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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERIA (ICAI)
INGENIERO TÉCNICO MECÁNICO
DISEÑO DE UN SISTEMA INDUSTRIAL DE ENFRIAMIENTO CON AGUA DE REFRIGERACIÓN PARA UN COMPLEJO INDUSTRIAL EN LIMA, PERÚ
FRANCISCO JAVIER CALZADA DIFFOR
JOSE LUIS MARTINEZ DEL POZO
Madrid
agosto de 2012

ESTE PROYECTO CONTIENE LOS SIGUIENTES DOCUMENTOS
RESUMEN (ESPAÑOL)
ABSTRACT (RESUMEN INGLES)
DOCUMENTO Nº1, MEMORIA
1.1 Memoria………………………………………………………………….Págs. 7 a 50
1.2 Cálculos…………………………………………………………………Págs. 51 a 78
1.3 Estudio económico……………………………………………………..Págs. 79 a 80
1.4 Impacto ambiental…………………………………………………….Págs. 81 a 104
1.5 Anejos………………………………………………………………...Págs. 105 a 147
DOCUMENTO Nº2, PLANOS
2.1 Lista de planos………………………………………………………………….Pág. 2
2.2 Planos……………………………………………………………………...Págs. 3 a 6
DOCUMENTO Nº3, PLIEGO DE CONDICIONES
3.1 Generales y económicas…………………………………………………...Págs. 3 a 6
3.2 Técnicas y particulares…………………………………………………….Págs. 7 a 8
DOCUMENTO Nº4, PRESUPUESTO
4.1 Estimación de la inversión……………………………………………………..Pág. 3
4.2 Metodología de Williams de estimación; método de Williams…………..Págs. 3 a 4
4.3 Precios unitarios…………………………………………………………..Págs. 5 a 9
4.4 Presupuesto total………………………………………………………………Pág. 10

RESUMEN
Una refinería de petróleo (Refinería La Pampilla) ubicada en Lima (Perú) va a incrementar su capacidad de producir combustibles y para ello va a instalar varias unidades de proceso. Estas unidades de proceso presentan unos consumos de servicios auxiliares, que deben ser cubiertos por nuevas instalaciones.
El objetivo del proyecto es especificar un sistema de agua de refrigeración que cubra estas nuevas necesidades, como se explica mas adelante.
La idea de partida es que el tipo de sistema de refrigeración será con agua de refrigeración en circuito cerrado con torre de tipo evaporativo, aunque la discusión y defensa de esta selección se realizara durante la ingeniería conceptual.
En primer lugar se define una torre de refrigeración, así como sus partes más importantes, elaborando una clasificación con las diversas torres que se podrían implantar. Una vez elaborado esto, se hace de vital importancia el estudio de los pros y los contras de las distintas torres para poder seleccionar la torre mas adecuada para este caso, escogiendo una torre de refrigeración mecánica de tiro inducido y de flujo a contracorriente.
A continuación se realizan el diagrama de bloques y el plano de implantación con su respectiva lista de equipo, partiendo de los datos de partida de las unidades nuevas que se quieren instalar en la refinería, así ya sabremos los equipos que habrá que implantar para la torre que se quiere diseñar.
Una vez hecho esto hacemos los diversos cálculos, necesarios para saber las características de cada equipo, así como las de la torre de refrigeración y sus dimensiones. Pudiendo realizar así los planos de implantación y esquemático de la torre. Entre estos cálculos de encuentran los caudales, el balance de agua, líneas, bombas,…. Una vez acabados dichos cálculos se rellenan las hojas de datos de cada elemento para organizarlos y que sean de fácil acceso.

También se hace obligado el estudio de impacto medioambiental, para respetar todas las normas, flora, fauna, etc… Para ello se realizara un estudio tanto de la zona de la refinería como de los alrededores.
Por ultimo, se realiza el estudio económico, elaborando tanto el presupuesto unitario como el presupuesto general. Este estudio se ha realizado utilizando el método de Williams de estimación de costes, al considerarlo el más adecuado para este caso que se presenta.
Para poder llevar a cabo la relación de este proyecto se han utilizado diversas herramientas de ofimática básica (Word, Excel…), así como, programas específicos de ingeniería (AutoCAD, flowserve…); además de diversos catálogos proporcionados por Esindus S.A. y Repsol YPF.
Este proyecto se ha planteado a imagen y semejanza de como se realiza un proyecto real. Hemos avanzado desde conceptos más básicos, y diseños más generales hasta llegar al diseño más en detalle.

ABSTRACT
An oil refinery (Refinery Pampilla) located in Lima (Peru) will increase its capacity to produce fuels and for that you are installing multiple process units. These units have a consumption process of auxiliary services to be covered by new facilities.
The project aims to specify a cooling water system that meets these new requirements, as explained below.
The initial idea is that the type of cooling system with cooling water will be in closed circuit evaporative tower type, though discussion and defense of this selection will be made during the conceptual engineering.
First we define a cooling tower and main parts, developed a classification with the various towers that could be implemented. After building this, it is of vital importance to study the pros and cons of different towers in order to select the most suitable tower for this case, choosing a cooling tower and mechanical induced draft counter flow.
Here are made the block diagram and the implementation plan with their respective equipment list, starting from the raw data of the new units that are to be installed at the refinery, so we'll know which teams will deploy to the tower that you design.
Once done do the various calculations necessary to know the characteristics of each team, and the cooling tower and its dimensions. Thus being able to perform the implantation and schematic drawings of the tower. These calculations include the flow rates of water balance, lines, pumps, .... Once these calculations are filled finishes data sheets of each element to organize and easily accessible.
Is also required environmental impact study, to observe any of the flora, fauna, etc ... This will involve a study of both the refinery area and surrounding.

Finally, the economic study done by developing both the budget and the budget unit. This study was carried out using the method of cost estimation Williams, to consider the most appropriate for this case presented.
To carry out the relationship of this project have used a variety of basic office tools (Word, Excel ...), as well as specific engineering programs (AutoCAD, Flowserve ...), in addition to various catalogs provided by Esindus SA and Repsol YPF.
This project has raised the image and likeness of such a project is made real. We have moved from basic concepts and general designs until the design in more detail.

INDICE DOCUMENTO Nº1, MEMORIA
Capitulo 1. Memoria descriptiva.…………………..……………………………………7
1. Introducción………………………………………………………………………….8
2. Objetivos……………………………………………………………………………..9
3. Bases de diseño…………………………………………………………………..…10
4. Metodología/Solución desarrollada………………………………………………...12
5. Torres de refrigeración……………………………………………………………..13
5.1 Definición………………………………………………………………………13
5.2 Clasificación de las torres………………………………………………………15
5.2.1 Tiro mecánico…………………………………………………………….15
5.2.1.1 Torre mecánica de tiro forzado…………………………………16
5.2.1.2 Torre mecánica de tiro inducido………………………………..17
5.2.2 Tiro natural……………………………………………………………….18
5.3 Partes de una torre……………………………………………………………...19
5.3.1 Ventilador………………………………………………………………...20
5.3.2 Relleno……………………………………………………………………20
5.3.2.1 Relleno por película o laminar………………………………….21
5.3.2.2 Relleno por goteo o salpicadura………………………………...22
5.3.3 Separadores de gota………………………………………………………23
5.3.4 Sistema de distribución de agua………………………………………….24
5.3.5 Pulverizadores………………………………………………………….…26
5.3.6 Bandeja o balsa…………………………………………………………...27
5.3.7 Sistema de agua de aporte………………………………………………...27
5.3.8 Chimenea o virola………………………………………………………...28
5.4 Selección del tipo de torre……………………………………………………...28
5.5 Descripción del proceso………………………………………………………..28
5.6 Lista de equipos………………………………………………………………..30
5.6.1 Torre de refrigeración…………………………………………………….31
5.6.2 Bombas de agua…………………………………………………………..31
5.6.3 Filtro de riñón…………………………………………………………….31
5.6.4 Sistema de inhibidor de corrosión………………………………………..31
5.6.5 Sistema de inyección de dispersante……………………………………...32
5.6.6 Sistema de inyección de biocida………………………………………….32

