DesignBuilder AYUDA2025.1 · Edición en español
Ayuda 2025.1Comparar con el original inglés ↗
Torre de refrigeración - Una y dos velocidades
Edición en español con correcciones revisadas · Estado de revisión

Torre de refrigeración - Una y dos velocidades

 

CoolingTower:SingleSpeed

CoolingTower:TwoSpeed

 

Usado en:

 

  • Circuito de condensación, lado de suministro

 

Las torres de refrigeración se colocan en el lado de suministro de los circuitos de condensación. La torre se modela como un intercambiador a contracorriente con ventilador de una o dos velocidades, de tiro inducido, basado en la teoría de Merkel. El rendimiento se define mediante el producto del coeficiente de transferencia por el área (UA) y el caudal de agua de diseño, o mediante la capacidad nominal en un punto de referencia. En ambos métodos deben especificarse el caudal de aire de diseño y la potencia del ventilador, a velocidades alta y baja en el modelo de dos velocidades. También se considera la «convección libre», con ventilador apagado y bomba de agua encendida, cuando aún hay una pequeña transferencia de calor. Para ello deben especificarse el caudal de aire y el producto UA correspondientes, o la capacidad nominal en ese modo.

Consulte el tutorial Circuitos de condensación y torre de refrigeración .

El modelo comprueba primero el efecto de la «convección libre», si el usuario la especifica, sobre la temperatura del agua de salida.

 

Si la temperatura de salida por «convección libre» es igual o inferior a la consigna, no se enciende el ventilador. Si es inferior, la torre funciona en modo de derivación de fluido de forma que una parte del agua atraviesa el relleno y se enfría, mientras el resto se deriva; después se mezclan para alcanzar la consigna. Si la temperatura sigue por encima de la consigna tras modelar la «convección libre», se enciende el ventilador para reducirla. Si el control de capacidad es 1-Ciclo de ventilador, el funcionamiento a carga parcial se representa mediante interpolación lineal entre dos regímenes estacionarios: ventilador encendido durante todo el paso o apagado durante todo el paso. No se consideran pérdidas de ciclos. Si el control de capacidad es 2-Derivación de fluido, el modelo determina la fracción de agua derivada; el resto atraviesa el relleno y se enfría y luego se mezcla con ella para alcanzar la consigna. El ventilador funciona a plena velocidad durante todo el paso.

 

Si la temperatura de salida por «convección libre» es igual o inferior a la consigna, no se enciende el ventilador. Si sigue por encima, se enciende a velocidad baja para reducirla. Si no basta para alcanzar la consigna, se aumenta a velocidad alta. El funcionamiento a carga parcial se representa por interpolación lineal entre dos regímenes estacionarios: velocidad alta o baja durante todo el paso de simulación, o velocidad baja o apagado durante todo el paso. No se consideran pérdidas de ciclos.

Estas torres de refrigeración son «húmedas» y consumen agua por evaporación, arrastre y purga. El modelo permite predecir el agua consumida por las torres.

 

En torres de varias celdas se determina primero el número de celdas activas según el método de control, entre el mínimo sujeto a la fracción máxima de caudal por celda y el máximo sujeto a la fracción mínima. Si las celdas calculadas no cubren la carga, se activan otras. Los controles de capacidad siguen aplicándose dentro de cada celda.

 

En torres de varias celdas se supone que los siguientes datos corresponden a la torre completa:

 

General

Nombre

Es el nombre asignado a la torre y debe ser único. Si no lo es, el software añade automáticamente una barra invertida y un número entero para evitar duplicados.

Tipo de torre de refrigeración

Puede seleccionar entre 4 tipos:

 

Modo de pérdida por evaporación

Selecciona el método para modelar el agua evaporada por la torre. Hay dos opciones:

 

  • 1-Salida saturada o
  • 2-Factor de pérdida.

 

El valor predeterminado es 1-Salida saturada. El factor definido por el usuario se introduce en Factor de pérdida por evaporación, más abajo. Si se supone que el aire de salida está saturado, la evaporación puede calcularse directamente mediante cálculos de aire húmedo con los datos del modelo, sin más entradas.

Factor de pérdida por evaporación

Especifica la tasa de agua evaporada de la torre y perdida al aire exterior (en %/K o %/F). Solo está disponible si el modo de pérdida por evaporación anterior está en 2-Factor de pérdida. La pérdida se calcula como fracción del caudal de agua de condensación circulante y varía con su cambio de temperatura. La tasa equivale a este valor por cada grado Kelvin de descenso. Los valores típicos van de 0.15 a 0.27 (%/K). El predeterminado es 0.2.

