulverizadas a fin de tenerla en —

contacto lo más que sea posib le con e l aire. Hay varios tip os de —

sistem as de distribución usados actualmente, denominados:

Sistema de rociam iento hacia arriba.

Sistema de rociam iento hacia aba jo .

- 37 -

Eliminadores de A rra stre , Tipo de Enrejado y Sistema de Distribución.

T?fs?o nal.ProfiP a s a n te : PtdroA.Rdz. M.

Sistema de tipo acueducto.

El primer sistem a consta de un cabezal central, de tubos

la terales , los cu a le s , a intervalos regulares están las boquillas ato—

mizadoras. Este sistem a opera por lo general a una presión de 5 a 6 -

libras en las boquillas y depende de la fuerza centrífuga, en vez de —

los pequeños o r ific io s para el rompimiento fino del agua. Las boqui­

lla s tienen un diámetro aproximado de una pulgada, estas aberturas,

junto con las 5 ó 6 Ib de presión son su ficientes para prevenir taporas

mientos por a lga s, pequeñas piedrecitas y arena en las boqu illas.

El sistema es co lo ca d o entre 6 ú 8 p ies de las mamparas en las to-----

rres de tiro m ecán ico , lo mismo que en las atm osféricas. Las boqui.

lia s atomizan hacia arriba y llenan completamente la cámara rociado

ra con agua finamente dividida; este tipo de sistema distribuirá e l —

agua uniformemente, con una amplia variación del flu jo . Este s is te

ma requiere una atención mínima, pero se tendrá que inspeccionar ca

da 9 6 12 m eses para reparar cualquier desperfecto en las boqu illas.

El sistema de rociam iento hacia abajo a l igual que e l prime

ro consta de un cabeza l central con tubos la tera les, los que a Inter,

valos regulares están las boquillas atomlzadoras; este sistem a - -

está loca lizad o en la parte de arriba de la torre y opera a una pre­

sión de 1.5 Ib en la s boquillas. A causa de la baja presión , las -

boquillas operan al principio debido al choque del agua con e l plato

que distribuirá suavem ente, aunque no estará tan lim pio com o el —

anterior y distribuirá también uniformemente el agua con una amplia

variación del flu jo del agua y se inspeccionará cada 3 6 6 m eses.

- 38 -

El sistema de tipo acu educto , está compuesto de un canal prin

cipa l extendido, rodeando e l exterior de la ce ld a , la cual a su v ez está

conectada con canales laterales. El canal está construido de madera y

en e l fondo de éste estén los agujeros en los cuales se insertan tu bos-

de p lástico de descarga; cada 2 6 3 p ies entre lo s tubos se co lo ca un —

plato rociador de p lástico en el cual choca la corriente de descarga del

canal; e l e fecto de la corriente del agua que cae en este plato causa —

una a cc ión rociadora, que distribuye el agua. Este sistema no es tan -

d óc il com o los anteriores, ya que cuando el agua lleva mucha velocid ad ,

los canales se desbordan y cuando es poca el agua no se distribuye —

uniformemente. Se presenta un problema de mantenimiento constante; —

debido a que los canales tienden a rom perse, requiriendo una n ivela -----

ción y lo s platos rociadores tienen que renovarse periódicamente y de­

jarse bien a justados, de tal modo que la corriente de agua choque dire.c

tamente en el centro del d is co . Además los canales forman un lugar —

ideal para la acumulación de lo d o s , a lga s , y arenas, y desde lu ego , —

requieren una lim pieza frecuente; y com o el desarrollo de algas varía -

con la temperatura del agua, los can ales abiertos ofrecen un lugar —

ideal para su crecim iento; por lo tanto, este sistema deberé in speccio .

narse cada 30 días y las reparaciones deben hacerse inmediatamente -

porque se entorpecería e l funcionamiento de la torre si no se h iciera ;

aumentando a s í lo s co sto s de reparación y mantenimiento.

LLENADO.

El sistema de alimentación tiene la función de incrementar —

el contacto del aire con e l agua, a s í com o también la distribución e fec

- 39 -

ira

■ ■ il is __ ____£ • «

E.S.I.Q.I.E 1. P NVista de Planta y Lateral de la Torre.