5.6.7 Sistema de hipoclorito de sodio………………………………………..…32
5.6.7 Sistema de inyección de acido clorhídrico……………………………….32
5.7 Hojas de datos de equipos……………………………………………………...33
5.7.1 Hojas de datos de torre de refrigeración………………………………….47
6. Recursos y herramientas utilizados………………………………………………...50
Capitulo 2. Cálculos……………………………………………………………………51
1. Selección del tipo de torre………………………………………………………….52
2. Intercambio de materia……………………………………………………………..53
3. Balance de agua…………………………………………………………………….59
3.1 Ciclos de concentración………………………………………………………...59
3.2 Caudal de recirculación, Q……………………………………………………..60
3.3 Caudal perdido por arrastre, A…………………………………………………60
3.4 Caudal perdido por evaporación, E…………………………………………….61
3.5 Caudal de agua de aporte o reposición…………………………………………61
3.6 Caudal de agua de purga………………………………………………………..62
3.7 Esindus S.A…………………………………………………………………….63
4. Calculo de líneas…………………………………………………………………..64
5. Calculo y dimensionamiento de la torre……………………………………………66
6. Calculo de bombas………………………………………………………………….73
6.1 Caudales……………………………………………………………………...…73
6.2 Presión de descarga…………………………………………………………….74
6.3 Presión de descarga…………………………………………………………….75
6.4 Potencia consumida…………………………………………………………….75
6.5 Selección de la bomba………………………………………………………….76
7. Bibliografía…………………………………………………………………………78

Capitulo 3. Estudio económico…………………………………………………………79
1. Estudio económico…………………………………………………………………80
Capitulo 4. Impacto ambiental………………………………………………………….81
1. Objetivo del EIA……………………………………………………………………82
2. Descripción del proceso…………………………………………………………….83
3. Entorno geográfico, medio natural y socioeconómico : descripción……………….83
3.1. Ubicación………………………………………………………………………84
3.2. Descripción del entorno………………………………………………………..85
3.2.1. Clima……………………………………………………………………85
3.2.2. Geología………………………………………………………………...86
3.2.3. Flora…………………………………………………………………….87
3.2.4. Fauna……………………………………………………………………88
3.2.5. Ríos y lagos……………………………………………………………..88
3.2.6. Costas…………………………………………………………………...89
3.2.7. Zonas protegidas medioambientalmente………………………………..89
3.2.8. Zonas protegidas del SINANPE………………………………………..90
3.2.9. Categorías……………………………………………………………….90
3.2.10. Zonas reservadas………………………………………………………..93
3.2.11. Programa de vigilancia medioambiental………………………………..93
3.3. Fases de construcción………………………………………………………….94
3.3.1. Actuaciones de carácter general………………………………………...94
3.3.2. Supervisión del terreno al finalizar las obras…………………………..95
3.3.3. Elección de equipos y maquinaria……………………………………...96
3.3.4. Operaciones de mantenimiento en lugares específicos…………………96
3.3.5. Medidas destinadas a evitar la producción de polvo……………………97
3.3.6. Gestión de tierra vegetal retirada……………………………………….97
3.3.7. Medidas destinadas a evitar vertidos a cauces, suelos y otros lugares…98
3.3.8. Gestión de residuos de obra y materiales sobrantes…………………….98
3.3.9. Información a trabajadores de normas y recomendaciones…………….99
3.3.10. Estacionalidad de los trabajos y permeabilidad del territorio…………100
3.4. Cumplimiento de las medidas de protección contra incendios………………101
3.5. Cumplimiento de las condiciones de protección del patrimonio arqueológico101
3.6. Informes………………………………………………………………………102

3.7. Fases de funcionamiento……………………………………………………..102
3.8. Control y seguimiento del impacto ambiental producido por las torres de refrigeración………………………………………………………………….103
Capitulo 5. Anejos…………………………………………………………………….105
1. Diagrama psicométrico……………………………………………………………105
1.1. Definición…………………………………………………………………….105
1.1.1. Términos y conceptos importantes……………………………………105
1.1.1.1. Aire húmedo…………………………………………………..105
1.1.1.2. Aire seco………………………………………………………105
1.1.1.3. Temperatura seca (Ts)…………………………………………105
1.1.1.4. Temperatura húmeda (Th)……………………………………..105
1.1.1.5. Temperatura de rocío (Tr)……………………………………..105
1.1.1.6. Volumen especifico (vas)……………………………………...106
1.1.1.7. Humedad especifica (w)……………………………………….106
1.1.1.8. Humedad relativa (f)…………………………………………..106
1.1.1.9. Entalpia (h)…………………………………………………….106
1.2. Interpretación del diagrama psicométrico……………………………………106
1.3. Proceso psicométrico básicos………………………………………………...108
1.3.1. Procesos sensibles……………………………………………………..108
1.3.2. Procesos de humectación……………………………………………...108
1.3.2.1. Humectación con spray de agua……………………………….108
1.3.2.2. Humectación con vapor……………………………………….109
1.3.2.3. Enfriamiento con deshumidificación………………………….110
2. Agua………………………………………………………………………………111
2.1. Introducción………………………………………………………………….111
2.2. Definiciones y terminología………………………………………………….112
2.2.1. Turbiedad……………………………………………………………...112
2.2.2. Índice de ensuciamiento (Fouling índex)……………………………..112
2.2.3. Solidos en suspensión…………………………………………………112
2.2.4. Color…………………………………………………………………..112
2.2.5. Concentración en volumen……………………………………………112
2.2.6. Equivalente gramo…………………………………………………….112
2.2.7. Normalidad (N)………………………………………………………..113

2.2.8. Miliequivalente por litro………………………………………………113
2.2.9. Grado francés………………………………………………………….113
2.2.10. Sales de acido fuerte (SSA)…………………………………………..113
2.2.11. Salinidad………………………………………………………………113
2.2.12. Valor permanganato…………………………………………………..113
2.2.13. Demanda química de oxigeno DQO………………………………….113
2.2.14. Demanda biológica de oxigeno DBO………………………………...114
2.2.15. Carbono orgánico total………………………………………………..114
2.2.16. Nitrógeno Kjeldahl (TKN)……………………………………………114
2.2.17. Nitrógeno total TN……………………………………………………114
2.2.18. Dureza………………………………………………………………...114
2.2.19. Alcalinidad P y Alcalinidad M………………………………………..115
2.2.20. Conductividad………………………………………………………...116
2.3. Problemas que puede causar el agua…………………………………………116
2.3.1. Corrosión……………………………………………………………..116
2.3.1.1. Tipos…………………………………………………………..117
2.3.1.2. Clasificación…………………………………………………..118
2.3.1.3. Inhibidores organicos………………………………………….118
2.3.2. Incrustaciones…………………………………………………………118
2.3.3. Materia orgánica………………………………………………………122
2.3.4. Fangos…………………………………………………………………122
2.4. Agua de reposición…………………………………………………………...123
2.5. Propiedades termodinámicas del agua de reposición pura…………………...125
2.6. Propiedades termodinámicas del agua de reposición salada…………………126
3. Aire………………………………………………………………………………..127
3.1. El aire. Psicometría…………………………………………………………...127
3.2. Términos Psicométricos……………………………………………………...128
3.2.1. Aire seco………………………………………………………………128
3.2.2. Aire saturado…………………………………………………………..128
3.2.3. Punto de rocío…………………………………………………………128
3.2.4. Presión parcial…………………………………………………………128
3.2.5. Tensión de vapor………………………………………………………128
3.2.6. Tensión máxima de vapor……………………………………………..128
3.2.7. Humedad absoluta……………………………………………………..128

