Estudio numérico de la pérdida de presión y eficiencia de captura de separadores de gotas en torres de refrigeración

Abstract

El principio de funcionamiento de torres de refrigeración se basa en el intercambio de energía y masa entre una corriente de agua y una de aire. Estos dispositivos pulverizan agua que se encuentra con una corriente de aire, y que al no estar saturado, hace que se evapore una pequeña parte de ésta y se enfríe el resto. A su vez, la corriente de aire captura pequeñas gotas de agua, que no han sufrido cambio de fase, y salen al exterior del equipo. A esta cantidad de agua emitida se le denomina arrastre. Existen diversos aspectos medioambientales destacables relacionados con el arrastre de torres. Para reducir la cantidad de agua arrastrada se instalan separadores de gotas en la sección de salida. Éstos limitan la cantidad de agua arrastrada mediante impacto inercial y su comportamiento puede cuantificarse fundamentalmente por dos factores: la eficiencia de captura de gotas (εc) y la pérdida de presión generada (Δp). Si la eficiencia de captura de gotas tiene relación con el impacto ambiental del equipo, la pérdida de presión afecta al comportamiento térmico de la torre, por lo que se justifica la creación de un modelo que optimice la geometría de éstos elementos. En este trabajo se realiza un análisis numérico de la pérdida de presión y eficiencia de captura de diferentes geometrías de separadores de gotas. La simulación numérica se lleva a cabo mediante el código de volúmenes finitos Fluent, prestando atención a la influencia del tipo y densidad de mallas así como el número de gotas y/o diámetros de las mismas. Los resultados obtenidos en las simulaciones han sido validados con datos experimentales de la bibliografía [1],[2],[3]. En los separadores ensayados se observa que cuanto mayor es su eficiencia de captura, mayor es también la pérdida de presión que introducen y viceversa.