estanque de agua

Un estanque de pulverización es un depósito donde el agua caliente (por ejemplo, procedente de una central eléctrica ) se enfría antes de su reutilización mediante la pulverización del agua caliente con boquillas en el aire más frío . El enfriamiento se produce por intercambio de calor con el aire ambiente, mediante la transferencia de calor por conducción entre las gotas de agua y el aire circundante, y por evaporación (que aporta la mayor parte del enfriamiento total, normalmente entre el 85 y el 90 %). Por lo tanto, el objetivo principal del diseño de un estanque de pulverización es garantizar un grado adecuado de contacto entre el agua caliente inyectada y el aire ambiente, para facilitar el proceso de transferencia de calor.

El estanque de aspersión es el precursor de la torre de refrigeración de tiro natural , que es mucho más eficiente y ocupa menos espacio, pero tiene un coste de construcción mucho mayor. Un estanque de aspersión requiere entre 25 y 50 veces la superficie de una torre de refrigeración. Sin embargo, algunos estanques de aspersión todavía se utilizan hoy en día.

La altura de cada boquilla de pulverización sobre la superficie del estanque debe estar entre 1,5 m y 2,0 m. Las boquillas deben elegirse de manera que proporcionen el diámetro de pulverización deseado en la superficie del estanque, con una altura máxima de pulverización de 2,5 m o más por encima de la boquilla. Esto garantizará un tiempo de contacto adecuado entre el aire y el agua y debería ser posible con una presión de suministro de entre 50 y 75 kPa a través de las boquillas. El rendimiento de un estanque de pulverización depende en gran medida de la eficacia de las boquillas instaladas. Idealmente, las boquillas elegidas deberían proporcionar una pulverización fina y uniformemente distribuida en forma cónica, ser capaces de dejar pasar pequeñas partículas en suspensión sin obstruirse y ser fácilmente desmontables para su limpieza. El tamaño típico de las gotas que se obtienen con las boquillas de los estanques de pulverización varía entre 3  mm y 6  mm. Si bien proporcionan un mejor rendimiento de refrigeración debido a su mayor relación superficie-volumen, la generación de gotas de menor tamaño requeriría una caída de presión excesiva a través de las boquillas y podría provocar mayores pérdidas por deriva del viento en el estanque.

Las superficies específicas de los estanques de pulverización suelen oscilar entre 1,2 y 1,7 m² ^por m³ ^/ h de agua a enfriar. El ancho elegido para el canal de deriva alrededor de la zona activa del estanque (donde se encuentran los chorros) depende de varios factores, como la fuerza del viento predominante , el tamaño medio de las gotas de pulverización producidas por las boquillas y la presencia de estructuras cercanas que puedan ser sensibles a la niebla o a la deriva del agua, como carreteras, casas, etc. Normalmente se recomiendan canales de deriva con un ancho de entre 3 y 4 m.

Para lograr la máxima eficacia en la transferencia de calor, los estanques de pulverización deben orientarse siempre con sus lados más largos perpendiculares a la dirección del viento predominante . Además, deben ser lo más largos y estrechos posible ( es decir , con la menor relación ancho-largo posible), para reducir la distancia que el aire ambiente debe recorrer a través del estanque.

La profundidad de un estanque de pulverización influye muy poco en su rendimiento térmico. Sin embargo, el estanque debe contener suficiente agua para llenar todos los canales , pozos de sellado y succiones de las bombas durante la puesta en marcha de la planta. Generalmente, la bibliografía recomienda profundidades de entre 0,9 m y 1,5 m para el estanque de pulverización, siendo 0,9 m la más común. Además, debe preverse un volumen adicional suficiente, por encima del nivel de funcionamiento normal, dentro del estanque de pulverización para recibir el drenaje de agua de estos canales, pozos de sellado y succiones de las bombas cuando la planta esté parada.

Las pérdidas por deriva y evaporación en estanques de aspersión de diseño convencional oscilan entre el 3 y el 5 %.

La eficiencia térmica de un estanque de aspersión se puede calcular en función de su aproximación a la temperatura de saturación ( temperatura de bulbo húmedo ) del aire: (TH _- TC ₎ / (TH _- TW ₎ , donde los subíndices H y C se refieren a las temperaturas de las corrientes de agua caliente y fría, respectivamente, mientras que el subíndice W se refiere a la temperatura de bulbo húmedo del aire. Normalmente, los estanques de aspersión alcanzan eficiencias térmicas de entre el 50 % y el 70 %. Se pueden encontrar más detalles sobre la estimación del rendimiento en la literatura de ingeniería. ^{[ 1 ]}

En el Reino Unido, en la década de 1950, había nueve centrales eléctricas públicas que utilizaban estanques de aspersión. El caudal de los estanques se mide en millones de galones por hora (mg/h). 1 mg/h = 1,263 m³ ^/ s. ^{[ 2 ]}

• Termodinámica, un enfoque de ingeniería, 7.ª edición, Yunus A. Cengel y Michael A. Boles
• Refrigeración por inyección de agua - Estanques de pulverización: con imagen