3.2.8. Humedad relativa……………………………………………………...129
3.2.9. Temperatura seca……………………………………………………...129
3.2.10. Temperatura húmeda o temperatura de bulbo húmedo……………….129
3.2.11. Temperatura de saturación adiabática…………………………………129
3.2.12. Entalpia o calor total…………………………………………………..129
3.2.13. Calor latente de vaporización………………………………………….131
3.3. Relaciones entre variables psicométricas…………………………………….131
3.3.1. Humedad relativa……………………………………………………...131
3.3.2. Relación de humedad………………………………………………….132
3.4. Entalpia del aire húmedo……………………………………………………..133
3.5. Calculo de HA………………………………………………………………………………………………..134
3.6. Calculo de HV………………………………………………………………………………………………..135
4. Fundamentos termodinámicos…………………………………………………….136
4.1. Física del proceso…………………………………………………………….136
4.2. Ecuación de Merkel…………………………………………………………..138
4.3. Resolución grafica……………………………………………………………145
4.4. Influencia del viento en una torre de refrigeración…………………………..146
4.4.1. Tiro natural…………………………………………………………….146
4.4.2. Tiro mecánico o con ventilador……………………………………….146
4.5. Recirculación…………………………………………………………………147
5. Datasheet………………………………………………………………………….147

CAPITULO 1. MEMORIA DESCRIPTIVA

1.INTRODUCCIÓN
El objetivo de este proyecto es establecer el diseño de un sistema de refrigeración mediante agua del tipo del recirculación o ciclo cerrado.
Dicho sistema de refrigeración será para una refinería de petróleo ubicada en Lima (Perú). Esta refinería va a incrementar su capacidad de producir combustibles y para ello va a instalar varias unidades de proceso. Estas unidades de proceso presentan unos consumos de servicios auxiliares, que deben ser cubiertos por nuevas instalaciones.

2.OBJETIVOS
Los objetivos del proyecto serán los siguientes:
- Selección del tipo de sistema de refrigeración más adecuado entre los disponibles.
- Selección, discusión y establecimiento de los parámetros más relevantes para el diseño del sistema de agua de refrigeración.
- Diseño de la torre de refrigeración: especificación de los elementos más importantes de la misma.
- Especificación y selección del equipo de bombeo.
- Estimación de la inversión y costes operativos asociados al sistema diseñado.
- Programa del proyecto.

3.BASES DE DISEÑO
Los datos de partida del proyecto serán:
Unidad
Potencia térmica
Mkcal/h
U-100
Unidad viscorreduccion
11,3
U-200
Unidad destilación a vacío
22,5
U-300
Unidad HDS gasolinas
4,5
U-400
Unidad HDS gasóleos
5,9
U-500
Unidad de aminas
0,9
Total
45,0

Otros datos necesarios para el proyecto son:
VARIABLE
UNIDADES
VALOR
Presión de Aporte (en el suelo)
kg/cm2 g
4,5
Presión de Retorno (en el suelo)
kg/cm2 g
2,0
kg/cm2
0,7
Presión de Diseño del sistema
kg/cm2 g
6,0
Temperatura de Diseño del sistema
ºC
120
Máxima Tª Aporte a Intercambiadores
ºC
29
Max. Tª Retorno de Intercambiadores
ºC
40
Coeficiente de ensuciamiento
h·m2·ºC / kcal
0,0004
Alcalinidad total (TA) como CaCO3
ppm p
Sólidos disueltos (TDS) como CaCO3
ppm p
600
Cloruros
ppm p
100
Dureza Total como CaCO3
ppm p
pH
8,3-8,7

4.METODOLOGIA/SOLUCION DESARROLLADA
Este proyecto de fin de carrera será realizado de forma similar al procedimiento de desarrollo de un proyecto real, esto es:
Ingeniería conceptual:
- Selección y discusión del tipo de sistema más adecuado
- Establecimiento de bases de diseño: capacidades, casos de diseño, criterios de diseño.
- Consumo de servicios auxiliares (aproximación)
Ingeniería Básica:
- Balances de materia y Energía
- Diagrama de flujo de procesos.
- Especificación de proceso de equipos principales
Ingeniería de detalle:
- Planos de tuberías e instrumentos (PIDs)
- Especificación de detalles de los equipos principales.
- Selección de equipos en base a catálogo de vendedores
- Establecimiento de cronograma

5.TORRES DE REFRIGERACIÓN
5.1.DEFINICION
Las torres de refrigeración son estructuras que sirven para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas. El uso principal de las torres de refrigeración es el de rebajar la temperatura del agua utilizada en plantas de energía, refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales.
En definitiva podemos definir las torres de refrigeración como intercambiadores de calor, que aprovechando el principio de evaporación, por contacto directo entre el agua y el aire, se consigue reducir la temperatura del agua desde la entrada de la torre a la salida de la misma.
El agua entraría por la parte superior de la torre y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores, de esta forma conseguimos un buen contacto entre el agua y el aire.
El relleno sirve para aumentar el tiempo y la superficie de contacto entre el agua y el aire. Una vez establecido el contacto se produce una cesión de calor del agua al aire.

El calor del agua se transfiere al aire de tres formas: radiación, conducción (del 30 al 10%) y evaporación (proceso más importante, del 70 al 90%).
Hay diversos tipos de torre de refrigeración.
Según la forma en que se mueve el aire pueden ser de tiro mecánico, las cuales utilizan ventiladores para mover el aire; o también pueden ser de tiro natural, que dependen de las condiciones climatológicas.
También se pueden clasificar atendiendo a la dirección del aire con respecto al agua, así pues, pueden ser: flujo cruzado o flujo contracorriente.

5.2.CLASIFICACION DE LAS TORRES
Generalmente las torres de refrigeración se clasifican según se mueva el aire en el interior de éstas.
5.2.1.Tiro mecanico
Las torres de tiro mecánico proporcionan un control total sobre el caudal de aire suministrado.
En este tipo de torre se puede controlar de forma precisa la temperatura de salida del agua, consiguiendo valores de acercamiento muy pequeños.
Según donde este situado el ventilador estas torres se pueden clasificar en tiro forzado, el ventilador esta situado en la entrada de aire, o tiro inducido, cuando está situado en la zona de descarga del aire.