T e s i sProfesional

Pasante: Pedro A.Rauez.N

tiva de estos m ism os. La e fic ien cia está afectada por el a ce ite , polvo,

algas y otros materiales extraños, siendo muy importante que e l sistema

se mantenga perfectamente lim pio. Un sistem a de alim entación formado

de tiras planas y horizontales está más expuesto para la formación de -

materiales extraños que las parrillas (decks) que están armadas de tiras

vertica les o inclinadas; y un sistema de alim entación convado, tiende a

concentrar el agua en lo s puntos más b a jos , causando can alizacion es -

en el a ire , debido a que difícilm ente pasa a través de áreas de altas —

concentraciones de agua, dichas canalizacion es reducen el contacto —

entre el aire y el agua, de tal modo que reduce su función.

Se usan varios tipos de alim entación, pero en general, se di vi

den en dos c la se s : El tipo de parrilla, que con s iste de bastidores de -

madera en los cua les se colocan tiras para formar re jilla s , éstas pue—

den usarse com o andamio en la construcción de la torre, se puede ca—

minar sobre ellas cuando se hace la lim pieza. Las parrillas fácilm ente

se quitan y se lavan con una manguera.

El tipo de ensam blado, consta de tiras con ranuras las cuáles

se ensamblan entre s i; estos tifios no se c lavan , ni se camina sobre -

e llo s , a s í com o no se pueden quitar fácilm ente, ni se deben lavar con

manguera.

La presencia de aceite en la torre es perjudicial para e l fun—

cionam iento de ésta , ya que las tomas empapadas de ace ite no son —

humedecidas por e l agua, resultando un dispersam iento impropio del -

agua y una reducción en la superficie húmeda expuesta a la intemperie.

Los depósitos de a ce ite se pueden quitar de las tomas por medio de —

- 40 -

E .S IQ . I .E . 1 P. N.Vista Isometrica con Corte de la Torre

T E S I S Profesional.

Pcssanís-.Pedro RQuei.N

solventes y vapor; sin embargo, es mejor reemplazar la s tom as.

XA PRESA DE IA TORRE.

Se construye generalmente de concreto , aunque también puede

hacerse de pino ro jo y a cero . Ocasionalm ente el agua que circu la en -

la torre tiene un e fecto perjudicial en el depósito de con creto , pero en

ta les ca sos se pone un material permeabilizante de base asfá ltica y —

cuando la presa se construye de pino rojo es muy d if íc il mantenerla —

sellada; esto se realiza cuando la torre se usa temporalmente com o un

sistema de aire acon d icionado, cuando la presa debe estar secándose

y hum edeciéndose, la cantidad de humedad de la madera va seguida —

de un cambio en sus dim ensiones. Si este c ic lo de humedad y secado

se repite varias v e c e s , se tendrán fugas en la presa.

Una de las mejores formas de evitar las goteras y fugas en -

las presas de madera, e s agregando asbesto desm enuzado, similar al

material aislante usado en las columnas de fraccionam iento, que por

e fecto del arrastre de las corrientes de agua ocasionadas por las —

fugas, e l material fibroso triturado sellará las grietas.

Se tendrá un cuidado riguroso al hacer ensayos para mante­

ner e l n ivel del agua en la presa, arriba del nivel de lo s torn illos de

sostenim iento, en d ichos ensayos se encontró que la superficie in—

terfacial entre e l aire y e l agua es muy corrosivo. La corrosión ocu

rre en la línea de agua o un poco más arriba.

D ebido a las fa llas en cualquier parte del equipo m ecán ico,

la unidad tendrá que pararse, por tal motivo es importante que se —

haga una in spección regular y un programa de mantenimiento.

- 41 -

Puede seguirse el siguiente programa para las d iversas p iezas

del sistema m ecánico empleando un sistema de enfriamiento.

SISTEMA DF, ENGRANATE DEL REDUCTOR DE VELOCIDAD DE LOS VENTI­

LADORES.