Porcentaje de pérdida por arrastre

Es la tasa de agua perdida en el aire de salida como gotas arrastradas (%), expresada como porcentaje del caudal de agua de condensación. En torres con separadores eficientes suele estar entre 0.002 y 0.2% del caudal. El valor predeterminado es 0.008%.

Factor de dimensionamiento

Permite especificar un factor que se utiliza cuando los datos de diseño del componente se dimensionan automáticamente. Los cálculos se realizan de la forma habitual y sus resultados se multiplican por el factor. Permite dimensionar el componente para parte de la carga de diseño manteniendo el dimensionamiento automático. Los datos afectados son:

 

  1. Caudal de agua de diseño.
  2. Caudal de aire de diseño.
  3. Potencia de ventilador al caudal de aire de diseño.
  4. UA al caudal de aire de diseño.
  5. Caudal de aire en convección libre.
  6. UA al caudal de aire en convección libre. El producto del factor U por el área al caudal de diseño no se multiplica por el factor de dimensionamiento. En su lugar se multiplica la carga de diseño de la torre y se calcula UA de la forma habitual. El producto U por área en convección libre se fija al 10% del nuevo UA de diseño.

 

Consulte también la sección Dimensionamiento automático de componentes HVAC

Caudal de aire

Caudal de aire de diseño

Este campo numérico contiene el caudal de aire de diseño inducido por el ventilador de la torre (en m3/s o ft3/min). Debe definirse un valor mayor que cero con cualquiera de los métodos de rendimiento, o dimensionarse automáticamente. En ese caso se calcula así:

 

 

Se supone una elevación de presión del ventilador de 190 Pa y un rendimiento total de 0.5.

Nota: Para una torre de dos velocidades deben introducirse 2 caudales de aire de diseño, uno por velocidad.

Potencia de ventilador de diseño

Es la potencia del ventilador (W) al caudal de aire indicado en Caudal de aire de diseño. Debe especificarse un valor mayor que cero con cualquier método de rendimiento, o dimensionarse automáticamente. En ese caso se calcula así:

 

Si Método de entrada de rendimiento se especifica como 1-Capacidad nominal, la potencia del ventilador se obtiene de:

 

 

Si Método de entrada de rendimiento se especifica como 2-UA y caudal de agua de diseño, la potencia del ventilador se obtiene de:

 

Nota: Para una torre de dos velocidades deben introducirse 2 potencias de ventilador al caudal de diseño, una por velocidad.

Método de entrada de rendimiento

Método de entrada de rendimiento

Permite seleccionar cómo se especifica el rendimiento de la torre. Hay dos opciones:

 

  • 1-Capacidad nominal requiere introducir la capacidad nominal y la capacidad de convección libre descritas a continuación.
  • 2-UA y caudal de agua de diseño requiere introducir valores UA de diseño y caudales de agua y aire de diseño.

Caudal de agua

Caudal de agua de diseño

Es el caudal de agua de diseño a través de la torre (en m3/s o gal/min). Es el caudal del agua del circuito de condensación enfriada por la torre, no el del agua pulverizada por fuera del serpentín. Si el método de entrada de rendimiento se especifica como 2-UA y caudal de agua de diseño, debe definirse un caudal mayor que cero o dimensionarlo automáticamente. En ese caso se deriva de la carga de diseño que debe rechazarse y la diferencia de temperatura del circuito. Si el método de entrada de rendimiento se especifica como 1-Capacidad nominal, el modelo supone automáticamente un caudal de 5.382E-8 m3/s por W de capacidad de torre.

Producto del factor U por el área

UA al caudal de aire de diseño

Es el producto del coeficiente de transferencia por el área (UA) (en W/K o Btu/h-F) correspondiente a los caudales de diseño anteriores. Si el método de entrada de rendimiento es 2-UA y caudal de agua de diseño, debe definirse un UA mayor que cero y menor o igual que 300,000 W/K, o dimensionarlo automáticamente. En ese caso se deriva de la carga de diseño que debe rechazar el circuito de condensación y su diferencia de temperatura, suponiendo agua de entrada a 35°C y aire de entrada a 35°C de bulbo seco y 25.6°C de bulbo húmedo.

Nota: En torres de dos velocidades deben introducirse 2 valores UA al caudal de diseño, uno por velocidad.