5.2.1.1.Tiro forzado
En este tipo de torres se hace entrar al aire por la base, donde esta montado el ventilador, y se expulsa por la parte superior a baja velocidad. Tiene la ventaja de que la inspección, mantenimiento y reparación del ventilador y motor es fácil ya que se encuentran montados fuera de la torre. Este tipo de torre esta sujeta a una recirculación grande del aire debido a la baja velocidad con la que sale de la torre.
Son, casi siempre, de flujo a contracorriente.
TIRO FORZADO Y CONTRACORRIENTE

5.2.1.2.Tiro inducido
Las torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o de flujo cruzado. El flujo a contracorriente significa que el aire se mueve verticalmente a través del relleno, de manera que los flujos de agua y de aire tienen la misma dirección pero sentido opuesto. Y en las de flujo cruzado el aire circula en dirección perpendicular al agua.
TIRO INDUCIDO Y CONTRACORRIENTE
TIRO INDUCIDO Y CRUZADO

5.2.2.Tiro natural
Las torres de tiro natural son en las que el aire es inducido por una gran chimenea situada sobre el relleno. Los motivos por los el aire es inducido dentro de la torre son:
- la diferencia de densidades entre el aire húmedo caliente y el aire de fuera de la torre
- La diferencia de velocidades entre el viento a nivel del suelo y el viento que circula por la parte superior de la chimenea.
Las torres de tiro natural han de ser altas y, además, deben tener una sección transversal grande para facilitar el movimiento del aire ascendente. Estas torres tienen bajos costos de mantenimiento y son muy indicadas para enfriar grandes caudales de agua.

5.3.PARTES DE UNA TORRE
Explicaremos las diferentes partes de una torre de tiro mecánico, ya que son las mas frecuentes y además que nuestra torre será de este tipo.
A continuación podemos observar un esquema de este tipo de torre con sus diferentes partes:

5.3.1.Ventilador
Es el encargado de crear el flujo de aire. El equipo completo se compone de motor, transmisión y aspas.
Estos equipos trabajan en condiciones complicadas, ya que están en continuo funcionamiento, en un ambiente de elevada humedad y temperatura. Los motores de la torre deben estar protegidos.
Las aspas juegan un papel importante, suelen ser de aluminio o plástico debido a su ligereza y resistencia a la corrosión. El número de aspas influye en la presión que se ejerce sobre ellas, a cuanto mayor número de aspas menor es la presión ejercida sobre ellas. Igualmente, un número mayor de aspas supone facilidades para un óptimo equilibrado.
El ventilador será determinado por las siguientes magnitudes:
- Caudal de aire.
- Presión estática a vencer.
- Nivel sonoro.
5.3.2.Relleno
El relleno es la parte más importante en el proceso de intercambio de calor. El tamaño y volumen de la torre dependerán del relleno utilizado, así como su coste.
El relleno tiene dos funciones principales, proporcionar una superficie de contacto lo mas grande posible entre el agua y el aire; y aumentar el tiempo de intercambio de calor entre el agua y el aire.
Se debe realizar de un material de bajo coste, ya que se utiliza mucho material, y resistente a las condiciones en las que debe trabajar. La superficie del relleno debe ser lo mayor posible en relación a su volumen, y su diseño debe permitir que el aire y el agua pasen fácilmente, consiguiendo así una menos resistencia y pérdida de carga, y también una distribución uniforme del aire y del agua.
La distribución del agua a través del relleno se puede hacer de tres maneras: salpicadura o goteo, película o laminares y de tipo mixto.

Para la elección de que tipo utilizar se atiende a las características de uso y diseño de la torre, ya que cada tipo tiene sus ventajas e inconvenientes.
5.3.2.1.Relleno por película o laminar
Son los más usados. Este tipo de relleno distribuye el agua en una fina película que fluye por la superficie, consiguiendo así una gran superficie de agua en contacto con la del aire. Ésta película debe ser muy delgada y cubrir la mayor superficie posible, procurándose que el agua descienda adherida a la superficie del relleno, evitando que el aire pueda separar el agua del relleno. Para conseguir estos objetivos se realiza grupos de láminas onduladas de PVC o PP colocadas de forma paralela y a cierta distancia formando cubos para favorecer su apilado.
Desventajas:
- Acumula residuos y suciedad, por lo que se necesitara un mantenimiento con mayor frecuencia.
- Es muy sensible a las variaciones de caudal de agua y de aire, así como a la distribución de la película.
Ventajas:
- La compacidad en este tipo de rellenos es mayor, consiguiendo una torre de menor volumen, y por lo tanto más económica.
- En este tipo de relleno no existen gotas, por lo tanto la velocidad del aire puede ser muy elevada, disminuyendo así la altura del relleno.

5.3.2.2.Relleno por goteo o salpicadura
En los relleno por salpicadura o goteo, el agua cae en listones o rejillas, que están superpuestos en diversos pisos. El aire se mueve de manera vertical u horizontal, mientras el que agua se va fraccionando en gotas cada vez más pequeñas, al ir chocando con los diversos listones o rejillas. La superficie de estas gotas constituirá el área de intercambio de calor.
Desventajas:
- El agua de arrastre es mayor, por lo que habría que utilizar separadores de gotas de alto rendimiento.
- En este tipo de rellenos la superficie de intercambio por unidad de volumen es menor que los rellenos laminares o de película, por lo tanto, la altura de relleno será mayor, manteniendo el mismo área transversal.
Ventajas:
- Menor pérdida de carga.

- No se obstruyen con la suciedad o con las incrustaciones.
- Se consigue mayores saltos térmicos.
5.3.3.Separadores de gotas
La finalidad de los separadores de gotas es la de detener las gotas arrastradas por la corriente del aire a la salida de la torre. Esto se consigue variando de manera brusca la dirección del aire a la salida, la más efectiva es a 60 grados. Esta variación provoca que el agua arrastrada se deposite en la superficie del separador, cayendo posteriormente al relleno.
Los separadores de gotas reducen las perdidas de carga, limitan la formación de neblinas y evita daños en el entorno de la torre (sobre todo si es agua salada).

5.3.4.Sistema de distribución de agua
Es un sistema de tuberías y conductos que su finalidad es la de repartir uniformemente el agua por encima del relleno. Existen dos métodos de reparto: por gravedad o por presión. El funcionamiento del primer reparto consiste en llevar el agua caliente hasta una balsa situada encima del relleno, y una vez allí, ésta es distribuida a través de unos canales, el agua cae por su propio peso sobre unas piezas en forma de herradura, las cuales sirven de enlace entre los canales y el relleno. En el segundo, la tubería contiene al agua con cierta presión (suministrada por las bombas de impulsión del circuito de refrigeración). El agua es conducida por tuberías hasta unos aspersores, que rocían el relleno con pequeñas gotas de ésta.

5.3.5.Pulverizadores
Su misión es la de dividir lo más finamente posible el tamaño de la gota, compatible con los arrastres de aire, con el objetivo de aumentar la superficie y repartir homogéneamente el caudal de agua sobre el relleno. Son de dos tipos:
- Platos de salpicadura: estos son característicos de los sistemas por gravedad, con canales o balsillas.
- Boquillas de baja presión: estos son utilizados en los colectores cerrados de baja presión, pudiendo colocarse en la parte inferior del tubo (down-spray) o bien en la parte alta (up-spray) parta facilitar su limpieza y conservación y cuando la separación con el relleno sea pequeña.
TIPO UP-SPRAY:

TIPO DOWN-SPRAY:
5.3.6.Bandeja o balsa
Suelen ser de hormigón y sirven como cimentación de la torre, así como de depósito de agua fría.
5.3.7.Sistema de agua de aporte
La evaporación de agua en la torre provoca una disminución del volumen de agua de ésta. Por otro lado, la concentración de sales en el agua se controla con un régimen adecuado de purgas. La evaporación y las purgas hacen que sea necesario el aporte constante de agua.

