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TRANSFERENCIA DE MASA II
TRABAJO Nº 03
DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO.
Calcular la altura de una torre de enfriamiento para enfriar 2m
3
de agua de 40 a 20 °C.
Analizar si es posible y si es viable. Discutir sus resultados.
Analizaremos las condiciones para cada trimestre. Tomando como referencia los datos
proporcionados por “Senamhi.
TRIMESTRE Tbs (ºC) Tbh (ºC) HR% Entalpia (KJ/Kg) Tsal hallado (agua)
Ene-Mar 24.3 21.8 81.7 63.851 23.
Abr-Jun 19.6 17.9 86 50.71 19.
Jul-Set 16.8 15.6 89.3 43.771 19.
Oct-Dic 19.1 17.5 87 49.537 20.
PRIMERAS CONCLUSIONES
Encontramos una temperatura de bulbo húmedo mínimo para el trimestre de Julio-
Setiembre y la máxima en el trimestre de Enero-Marzo, este Trimestre nos indicará la temperatura
límite hasta la cual se podrá enfriar el agua para que la torre esté en funcionamiento durante todo
el año. Esta temperatura es de 21.8 °C.
Una vez determinada la temperatura máxima, trabajaremos con esta y diseñaremos una
torre para enfriar agua desde 40 hasta 22 °C para que ésta funcione durante todo el año.
Siguiendo el principio de la teoría que nos indica que mientras que más cerca esté la temperatura
a la cual se quiere enfriar el agua, de la temperatura límite de enfriamiento; la altura de la torre
será mayor.
Datos:
PARA 1er TRIMESTRE :
Para enfriar de 40 hasta 20 °C.
Para 24.3°C y 81.7% HR
T bulbo
seco
(°C)
Entalpía
(KJ/kg)
24.3 63.
para 2
m
3
h
2 m
3
h
3 Kg
m
3
→ L = 2000
kg
h
H 2
O
20°
C
H 2
O
40°
C
Aire
Aire
Con H 2 hallamos la curva de operación y dividimos en puntos convenientes para obtener una
mejor data. Que se detalla en la siguiente tabla.
T(agua) H(op)
23.2 63.
25 70.
27 76.
29 81.
31 87.
33 92.
35 98.
37 104.
39 109.
40 112.
Se obtiene la tabla :
T (agua) H (op) Hi [Hi-H (op) ]
-
23.2 63.86 73.06 0.
25 70.52 82.24 0.
27 76.11 93.14 0.
29 81.69 104.73 0.
31 87.27 116.99 0.
33 92.86 129.89 0.
35 98.44 143.46 0.
37 104.02 157.72 0.
39 109.60 172.72 0.
40 112.39 180.51 0.
Polynomial (Series2)
Hop
Dividimos el área formada en 9 áreas. Se halla la suma de las áreas por el método de suma de
trapecios:
A 1 =
A 2 =
.
.
.
A 11 =
i = 1
n = 9
Ai = A 1 + A 2 + … + A 11 =
dH
Hi − Hop
=2.1083 m
2
Cálculo de altura de la torre “z ”:
z =
Gs
Kya
dH
Hi − H
Kya =4.25∗( L
¿ 0.45+ Gs
)/ D =4.25∗( 2000
z =
z =3.01 m.
La altura de la torre calculada para las condiciones dadas es de 3.01 m.
Se requiere enfriar de 40 a 20 °C. Para la altura de empaque obtenido (3.01m) se obtiene una
temperatura de salida del liquido de:
T
saldelliquido
=23.2 ºC
Falta enfriar 2 °C para lo cual usaremos enfriadores tipo chiller u otros métodos ya que las
condiciones del aire no permiten enfriar el agua hasta 20°C.
L = flujo de agua.
H
2
= entalpía punto de tangencia con la curva de saturación hallado gráficamente.
H
1
= entalpía del agua a 19.6 ° C y 86 % HR.
Cp = capacidad calorífica del agua.