El nivel del a ce ite en lo s engranes se deberá checar cada 30 -

d ías; si el n ivel se encuentra b a jo , la ca ja de engranes y e l s e l lo de —

ace ite se checaran para evitar fugas; y s i por otra parte, e l n ivel del —

aceite ha subido, se hará bajar éste hasta la cuarta parte del fondo d e -

la ca ja de engranes y se checará para saber el grado de contam inación -

y em ulsificación . D ebido a que el engranaje en una torre que induce —

com en te de aire, se lo ca liza donde hay vapor de aire ca lien te y húmedo;

la condensación de la muestra puede ocurrir en la ca ja de engranes.

Esto se realiza en torres en las cua les se opera intermitentemente; en -

las que podría haber algunos signos de em u lsificación , entonces e l —

ace ite podrá sacarse y réfm arse con e l tipo de lubricante recom endado.

También se hará una in spección de lo s se llo s de a ce ite particularmente

en el se llo de a ce ite en el e je del ventilador; cualquier fa lla del s e llo ,

o de corrosión en el e je de este punto, permitirá recoger agua al entrar

a la unidad.

Se sacará una muestra de ace ite del fonde de la ca ja de en—

granes cada tres m eses, y s i e l a ce ite presenta cualquier signo de —

em ulsificagión , contam inación o deterioro, se sacará y refinará, para

no tener alguna falla en el sistem a m ecánico ya que la ca ja de engra­

nes es la parte fundamental en nuestro ca so .

- 42 -

INSPECCION DEL EQUIPO.

Una vez a l año lo s se llos de a ciete del engranaje se examinarán

y reemplazarán si es necesario ; también se checarán lo s juegos de co jln e

te s , particularmente en el e je del ventilador donde ocurre el mayor des—

gaste . Esto puede checarse fácilm ente haciendo mecer la s hojas del ven

tllador de arriba hacia abajo; si ha ocurrido cualquier desgaste apreciable

los co jin etes se ajustarán o reemplazarán. Cuando se encuentra que el —

aceite está em ulsionado en la ca ja de engranes, nos esté indicando q u e -

hay un desgaste e x ce s iv o y se encontrará generalmente en e l soporte del

e je de marcha lenta. Esto se debe a que en algunos d iseños de reducto—

res de ve locidad no tienen suficiente esp a cio en la c a ja , para acumular -

e l agua y lo s lod os en la parte Inferior donde se encuentra e l co jin ete —

más ba jo .

En ca so de que ésto ex ista , se puede sustituir por un ni pie re­

ductor, con un tapón de cachuca grande, en vez del tapón de desagüe, -

en la parte central de la ca ja de engranes. Con esto se tiene más espa.

c ió para el asentam iento del agua.

CONEXIONES O ACOPIAMIENTOS.

Las con ex ion es de e je flotante usados en las torres de enfria­

miento, se dividen en tres c la se s ; El tipo de engrane, e l tipo de d isco

de hule y e l tipo de conexion es universal.

La conexión de tipo de engrane debe sacarse y revisarse una -

v ez al año. Si el lubricante está contaminado se reem plazará. Los —

dientes de las conexion es se lavarán con kerosina y se examinarán per

fectamente para ser usados de nuevo; debe tenerse muy en cuenta la —

se lecc ión del lubricante para este tipo de con ex ion es , debido a que se

- 43 -

está trabajando en un medio húmedo y donde hay corrientes de aire - -

ca lien te y por tanto, hay peligro de condensación en el interior de la —

ca ja de engranes. Como la humedad se condensa , la a cc ión centrifuga­

dora de las conexion es giratorias, causa que el agua desp lace a l lubri­

cante en la periferia de la ca ja envolvente. Aunque lo s dientes de engra

ne se lo ca liza también en la ca ja envolvente, puede ocurrir un serio de.s

gaste por la fuga del lubricante. Debido a esto se recom ienda que el —

lubricante usado sea del tipo de prueba de agua, en e l cua l e l peso es^e

c íf ic o es mayor que el del agua.

El tipo de conexión de d isco de hule, se examinará cada 6 me—

ses y en cuanto muestre algún signo de desgaste , debe cam biarse inme­

diatamente. Se recom ienda que todas las conexiones que protegen l o s -

fle je s pesados de hierro, se hagan para los extremos de la flecha flotan

te y a s í limitar la rotación de la flecha y fa lle la con ex ión . Esto se —

hace para prevenir e l extremo flo jo de la flecha de p os ib les Juegos late,

rales y de daños en el ventilador, la chumacera, e l motor y la flecha —

de transm isión.