5.3.8.Chimenea o virola
Está situada en la parte superior de la torre y sirven para reducir la potencia absorbida, así como el riesgo de recirculación; también sirven para proteger a los equipos mecánicos de golpes e interferencia y a los operadores.
5.4.SELECCIÓN TIPO DE TORRE
Se escoge una torre mecánica de tiro inducido y flujo a contracorriente. El por qué de esta elección se encuentra en el apartado de cálculos.
5.5.DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
La torre de refrigeración será instalada en un refinería de petróleo ubicada en Lima (Perú), servirá para cubrir las necesidades de las unidades de proceso que se van a instalar.
Fijándonos en el diagrama de flujos podemos observar que el agua viene desde la refinería (línea 8) a una temperatura de 40°C, este caudal es medido por un caudalímetro (MC-A), y dirigido hacia la torre de refrigeración, en la cual se dividirá de manera uniforme en dos celdas, estos dos caudales se medirán con 2 caudalimetros (MC-E/F).

Una vez enfriada el agua hasta los 29°C, caerá a la balsa de la torre, situada debajo de ella, la cual tiene un medidor de nivel (MN-A).
En esta balsa se le añaden los siguientes productos químicos: biocida (línea 1), dispersante (línea 2), inhibidor de corrosión (línea 3), ácido clorhídrico (línea 4) e hipoclorito (línea 5). Estos productos son impulsados cada uno por su propia bomba, y están ubicados cada uno en su propio tanque, los cuales están dotados de medidores de nivel (MN-B/C/D/E/F) para saber cuando hay que rellenar los tanques.
Además en la balsa se añade el agua de aporte (línea 9), ya que el volumen de agua por evaporación y purga va disminuyendo. Dicho caudal es medido por un caudalímetro (MC-B). Esta agua es recogida del mar y es introducida a la balsa a temperatura ambiente.
También llega a la balsa el agua que proviene del filtro (F01),dicho caudal también es controlado por un caudalímetro (MC-D).
Dos bombas (B01- A/B), las cuales una estará en reserva, serán las encargadas de tomar el agua de la balsa, la temperatura de esta será controlada por un medidor de temperatura (MT) y tendrá que ser 29°C, y llevarla al filtro. El agua que no es filtrada se lleva a la refinería de petróleo (línea 7), caudal controlado por otro cuadalímetro (MC- C), para su posterior utilización.

5.6.LISTA DE EQUIPOS
Los principales equipos en nuestro sistema de refrigeración son:
- Torre de refrigeración ( T01 A/B)
- Bombas de agua (B01 A/B/C) (B02 A/B)
- Filtro de riñon (F01)
- Sistema de inyección inhibidor de corrosión (P01)
- Sistema de inyección de biocida (P02)
- Sistema de inyección de dispersante (P03)
- Sistema de inyección de hipoclorito (P04)
- Sistema de inyección de acido clorhídrico (P05)
- Motor (M01)
- Balsa (B)
- Medidor de caudal (MC A/B/C/D/E/F)
- Medidor de temperatura (MT)
- Medidor de presión (MP)
- Medidor de nivel (MN A/B/C/D/E/F)

5.6.1.TORRE DE REFRIGERACIÓN
Hay 1 torre de refrigeración con 2 celdas, las cuales son del mismo tamaño y características. A ellas llega un caudal de 1600 /h a una temperatura de 29°C y lo refrigeran hasta los 40°C.
Cada celda esta dispuesta de su ventilador y equipo mecánico. Cada ventilador puede ser controlado para que el agua mas o menos de lo que se necesita, pudiendo así evitar un gasto innecesario de energía.
5.6.2.BOMBAS DE AGUA
Hay 2 conjuntos de bombas, uno de ellos el B01 A/B/C que consta de dos bombas en operación y una en reserva, que se encargan de impulsar el agua (1600 /h cada una) ya refrigerada hacia el filtro y hacia las unidades de control que lo necesiten. Y el otro conjunto es el B02 A/B que consta de una bomba en funcionamiento y otra en reserva, instaladas en el sistema de aporte.
Son bombas de gran tamaño y serán diseñadas para un caudal de un 10% superior de lo necesario.
5.6.3.FILTRO DE RIÑON
En nuestra planta de refrigeración contamos con un sistema de filtración para eliminar los solidos en suspensión de nuestro agua de refrigeración. El filtro es diseñado con una porosidad para filtrar estos solidos, que son lo suficientemente grandes para ser retenidos.
Este sistema esta formado por dos filtros a presión sobre capa de arena o de tipo cartucho, de tipo autolimpiante. Por el sistema de filtración pasara un caudal de 160 /h.
5.6.4.SISTEMA DE INHIBIDOR DE CORROSION
Este sistema se encarga de inyectar inhibidor de corrosión al agua de la balsa. Este inhibidor sirve para disminuir la capacidad que tiene el agua para corroer los metales.
Este sistema esta compuesto por tanque, bombas, tuberías y válvulas. Dicho sistema es suministrado por el proveedor.

5.6.5.SISTEMA DE INYECCION DE DISPERSANTE
Este sistema es el encargado de inyectar dispersante al agua de la balsa. Se utiliza para minimizar la deposición de solidos en suspensión y también las incrustaciones en el equipo, estas deposiciones o incrustaciones se dan especialmente donde la velocidad del agua es lenta.
5.6.7.SISTEMA DE INYECCION DE BIOCIDA
Este sistema es el encargado de inyectar biocida al agua de la balsa. Este biocida sirve para minimizar la aparición de hongos, bacterias, algas,….en el agua.
5.6.8.SISTEMA DE INYECCION DE HIPOCLORITO DE SODIO
Este sistema se ocupa de inyectar hipoclorito sódico al agua de la balsa, evitando las incrustaciones de material contaminante en tuberías y equipo.
5.6.9.SISTEMA DE INYECCION DE ACIDO CLORHIDRICO
Este sistema se ocupa de inyectar acido clorhídrico en el agua de la balsa para mantener los niveles de PH constantes.

Pág.1de1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041(1) 42(2) 4344(3) 4546(4) 47(5) 48(6) 49505152535455565758Impulsor / Cierre (5) Equipo nº RevBOMBAS UNIDAD : PROYECTO : SERVICIO CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO Equipo Nº Operación / ReservarefrigeracionCASO DE DISEÑOoperacióncentrifugaFuncionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo)continua/paraleloTipo de Bomba ( centrífuga / volumétrica alternativa / volumétrica rotativa) 21Número de Bombas Requeridas Operación / ReservaCARACTERÍSTICAS DEL FLUIDONaturaleza del Fluido aguaComponentes Corrosivos / TóxicosNoNoTemperatura de Auto Inflamación / InflamaciónºCNANASólidos en Suspensión ( Cantidad / Diámetro Equivalente) NANAPunto de Fuidez (Pour Point)ºCNATemperatura de Bombeo ºC29Densidad @ T bombeokg/m3996CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO DE LA BOMBACaudal de Diseño Q (rated) (1)m3/h1848Viscosidad @ T bombeocSt0,818Presión de Vapor @ T bombeokg/cm2 a0,4-0,5 a 30°CCaudal Mínimo de Proceso (2)m3/h840Caudal Normalm3/h1680Presión de Impulsión @ Q ratedkg/cm2 g4,5Presión de Aspiración @ Q ratedkg/cm2 g0Presión Diferencial @ Q ratedkg/cm2 4,5Altura Diferencial @ Q rated (1)m61NPSH Disponible @ Q rated (3)m20Máxima DP a Impulsión Cerrada (4)kg/cm2 Presión Máxima Aspiraciónkg/cm2 gPresión Máxima Impulsión kg/cm2 gCONDICIONES DE DISEÑO MECANICOTemperatura Diseño MecánicoºC120Diámetro Tubería Aspiración / ImpulsiónPulgadas2828Traceado / Aislamiento / Flushing (6) Tipo Operación / ReservaPresión Diseño Mecánicokg/cm2 g6CARACTERÍSTICAS DEL ACCIONAMIENTOConsumo de Vapor Estimado a Caudal de DiseñoKg/hConsumo Eléctrico Estimado a Caudal de DiseñokWh/h Para materiales véase la hoja de selección de materiales. Este valor no puede ser excedido por la bomba con dens., viscos. normales y velocidad de operación continua máx. NOTAS : El punto de garantía debe ser para el caudal de diseño (rated) y la altura diferencial indicada. Caudal de proceso en condiciones de "turn-down", puesta en marcha u otras operaciones. La I. de detalle / vendedor debe especificar el caudal mínimo requerido por la bomba y el sistema de protección / recirculación en su caso. En la brida de aspiración de la bomba. Excluye cargas de aceleración para bombas volumétricas alternativas. Excluye contingencias / margen para todo tipo de bombas. Rev.PorFechaAprobadoEspecificar traceado, aislamiento, flushing si existen requerimientos de proceso. Especificar tipo / particularidades del impulsor / cierre, si existen requerimientos de proceso.