Capacidad

Capacidad nominal

Se utiliza cuando el método de entrada de rendimiento es 1-Capacidad nominal. Es la capacidad «nominal» de rechazo de calor (en W o Btu/h), con agua de entrada a 35°C (95°F), salida a 29.4°C (85°F) y aire de entrada a 25.6°C (78°F) de bulbo húmedo y 35°C (95°F) de bulbo seco. Se supone un caudal de agua de diseño de 5.382E-8 m3/s por vatio de capacidad nominal (3 gpm/ton). El 125% de esa capacidad es el rechazo real en esas condiciones, según la hipótesis histórica de que la torre debe disipar 0.25W de calor de compresor por cada vatio retirado por el evaporador.

Relación de dimensionamiento entre rechazo de calor y capacidad nominal

Se utiliza cuando el método de entrada de rendimiento es 1-Capacidad nominal, es la relación entre el rechazo real de la torre y su capacidad nominal, definida con agua de entrada a 35C (95F), salida a 29.4C (85F), aire de entrada a 25.6C (78F) de bulbo húmedo y 35C (95F) de bulbo seco. Históricamente se ha fijado en 1.25 suponiendo que la torre debe disipar 0.25 W de potencia de compresor por cada vatio retirado en el evaporador. El valor predeterminado es 1.25.

Temperatura

Temperatura de bulbo seco de entrada de diseño

Temperatura de bulbo seco del aire de entrada (en ˚C o °F) en condiciones de diseño. Debe corresponder a los valores de diseño de salto, aproximación y caudales de agua y aire indicados en el cuadro. El mínimo es 20˚C y el predeterminado 35˚C.

Temperatura de bulbo húmedo de entrada de diseño

Temperatura de bulbo húmedo del aire de entrada (en ˚C o °F) en condiciones de diseño. Debe corresponder a los valores de diseño de salto, aproximación y caudales de agua y aire indicados. El mínimo es 20˚C y el predeterminado 25.6˚C.

Temperatura de aproximación de diseño

Temperatura de aproximación de la torre (en ˚C o °F) en condiciones de diseño: temperatura del agua de salida menos temperatura de bulbo húmedo del aire de entrada. Debe corresponder a los demás valores de diseño de temperatura y caudal de la torre. Debe ser mayor que 0˚C; el valor predeterminado es 3.9˚C.

Salto de temperatura de diseño

Salto de temperatura (en ˚C o °F) en condiciones de diseño: temperatura del agua de entrada menos la de salida. Debe corresponder a los demás valores de diseño de temperatura y caudal. Debe ser mayor que 0˚C; el valor predeterminado es 5.6˚C.

Régimen de convección libre

Capacidad nominal en convección libre

Capacidad «nominal» de rechazo de calor de la torre (en W o Btu/h) en convección libre, con flujo de agua y ventilador apagado, agua de entrada a 35°C (95°F), salida a 29.4°C (85°F) y aire de entrada a 25.6°C (78°F) de bulbo húmedo y 35°C (95°F) de bulbo seco. Se supone un caudal de diseño de 5.382E-8 m3/s por vatio de capacidad nominal de la torre. El 125% de esta capacidad es el rechazo real en esas condiciones, según la hipótesis histórica de disipar 0.25W de calor de compresor por cada vatio retirado por el evaporador. El valor debe ser inferior al de Capacidad nominal. Si no desea modelar convección libre, establezca este campo en 0.0. Si introduce un valor mayor que cero, el ajuste Caudal de aire en convección libre también debe ser mayor que cero.

Factor de dimensionamiento de capacidad nominal en convección libre

Factor utilizado para calcular la capacidad nominal anterior. El valor predeterminado es 0.1.

Caudal de aire en convección libre

Es el caudal de aire (en m3/s o ft3/min) en convección libre, con agua circulando y ventilador apagado. Debe ser inferior al caudal de aire de diseño. Puede calcularse automáticamente como fracción del caudal de aire de diseño determinada en el campo siguiente. Si no desea modelar convección libre y utiliza la opción método de entrada de rendimiento 2-UA y caudal de agua de diseño , establezca el campo en 0.0. Si el producto U por área en convección libre o la capacidad de convección libre es mayor que cero, el caudal correspondiente debe ser mayor que 0.0.

Factor de dimensionamiento del caudal de aire en convección libre

Factor utilizado para calcular el caudal de aire en convección libre. El valor predeterminado es 0.1.