Los acoplam ientos o conexiones de tipo universal requieren —

lubricación cada 3 6 4 semanas; este tipo de acoplam iento requiere un

aceite pesado en lugar de una grasa. Con una lubricación adecuada —

este tipo de acoplam ientos dará mejor serv icio que lo s dos anteriores,

puesto que tiene mayor flexibilidad y más fá c il se adapta para ser usa

do en la estructura de madera, la cual no es muy rígida.

VENTILADORES.

Las aspas de los ventiladores usados en torres de enfriamien

- 44 -

to deben fabricarse de tres c la s e s de material, las cu a les pueden ser:

1 ) . - Fabricadas de acero al carbón o de acero inoxidable.

2 ) . - Fabricadas de aluminio co lad o ,

3 ) . - Fabricadas de aluminio forjado.

Una vez al año las aspas de los ventiladores se deben revisar

para observar si hay rotura por fatiga, esto es ap licab le para toda clase

de ventiladores. Los ventiladores fabricados de acero inoxidable requie

ren poco mantenimiento, mientras que los fabricados de acero a l carbón

y alum inio, deberán ser raspados y cubiertos con un material preserva­

tivo para evitar la oxidación cada año, aunque hay v e ce s que éstos —

duran de 5 a 10 años en serv icio sin necesidad de mantenimiento.

Las aspas de lo s ventiladores de aluminio con s isten en estruc

turas de metal pavoneado, éste tipo se debe examinar cada 3 6 6 m eses

por rajaduras y raspaduras en la cubierta para evitar que se destruya —

todo el ventilador. Este tipo deberá equilibrarse cada 3 6 5 años para -

evitar d esga ste , corrosión o cam bio de posición de las asp as .

Muy a menudo las vibraciones en la parte superior de la torre

serán la causa de lo s de fectos del ventilador, aunque en realidad se —

debe a un desajuste del mecanismo del motor; estas v ibracion es se pue

den distinguir fácilm ente. La vibración causada por un ventilador des­

balanceado hace que la torre vibre debido a que su masa es grande y -

baja ve locid ad ; mientras que lo s desgastes del mecanismo del motea- —

causarán una vibración de alta velocidad con un sonido caracter ístico .

Lo anterior lo podemos enumerar de una forma sen cilla de la -

siguiente manera, que puede tomarse com o un programa de in spección

- 45 -

y mantenimiento para una torre de enfriamiento cualquiera que sea su tipo.

Una v ez por semana. Deberán in speccionarse las re jilla s de la presa d e -

succión y la lim pieza requerida.

Una vez por m es. Se checarán: a). - El aceite en la ca ja de engranes, -

por nivel y contam inación, b ) . - Lubricar perfectamente tod os lo s acopla,

mientos y con ex ion es, c ) . - Inspección y limpieza del sistem a de distri.

bución del agua, tipo acueducto o de canal.

Una vez cada tres m eses. Se checarán: a ) . - Los sistem as de distribu­

c ión de rociam iento hacia ab a jo , a s f com o su lim pieza, b ) . - Inspección

y cheque de lo s acoplam ientos y conexiones por fractura.

Cada se is m eses. Se checarán: a). - Se hará cam bio de ace ite a la ca ­

ja de engrane, teniendo cuidado que sea el aceite apropiado, b ) . - Lu—

bricar perfectamente las chumaceras del motor, c ) . - Checar el sistema

de rociam iento hacia arriba.

Una vez por año. La torre deberá pararse y limpiarse completamente de

arriba aba jo , incluyendo la presa. Deberá hacerse una in sp ecc ión - -

completa de la estructura de la torre, debido a lo s ataques quím icos y

b io ló g ico s , se harán las reparaciones y reem plazos n ecesarios; e l s is­

tema de distribución se reparará o sustituiré en ca so requerido.

El equipo m ecánico deberá checarse por alineación y desga ste , lo s per

nos de los cim ientos deberán ajustarse; e l ventilador deberá in sp e cc io

narse por desbalanceam iento y desalineam iento. El acoplam iento tipo

de engrane deberá abrise para una mejor in spección , la ca ja de engra.

n es , chumaceras y s e llo s , se examinaran por desgaste .