Despejando H 2 :
H
2
KJ
kg
Con H 2 hallamos la curva de operación y dividimos en puntos convenientes para obtener una
mejor data. Que se detalla en la siguiente tabla.
T(agua) H(op)
19.3 50.
25 59.
27 65.
29 70.
31 76.
33 82.
35 87.
37 93.
39 98.
40 101.
Se obtiene la tabla :
T (agua) H (op) Hi [Hi-H (op) ]
-
19.3 50.71 55.46 0.
25 59.68 82.24 0.
27 65.26 93.14 0.
29 70.85 104.73 0.
31 76.43 116.99 0.
33 82.01 129.89 0.
35 87.59 143.46 0.
37 93.18 157.72 0.
39 98.76 172.72 0.
40 101.55 180.51 0.
40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 110.
f(x) = 0 x⁴ − 0 x³ + 0.01 x² − 0.61 x + 12.
Series
Polynomial (Series2)
Axis Title
Axis Title
Dividimos el área formada en 9 áreas. Se halla la suma de las áreas por el método de suma de
trapecios:
A 1 =
A 2 =
.
.
.
A 11 =
i = 1
n = 9
Ai = A 1 + A 2 + … + A 11 =
dH
Hi − Hop
=2.1463 m
2
Cálculo de altura de la torre “z ”:
z =
Gs
Kya
dH
Hi − H
Kya =4.25∗( L
¿ 0.45+ Gs
)/ D =4.25∗( 2000
z =
z =3.06 m.
La altura de la torre calculada para las condiciones dadas es de 3.06 m.
Se requiere enfriar de 40 a 20 °C. Para la altura de empaque obtenido (3.06m) se obtiene una
temperatura de salida del líquido de:
T
saldelliquido
=19.3 ºC
A las condiciones del segundo Trimestre no tendríamos ningún inconveniente de enfriar el agua
hasta 20 ºC
L = flujo de agua.
H
2
= entalpía punto de tangencia con la curva de saturación hallado gráficamente.
H
1
= entalpía del agua a 16.8 ° C y 89.3 % HR.
Cp = capacidad calorífica del agua.
Despejando H 2 :
H
2
KJ
kg
Con H 2 hallamos la curva de operación y dividimos en puntos convenientes para obtener una
mejor data. Que se detalla en la siguiente tabla.
T(agua) H(op)
19.625 55.
25 58.
27 64.
29 69.
31 75.
33 81.
35 86.
37 92.
39 97.
40 100.
Se obtiene la tabla :
T (agua) H (op) Hi [Hi-H (op) ]
-
19.625 55.00 56.80 0.
25 58.77 82.24 0.
27 64.36 93.14 0.
29 69.94 104.73 0.
31 75.52 116.99 0.
33 81.11 129.89 0.
35 86.69 143.46 0.
37 92.27 157.72 0.
39 97.85 172.72 0.
40 100.64 180.51 0.
Polynomial (Series2)
Axis Title
- 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 110.00 120.
- f(x) = − 0 x⁴ + 0 x³ − 0 x² + 0.07 x − 0.
- 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 110.
- f(x) = 0 x⁴ − 0 x³ + 0.09 x² − 4.73 x + 93.
Dividimos el área formada en 9 áreas. Se halla la suma de las áreas por el método de suma de
trapecios:
A 1 =
A 2 =
.
.
.
A 11 =
i = 1
n = 9
Ai = A 1 + A 2 + … + A 11 =
dH
Hi − Hop
=2.1098 m
2
Cálculo de altura de la torre “z ”:
z =
Gs
Kya
dH
Hi − H
Kya =4.25∗( L
¿ 0.45+ Gs
)/ D =4.25∗( 2000
z =
z =3.02 m.
La altura de la torre calculada para las condiciones dadas es de 3.02 m.
Se requiere enfriar de 40 a 20 °C. Para la altura de empaque obtenido (3.02m) se obtiene una
temperatura de salida del líquido de:
T
saldelliquido
=19.625 ºC
A las condiciones del tercer Trimestre no tendríamos ningún inconveniente de enfriar el agua
hasta 20 ºC