UA al caudal de aire en convección libre

Es el producto del coeficiente de transferencia por el área (W/K o Btu/h-F) en convección libre, con agua circulando y ventilador apagado. Debe ser menor que el producto U por área al caudal de diseño. Puede dimensionarse automáticamente al 10% del UA al caudal de aire de diseño. Si no desea modelar convección libre y utiliza método de entrada de rendimiento 2-UA y caudal de agua de diseño, establezca este ajuste en 0.0. Si el método de entrada de rendimiento es 1-Capacidad nominal, EnergyPlus calcula automáticamente UA según la capacidad indicada en capacidad en convección libre.

Ajustes del calefactor de balsa

Capacidad del calentador de la bandeja

Es la capacidad del calefactor eléctrico de balsa (en W/K o Btu/h-F). Se utiliza junto con la temperatura de consigna del calefactor de balsa siguiente. La potencia eléctrica es este valor multiplicado por la diferencia entre la consigna y la temperatura exterior de bulbo seco. El calefactor solo funciona con el ventilador apagado y sin agua circulando, independientemente de su programación. La capacidad debe ser mayor o igual que cero; el valor predeterminado es cero.

Consigna de temperatura del calentador de la bandeja

Consigna (˚C o ˚F) del calefactor eléctrico. Se activa cuando la temperatura exterior de bulbo seco cae por debajo, siempre que el ventilador esté apagado y no circule agua. Debe ser mayor o igual que 2˚C; el valor predeterminado es 2˚C.

Programación de funcionamiento del calentador de la bandeja

Es la programaciónde funcionamiento. Se supone de encendido/apagado y el calefactor está disponible cuando su valor supera 0. Funciona si está programado y la temperatura exterior de bulbo seco es inferior a la consigna. Independientemente de la programación, solo funciona con ventilador apagado y sin agua circulando.

Purga

Modo de cálculo de purga

Especifica el método para determinar la tasa de purga. Hay dos opciones:

 

  • 1‑Relación de concentración o
  • 2‑Caudal programado.

 

La elección determina cuál de los dos modelos se utiliza. El predeterminado es 1‑Relación de concentración.

Relación de concentración de purga

Ajusta dinámicamente el caudal de purga en función de la evaporación. La purga es el agua extraída deliberadamente para compensar la acumulación de sólidos causada por la evaporación. Es un valor adimensional que representa la relación entre sólidos en agua de purga y en agua de reposición. Los valores típicos son de 3 a 5; el predeterminado es 3.

Programación de consumo de agua de reposición por purga

Es la programación que define la cantidad de agua (solo en m3/s) extraída periódicamente de la balsa para eliminar incrustaciones y otros contaminantes. Solo se usa si el modo de cálculo de purga está en 2‑Caudal programado. La cantidad depende de la calidad del agua de reposición y de la ubicación. Los valores típicos van de 0.0002 a 0.0013 m3/s (17.3 a 112.3 m3/día). Este consumo se suma a las pérdidas por evaporación o arrastre. Como la purga se produce con alta concentración de contaminantes, solo ocurre cuando la torre está activa y circula agua, independientemente de la programación.

Control de capacidad

Control de capacidad

Es el control de capacidad de refrigeración de la torre. Hay dos opciones:

 

  • 1‑Ciclo de ventilador y
  • 2‑Derivación de fluido.

 

A carga parcial la temperatura de salida puede mantenerse en la consigna haciendo funcionar el ventilador por ciclos o derivando parte del agua con una válvula de tres vías. Para 2‑Derivación de fluido, el ventilador funciona a plena velocidad durante todo el paso, pero solo una parte del agua atraviesa el relleno y se enfría; el resto se deriva y ambas corrientes se mezclan en la balsa para alcanzar la consigna.

Ajustes de torre multicelda

Torre multicelda

Permite definir una torre de varias celdas.

Número de celdas

Número de celdas de la torre multicelda.

Control de celdas

Especifica el método de control del número de celdas para cubrir la carga. Las opciones son:

 

Fracción mínima de caudal de agua por celda

Es la fracción mínima permitida del caudal de diseño. Caudales menores suelen causar problemas de distribución: la presión en las boquillas es demasiado baja para pulverizar correctamente y no se moja todo el relleno. El valor predeterminado es 0.33.

Fracción máxima de caudal de agua por celda

Fracción máxima permitida del caudal de agua de diseño. El valor predeterminado es 2.5.