- 46 -

COSTO DEL EQUIPO

Al efectuar el siguiente estudio económ ico, se tropezará con -

muchas d ificu ltades debido a la falta de co sto s reales que faciliten la -

resolución del problema. Es verdad que existen libros sobre c o s to s , —

pero por lo general, éstos son de procedencia extranjera y algunas v eces

el precio ca lcu lado para algunos equ ipos, a partir de e llo s , resulta algo

equivocado. Apegándose a co s to s de equipos sim ilares ex istentes en -

la industria petrolera y teniendo en cuenta el presupuesto para la s nue—

vas am pliaciones, se procede en la forma siguiente:

Los co sto s de operación anual se calcularán según la ecuación

que se expondré adelante, teniendo en cuenta que los co s to s de mano -

de obra no intervengan, debido a que este equipo será atendido por e l -

personal que está incluido en la nómina de Petróleos M exican os.

Una torre de enfriamiento de tiro in ducido, con capacidad de -

400 g .p .m . , con rango de enfriamiento de 20°F (115 -95°F ), tiene un —

precio de $ 5 5 ,0 0 0 .0 0 .

El c o s to de la torre de enfriamiento para nuestro c a s o , será de:

en la cuál:Va = costo del equipo problema

Vb 3 = costo del equipo con ocid o

Ca = capacidad del equipo problema

C b = ca p a c id a d del equipo con ocido

$ 8 3 0 ,00 0 .00

El c o s to de in sta lación para una torre de enfria

miento, es aproximadamente un 35% del valor de la to r r e .. . $ 290 ,500 .00

El c o s to de una bomba centrífuga de 1,500 - -

g .p .m . de capacidad es de $19 ,00 0 .00 para nuestro - —

ca so . 0 . 6 .Va — 1 ? .OOP 110 0-QQ 1 ® 7 5 ,000 .0 0

( 1 500 /

El c o s to de in sta lación de la bomba será apro­

ximadamente un 10%................................................................................. $ 7 ,5 0 0 .0 0

El c o s to de la tubería será aproximadamente -

de $40.00 por pie de longitud 675 x 40 ......................................... $ 2 7 ,000 .0 0

Un motor e lé c tr ico tr ifá s ico de 220/440 V -6 0 -

HP y 7 5 % ..................................................................................................... $ 9 ,5 00 .00

7 aban icos $ 1 4 ,0 0 0 .0 0 c /u ............................................. $ 100 .000 .00C osto del equipo (C , e ) . ...................................... $1.33 9 , 5 0 0 . 00C osto de instalación 5% de C . e ................................ 6 7 .000 .0 0C o s to Total del Equipo: .................................................. $1. 406 .500 .00

- 48 -

GASTOS ANUALESMantenim iento de l equipo 6% C . e ............................. $ 8 0 ,4 0 0 .0 0C o s to de rea c tiv os y tratamiento del agua $ 2 0 ,6 0 0 .0 0D epreciación de l equipo 10% C . e ............................... $ 1 3 4 ,0 0 0 .0 0Limpieza de la torre y equipo aux ilia r ..................... $ 1 0 .0 0 0 .0 0

T O T A L (Ga ) .................................

CARGOS VARIABLES ANUALES

Los gastos por energía e lé ctrica serán ca lcu la dos considerando años de 7200 h rs . de traba jo , una — e fic ien cia de l motor de 75% y un co s to por KWH de —

$ 0 .1 0 , de donde:

- 49 -

G e = ; 510 x 0 .7 46 x 7200 x 0 .1 0 /0 .7 5 ................... $ 400 ,000 .00

G astos de reparación de lín e a s ..................................... $ 7 ,0 0 0 .0 0

T O T A L .......................................... $ 407 .000 .00

Donde:

COSTOS DE OPERACION ANUAL.

C o = MH 2 ------ _i_ pt

M = M antenimiento del equipo

C = : C osto tota l del equipo

t = Vida de trabajo de la torre (10 años)

P — G asto tota l de energía

C o — 80 400 4 - 14065.00------L 337 800 ............................................. $ 558 ,85 0 .00T 10 '

COSTO POR METRO CUBICO DE AGUA DE ENFRIAMIENTO.