Pág.1de1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041(1) 42(2) 4344(3) 4546(4) 47(5) 48(6) 49505152535455565758Impulsor / Cierre (5) Equipo nº RevBOMBAS UNIDAD : PROYECTO : SERVICIO CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO Equipo Nº Operación / ReservarefrigeracionCASO DE DISEÑOoperacióncentrifugaFuncionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo)continua/paraleloTipo de Bomba ( centrífuga / volumétrica alternativa / volumétrica rotativa) 11Número de Bombas Requeridas Operación / ReservaCARACTERÍSTICAS DEL FLUIDONaturaleza del Fluido aguaComponentes Corrosivos / TóxicosNoNoTemperatura de Auto Inflamación / InflamaciónºCNANASólidos en Suspensión ( Cantidad / Diámetro Equivalente) NANAPunto de Fuidez (Pour Point)ºCNATemperatura de Bombeo ºC20Densidad @ T bombeokg/m3998CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO DE LA BOMBACaudal de Diseño Q (rated) (1)m3/h96,61Viscosidad @ T bombeocSt0,1Presión de Vapor @ T bombeokg/cm2 a0,4-0,5 a 30°CCaudal Mínimo de Proceso (2)m3/h43,91Caudal Normalm3/h87,8265Presión de Impulsión @ Q ratedkg/cm2 g4,5Presión de Aspiración @ Q ratedkg/cm2 g0Presión Diferencial @ Q ratedkg/cm2 4,5Altura Diferencial @ Q rated (1)mNPSH Disponible @ Q rated (3)mMáxima DP a Impulsión Cerrada (4)kg/cm2 Presión Máxima Aspiraciónkg/cm2 gPresión Máxima Impulsión kg/cm2 gCONDICIONES DE DISEÑO MECANICOTemperatura Diseño MecánicoºC120Diámetro Tubería Aspiración / ImpulsiónPulgadas66Traceado / Aislamiento / Flushing (6) Tipo Operación / ReservaPresión Diseño Mecánicokg/cm2 g6CARACTERÍSTICAS DEL ACCIONAMIENTOConsumo de Vapor Estimado a Caudal de DiseñoKg/hConsumo Eléctrico Estimado a Caudal de DiseñokWh/h Para materiales véase la hoja de selección de materiales. Este valor no puede ser excedido por la bomba con dens., viscos. normales y velocidad de operación continua máx. NOTAS : El punto de garantía debe ser para el caudal de diseño (rated) y la altura diferencial indicada. Caudal de proceso en condiciones de "turn-down", puesta en marcha u otras operaciones. La I. de detalle / vendedor debe especificar el caudal mínimo requerido por la bomba y el sistema de protección / recirculación en su caso. En la brida de aspiración de la bomba. Excluye cargas de aceleración para bombas volumétricas alternativas. Excluye contingencias / margen para todo tipo de bombas. Rev.PorFechaAprobadoEspecificar traceado, aislamiento, flushing si existen requerimientos de proceso. Especificar tipo / particularidades del impulsor / cierre, si existen requerimientos de proceso.

Pág.de12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758 ºC296Flushing / Steam OutOperación ( continuo / discontinuo) ºC / kg/cm2 gContralavado (si / no) Fluido de ContralavadoPresión de Diseño Mecánicokg/cm2 gkg/cm2 gmmsiTemperatura Destino Fluido Contralavadoagua4,5Temperatura Disponible Fluido Contralavado4,5 ºC29CONDICIONES DE FILTRACIÓNCONDICIONES DE DISEÑO MECÁNICOTemperatura de Diseño MecánicoºC120Presión Destino Fluido ContralavadoPara materiales véase la hoja de selección de materiales. ºC / kg/cm2 g NOTAS : Presión Disponible Fluido Contralavadokg/cm2 gArenaComponentes Corrosivos / Tóxicos10Sobrediseño HidráulicoViscosidad @ P, T DATOS GENERALES DE OPERACIÓNNaturaleza del Fluidoagua4,5Kg/cm^2g815 E-6Nº Requerido Operación / Reserva1--1Tipo de Filtro NASólidos: cantidad %p / distrib. tamaño particula % - diám. eq. Presión de OperaciónCaudalTemperatura de Operaciónkg/cm2 Densidad @ P, T kg/m3Pérdida de Carga Permitida% cSt PROYECTO : 996 ºC29SERVICIOfiltracion agua de la torre de refrigeracionEquipo nº UNIDAD : continuoEquipo Nº Operación / Reserva1--1RevFILTROSCARACTERÍSTICAS DEL EQUIPOCASO DE DISEÑO filtro torre refrigeracionm^3/h160Tamaño Mínimo de Partícula a EliminarFechaAprobadoRev.Por

Pág. de 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758TIPO DE EQUIPOtanque de acido clorhidricocontinuoNAFechaAprobado Rev.Por RevMISCELANEOSCARACTERÍSTICAS DEL EQUIPOTemperatura de Diseño MecánicoºC120DATOS GENERALES DE OPERACIÓNFuncionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo) CONDICIONES DE DISEÑO MECÁNICO PROYECTO : Equipo nº UNIDAD : acido clorhidricosi--siSólidos en Suspensión ( Cantidad / Tamaño Partícula) Naturaleza del Fluido Componentes Corrosivos / TóxicosCASO DE DISEÑOoperaciónEquipo Nº Operación / Reserva1--1SERVICIOtratamiento aguaPara materiales véase la hoja de selección de materiales. Nº Requerido Operación / Reserva1--1 ºC / kg/cm2 gPresión de Diseño MecánicoESQUEMAFlushing / Steam Out NOTAS : kg/cm2 g

Pág. de 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758TIPO DE EQUIPOtanque hipocloritocontinuoNAFechaAprobado Rev.Por RevMISCELANEOSCARACTERÍSTICAS DEL EQUIPOTemperatura de Diseño MecánicoºC120DATOS GENERALES DE OPERACIÓNFuncionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo) CONDICIONES DE DISEÑO MECÁNICO PROYECTO : Equipo nº UNIDAD : hipoclorito de sodiosi--siSólidos en Suspensión ( Cantidad / Tamaño Partícula) Naturaleza del Fluido Componentes Corrosivos / TóxicosCASO DE DISEÑOoperaciónEquipo Nº Operación / Reserva1--1SERVICIOtratamiento aguaPara materiales véase la hoja de selección de materiales. Nº Requerido Operación / Reserva1--1 ºC / kg/cm2 gPresión de Diseño MecánicoESQUEMAFlushing / Steam Out NOTAS : kg/cm2 g

