TY - JOUR A1 - Ruiz Ramírez, Javier T1 - Experimental characterization and modeling of the binomial distribution system-drift eliminator in cooling towers Y1 - 2014 UR - http://hdl.handle.net/10317/4079 AB - [SPA] Las emisiones de gotas ocasionadas por el principio de funcionamiento de torres de refrigeración son indeseables por diferentes motivos, pero principalmente porque suponer un deterioro de la salud humana( por ejemplo por contagio por legionella). Pese a su mayor eficiencia energética, derivada del menor nivel de presión introducido en el condensador prohibiendo el empleo de este tipo de sistemas al ser catalogados como fuentes potenciales de contaminación. El nivel de emisiones del dispositivo así como su eficiencia energética, dependen en mayor medida de las condiciones de operación del sistema y de los elementos constructivos del mismo (binomio sistema de distribución-separador de gotas y relleno). La presente Tesis Doctoral muestra un estudio detallado de la influencia del binomio sistema de distribución-separador de gotas así como de las condiciones de operación en el comportamiento térmico y en las emisiones de torres de refrigeración con objeto de optimizar el funcionamiento de la misma. Asimismo se estudia la dispersión de las emisiones para evaluar el impacto de la instalación. La metodología de trabajo ha sido principalmente experimental, donde los resultados relativos a la influencia de estos elementos sobre el comportamiento térmico, las emisiones y la dispersión de las mismas ha sido determinada en la instalación experimental de torre de refrigeración dispuesta para tal efecto. Se ha empleado una torre meteorológica para la determinación de las variables atmosféricas. Se ha llevado a cabo un modelo numérico para obtener un mayor conocimiento del campo fluido en el interior de los componentes de la torre, cuyos resultados se han comparado con los obtenidos experimentalmente en el túnel de medida de presión experimental (construido ex profeso para ello). El estudio del comportamiento térmico de la torre en función del binomio y de las condiciones de operación ha dejado como resultados significativos que la eficiencia de la torre puede verse modificada en un 20% de media cambiando el sistema de distribución para los separadores ensayados. Se han propuesto correlaciones adimensionales para cada geometría ensayada valiadas con datos experimentales con 1% de diferencia y se han valorado las implicaciones energéticas. El impacto energética que puede ocasionar el cambio del elementos-condiciones de operación para un sistema se ha evaluado a través de la temperatura de salida del agua, la cual puede ser de hasta 1ºC inferior de media. El estudio del binomio y las condiciones de funcionamiento sobre el nivel de emisiones de la torre se ha realizado en método del papel hidrosensible. La mayor contribución realizada a la metodología es el desarrollo de una aplicación informática con un clasificador automático que permite determinar si los cambios de tonalidad detectados en el papel tienen su origen en una gota o no. Se ha determinado la cantidad y forma de las gotas a la salida para un amplio rango de casos y condiciones de operación. La combinación de mínimo arrastre, 0,00009%, se ha obtenido para la combinación separador de gotas de estructura de panal de abeja y sistema de distribución por gravedad. Se han comparado los resultados con las normativas internacionales vigentes observando una posible revisión de las mismas debido a las bajos niveles de emisión alcanzados por las tecnologías actuales de componentes, muy por debajo de los valores establecidos en las normativas. Un resultado relevante es la determinación de las curvas experimentales de eficiencia captura de los separadores ensayados. El estudio de emisiones se ha completado con la determinación de la dispersión de las mismas en entornos urbanos mediante la técnica del papel hidrosensible para ocho experimentos. Se ha analizado la influencia de las condiciones ambientales en la deposición obteniendo tendencias decrecientes con la velocidad de viento y la distancia con respecto a la torre. Se ha observado que la zona de ensayo tiene influencia sobre los resultados (hasta un 70% en función del nivel de velocidad de viento). Para completar el trabajo experimental se ha generado un modelo numérico para los separadores de gotas de tipología de lamas ensayados, comparado con datos experimentales propios y validados a través de resultados bibliográficos. Se ha determinado la influencia de cerrar el conjunto de ecuaciones que gobiernan el problema con modelos RANS y LES. La discretización de las ecuaciones con este último no supone una mejora sustancial en la precisión de los resultados obtenidos con respecto a los modelos RANS. Sin embargo sí se ha encontrado la necesidad de modelar la capa líquida de agua formada en el separador. Mediante el análisis de esta información se ha obtenido un amplio conocimiento de la influencia del binomio sistema de distribución-separador de gotas en el comportamiento de una torre de refrigeración. La metodología aplicada permitirá mejorar los futuros diseños de estos componentes así como optimizar las condiciones de operación, siempre teniendo en cuenta que se debe alcanzar un compromiso entre el impacto energético (comportamiento térmico, pérdida de presión) y las emisiones (arrastre, PM10) de la torre de refrigeración. KW - Refrigeración KW - Aparatos frigoríficos KW - Eficiencia energética KW - Legionella KW - Cooling tower KW - Energy consumption LA - spa PB - Javier Ruiz Ramírez ER -