En un año circulan:

1 0 0 0 0 gal/m in x x — ------ x — ÍÜLSíiSL. x 7200 ------ —-------=gal 1 0 0 0 lt hr año

3= 16 344000 — S -----

año

C osto de un m3 de a g u a = CA + C v± — .= 245JM ±lflZJlflO16 344 000 16 344 000

= 0 . 1 0 $ / m 3

CAPITULO VI C O N C L U S I O N E S

1 . - CARACTERISTICAS DE LA TORRE.

a ) . - D e acuerdo con e l an á lis is efectuado en el C ap ítu lo de in spección y mantenimiento, se llegó a la conclu sión de que la torre óptima para desempeñar e l traba jo y la s funciones a que estará des ti nada; será del tip o m ecánico de tiro in du cid o , debido a que ésta — reúne la s mayores ven ta jas de trab a jo , de acuerdo con la s cond ic io ­nes del lugar (v e loc idad de lo s v ien tos , temperatura, presión , hume dad , e t c .)

b ) . - E l material de con stru cc ión , será de pino ro jo tratada con c re o so ta , la que fué considerada más conven ien te , tanto econó m ica como re s is ten te , debido a pruebas que se h icieron en e l lab o ­ra torio a d istin tas concentraciones de rea c tiv os y agua sin tratar.

c ) . - La in clin ación del enrejado para la entrada de l a ir e , será de 30 grados.

La experiencia nos ha demostrado que la s pérdidas por - - fricc ión del a ire a la entrada de la to rre , son mínimas con esta in­c lin a c ión .

Los elim inadores de arrastre , tendrán la misma in clin ación por e l mismo motivo.

d ) . - La construcción de la presa será de concreto .e ) . - La torre tendrá una capac id ad de 10 000 galones por -

minuto; constará de 7 ce ld as con capac id ad de 1430 ga lon es .

- 51 -

f ) . - Las dim ensiones son la s siguien tes:

ancho 30 p ie s .altura 33 p ie s ,largo 210 p ie s .

g ) . - Las parrillas tendrán la s dimensiones sigu ien tes:

ancho 3 /8 de pulgada.altura 7 /8 <de pulgada.

Separación de centro a centro 9 /8 de pu lgada .Separación entre hilera e hilera de emparrillado igua l a 15 -

pu lgadas.

POSTO DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO.D e acuerdo con e l an á lis is de co s to s de equ ipo , se determinó

e l c o s to por metro cú b ico de agua tratada , el cu á l es de $ 0 .1 0 .

CAPITULO VII

B I B L I O G R A F I A

J. H.PERRY.- "Chem ical Engineer's Handbook" . -M e. Graw H ill Book C o . Inc. New York (1950).

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BETZ HANDBOOK.- “Industrial Water C o n d it io n in g ".- Betz Labora­tor ies , I n c . - Fiftd Edition (1957).

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W .L . NELSON.- “C ost-im ating '' F o lle to .- The O il and Gas Journal.- The Gulf Publishing C o. Oklahoma (1954).

J.F. PRITCHARD.- "Counterflow C ooling Tower P erform ance".- J.F. PritchardE. C o . o f California (1958).

PETROLEUM PROCESSING.- M an u a l.- "How to S elect, Apply and - M aintain Petroleum Processing E quipm ent".- Copy righted by M e. Graw H ill Publishing Company (1957).

J. M. WHITESELL.- "How to Evalúate Variables in Counterflow - - C ooling T ow ers", - The Flour Corporation, Ltd. (1955).

TECHNICAL BULLETIN.- "Analyze Your B id s " .- The Marley Com pa­ny (1958).

FOLLETO.- "W ood Deterioration in Cooling T o w e rs " .- Hudson Engx neering Corporation (1959).

FOLLETO.- "Evaluating Cooling Tower Perform ance". - The Fluor — Corporation Ltd. (1958).

REVISTA.- “Petroleum Refiner". - (Noviembre 1951).

ROBERT S. ARIES AND ROBERT D. NEWTON.- "Chem ical Englneering C ost Estim ation". - M e. Graw H ill Book Company, Inc. — (1955).