Pág. de 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758TIPO DE EQUIPOtanque biocidacontinuoNAFechaAprobado Rev.Por RevMISCELANEOSCARACTERÍSTICAS DEL EQUIPOTemperatura de Diseño MecánicoºC120DATOS GENERALES DE OPERACIÓNFuncionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo) CONDICIONES DE DISEÑO MECÁNICO PROYECTO : Equipo nº UNIDAD : biocidasi--siSólidos en Suspensión ( Cantidad / Tamaño Partícula) Naturaleza del Fluido Componentes Corrosivos / TóxicosCASO DE DISEÑOoperaciónEquipo Nº Operación / Reserva1--1SERVICIOtratamiento aguaPara materiales véase la hoja de selección de materiales. Nº Requerido Operación / Reserva1--1 ºC / kg/cm2 gPresión de Diseño MecánicoESQUEMAFlushing / Steam Out NOTAS : kg/cm2 g

Pág. de 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758TIPO DE EQUIPOtanque dispersantecontinuoNAFechaAprobado Rev.Por RevMISCELANEOSCARACTERÍSTICAS DEL EQUIPOTemperatura de Diseño MecánicoºC120DATOS GENERALES DE OPERACIÓNFuncionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo) CONDICIONES DE DISEÑO MECÁNICO PROYECTO : Equipo nº UNIDAD : dispersantesi--siSólidos en Suspensión ( Cantidad / Tamaño Partícula) Naturaleza del Fluido Componentes Corrosivos / TóxicosCASO DE DISEÑOoperaciónEquipo Nº Operación / Reserva1--1SERVICIOtratamiento aguaPara materiales véase la hoja de selección de materiales. Nº Requerido Operación / Reserva1--1 ºC / kg/cm2 gPresión de Diseño MecánicoESQUEMAFlushing / Steam Out NOTAS : kg/cm2 g

Pág. de 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758TIPO DE EQUIPOtanque inhibidor de corrosioncontinuoNAFechaAprobado Rev.Por RevMISCELANEOSCARACTERÍSTICAS DEL EQUIPOTemperatura de Diseño MecánicoºC120DATOS GENERALES DE OPERACIÓNFuncionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo) CONDICIONES DE DISEÑO MECÁNICO PROYECTO : Equipo nº UNIDAD : inhibidor de corrosionsi--siSólidos en Suspensión ( Cantidad / Tamaño Partícula) Naturaleza del Fluido Componentes Corrosivos / TóxicosCASO DE DISEÑOoperaciónEquipo Nº Operación / Reserva1--1SERVICIOtratamiento aguaPara materiales véase la hoja de selección de materiales. Nº Requerido Operación / Reserva1--1 ºC / kg/cm2 gPresión de Diseño MecánicoESQUEMAFlushing / Steam Out NOTAS : kg/cm2 g

Pág.de12345678910liq.NAliq.NAliq.NAliq.NAliq.NAliq / NAliq.NAliq.NAliq.NA1112131415NAvendedorNAvendedorNAvendedorNAvendedorNAvendedorNA / 1000NA1000NA1000NA100016NAvendedorNAvendedorNAvendedorNAvendedorNAvendedorNA / 1 a 20°CNA1 a 20°CNA1 a 20°CNA1 a 20°C171819291202912029120291202912029 / 120291202912029120204,56,54,56,54,56,54,56,54,56,54,5 / 6,54,56,54,56,54,56,52122232411111111111111111251,51,51,51,51,51,51,51,51,51,52,52,52,52,52,52,52,5262728(1) 29(2) 30(3) 31(4) 323334353637Solo para corrientes 100% líquido y presión de vapor mayores de 1,5 kg/cm2a. NANANANAcP (G) / cSt (L) NANAP&ID Nº aguabalsabiocidabalsafiltroNANAnoFechaPorAprobadoTemperatura Operación / DiseñoPresión Operación / DiseñoRev. Densidad Gas / Líquido @ P, TFase (1) / Vaporizado (% peso) NA5,746,74NANAsi--si4,74NANaturaleza del Fludiosi--siNAsi--sihipocloritoNAnonoaguaNAViscosidad Gas / Líquido @ P, Ta.clorhidricosi--siNAkg/m3 filtro/suministro1603200DATOS TUBERÍA Peso Molecular GasCaudal Volumétrico Vapor @ P, TCaudal Volumétrico Líquido @ P, Tm3/hm3/hPROPIEDADES9balsacolector8balsapurgaunidades67 PROYECTO : LÍNEAS DE PROCESOLíneas de Proceso UNIDAD : 4NANANAvendedorPulgadas ºCvendedorSi se requiere especificar, P : Protección Personal, H : Conservación de Calor, C : Conservación frío, ST : Traceado con vapor, ET : Traceado eléctrico, SJ : Encamisado con vapor, etc. balsaLÍNEA Nº DEA2Revbalsa15balsat.inhibidor de corrosion t.dispersantet. acido clorhidricot. biocida3t. hipocloritobalsai. corrosionsi--siNA2,74DP Calculada / Permitida (3) Para materiales véase la hoja de selección de materiales. 3200Especificar si es vapor (V), líquido (L), o fase mixta (M). Indicar Dp y velocidad máxima permitida sólo si son un requerimiento de proceso, corrosión-erosión, sólidos, fluidos especiales, etc. NOTAS: Aislamiento, Traceado (4) kg/cm2/ kmm/sVelocidad Calculada / Permitida (3) Diámetro Nominal 25,28NATURALEZA, FASE Y CAUDALaguanoNAaguaCompuestos Corrosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p) 3,74dispersante11316282811NACONDICIONES DE OPERACIÓN / DISEÑOPunto de Fluidez (Pour Point)vendedorvendedorºCvendedorkg/cm2 gPresión de vapor del líquido a Tª de operac. (2)Kg/cm2 g

Pág.de12345678910liq.NA1112131415Navendedor16NA1 a 20°C171819amb120204,56,52122232411252,53,5262728(1) 29(2) 30(3) 31(4) 323334353637Solo para corrientes 100% líquido y presión de vapor mayores de 1,5 kg/cm2a. cP (G) / cSt (L) P&ID Nº FechaPorAprobadoTemperatura Operación / DiseñoPresión Operación / DiseñoRev. Densidad Gas / Líquido @ P, TFase (1) / Vaporizado (% peso) NANaturaleza del FludioViscosidad Gas / Líquido @ P, Tkg/m3 DATOS TUBERÍA Peso Molecular GasCaudal Volumétrico Vapor @ P, TCaudal Volumétrico Líquido @ P, Tm3/hm3/hPROPIEDADES PROYECTO : LÍNEAS DE PROCESOLíneas de Proceso UNIDAD : Pulgadas ºCSi se requiere especificar, P : Protección Personal, H : Conservación de Calor, C : Conservación frío, ST : Traceado con vapor, ET : Traceado eléctrico, SJ : Encamisado con vapor, etc. LÍNEA Nº DEARevbalsa10aporteaguaNoNA76,8DP Calculada / Permitida (3) Para materiales véase la hoja de selección de materiales. Especificar si es vapor (V), líquido (L), o fase mixta (M). Indicar Dp y velocidad máxima permitida sólo si son un requerimiento de proceso, corrosión-erosión, sólidos, fluidos especiales, etc. NOTAS: Aislamiento, Traceado (4) kg/cm2/ kmm/sVelocidad Calculada / Permitida (3) Diámetro Nominal NATURALEZA, FASE Y CAUDALCompuestos Corrosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p) 6CONDICIONES DE OPERACIÓN / DISEÑOPunto de Fluidez (Pour Point)ºCNAkg/cm2 gPresión de vapor del líquido a Tª de operac. (2)Kg/cm2 g

Pág.de123456789101112131415161718192021(1) 22(2) 23(3) 242526NOTAS : kg/m3Sp. Gr. Peso Molecular GasDensidad Líquido @ 15,4 ºCPour Point del LíquidoºCDensidad @ P, TINSTRUMENTO Nº SERVICIOCaso de DiseñoNm3/hkg/h% ºCNatualeza del FluidoCompuestos Corrosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p) Intrumentos de caudalMC CMC DFase (1) CAUDAL NORMAL : Líquido @ 15,4 ºCm3/h Gas @ 0ºC y 1 atm. Por Vapor de AguaCaudal Mínimo / MáximoTemperatura de EntradaPresión de Entradaagua de refrig. operaciónoperación PROYECTO : UNIDAD : operaciónoperaciónINSTRUMENTOS DE CAUDALRevDATOS GENERALES DE OPERACIÓNagua de refrig.agua de refrig. MC AMC B1 a 20°Cagua 4,5liquidoagua de refrig. agua 1 a 20°C4,54,51 a 20°C1 a 20°CcP (G) / cSt (L)Viscosidad @ T1000100010001000PROPIEDADES DEL FLUIDO4,5kg/cm2 g10%10% 40amb292910%10% 320076,83200160liquidoliquido1000100010001000NANANAliquidoagua agua Rev. FechaAprobadoNANANANANAEspecificar si es gas (G), líquido (L) o vapor de agua (V). Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL). Indicar en los casos donde la caída de presión este limitada a valores menores a los 2500 mm ca

Pág.de12345678910111213141516171819202122232425(1) 26(2) 27(3) 28293031323334vendedorkg/m31000vendedorvendedorvendedorvendedorDensidad Fase Superior @ P, TViscosidad Fase Superior @ TcP (G) / cSt (L)161616Traceado / Diafragma / Flushingmm / % Indicar el nivel normal en mm sobre LT o % intervalo medida y los puntos de consigna de alarmas y enclavamientos en las mismas unidades NOTAS : Especificar si es líquido - líquido (L-L) o líquido - vapor (L-V) Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL) cP (G) / cSt (L) Tipo Elemento PrimarioLocalizado en RecipientePUNTOS CONSIGNA. Nivel Normal : (3) Alarma Alta / Muy AltaAlarma Baja / Muy BajaEnclavamiento Alto / Bajomm / % vap/liq. 29vap/liq. Viscosidad Fase Inferior @ TSituación (2) 161616Densidad Fase Inferior @ P, Taire/biocidanoSERVICIOCaso de DiseñoNaturaleza del Fluido Superior / InferiorCompuestos Corosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p) aire/i.corrosionaire/hipocloritosi--siaire/dispersante2929CARACTERÍSTICAS DEL INSTRUMENTO1,2vendedorTemperaturaPresiónPROPIEDADES DEL FLUIDOvendedorvendedorTipo de Interfase (1) vap/liq.vap/liq.vap/liq.vap/liq. vendedorvendedorRev. FechaAprobadoPorsi--si14,529aire/ac.clor.aire/aguasi--sisi--sisi--si291,21,2294,54,54,54,51,21,21,2 ºCkg/cm2 gmm / % kg/m31 a 20°CRevDATOS GENERALES DE OPERACIÓNMN Fnivel tanq. Biocidaoperaciónoperaciónnivel piscinanivel tanq. i.corrosionoperaciónoperación PROYECTO : UNIDAD : INSTRUMENTOS DE NIVELMN DINSTRUMENTO NºMN aMN BMN CIntrumentos de nivelMN Eoperaciónnivel tanq. Disper.nivel tanq. Ac.clor. operaciónnivel tanq. Hipoclorito

Pág.de1234MÍNNORM.MAX.PALPALLPAHPAHHBAJOALTO5liq.294,56,5NANANANANANA6789101112131415161718192021222324252627(1) 28(2) 29(3) 30(4) 31323334Rev.PorFechaAprobadoSe especifican condiciones de operación. Para condiciones de diseño mecánico referirse a las condiciones de la línea o equipo asociado. Intrumentos de presiónPRES. (kg/cm2 g) PUNTOS CONSIGNA (kg/cm2 g) ENCLAV. LOCALIZADO EN LÍNEA / RECIPIENTECARACTERÍSTICAS INSTRUMENTOSERVICIOdpfiltrooperaciónaguanoCASO DE DISEÑODATOS GENERALES DE OPERACIÓN (2) TEMP. (ºC) FASE (1) PROYECTO : UNIDAD : INSTRUMENTOS DE PRESIÓNINSTRUMENT NºALARMASTRAC. (si /no) (4) RevLinea 6NATURALEZA FLUIDOCOMPUEST CORROSIVOS O TÓXICOSSITUAC (3) NOTAS : Especificar si es gas (G), líquido (L), vapor de agua (V) o mixta (M). Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL). Indicar Traceado / Diafragma / Flushing

5.7.1.HOJAS DE LA TORRE DE REFRIGERACION

DATOS DE PROCESOTORRE DE REFRIGERACIONEdiciónDE TIRO INDUCIDOFechaHoja1de2PROYECTO Nº :SITUACIÓN :CLIENTE: SERVICIO :Torre de refrigeraciónITEM : NRNº UNIDADES :1FABRICANTE :TIPO :Flujo en contracorrienteUESUMINISTRADO POR :MONTADO POR : MV124Caudal de agua en circulación (nor./dis)(1) m3/hNumero de celdas(1) (9) 34Temperatura agua caliente (entrada)ºCDimensiones nominales de una celdam4Temperatura agua fría (salida)ºCDimensiones totales de la torrem54Temperatura bulbo húmedo (entrada)ºCAltura de borde de balsa a cubiertam6Humedad relativa del ambiente%Altura de difusoresm7Altitud sobre nivel de marmAltura totalm8Dirección predominante del vientoDimens. interiores de la balsa NOTA 4m9Velocidad de diseño del vientokm/hNº de ventiladores por celda10Coeficiente sísmicoDiámetro de los ventiladoresm11Resistencia del terrenokg/cm2Caudal de aire por ventiladorNm3/s12Espacio disponibleSección transversal de la celdam2134Calor transferido (nor./dis)(1)MMkcal/hVolumen del rellenom314Superficie total de contactom215DP del circuitokg/cm2Caudal especifico de aguam3/h m2164Tipo de bombasValor de L/G174Nº de bombasNº de entradas de agua por celda18Voltaje/ Fases/Ciclos < 150 kWDiámetro nominal entradas de aguamm19> 150 kWAltura entrada sobre borde de balsamm20Pasarela de acceso a grupo mecánicoDP sistema de distribuciónkg/cm221Accesos a la cubierta (esclaera y escala)Perdidas por evaporación% 22Nivel de ruido admisible en el sueloPerdidas por arrastre%0,00123Normas para pruebas de recepciónCaudal agua de aportem3/h24Nº de ciclos de concentración25Calidad del agua de aportePeso de embarquekg26Peso en operaciónkg272829304EstructuraTipo relleno31CerramientoMaterial rellenoPVC32Particiones interioresSoporte del rellenoVIGA PREFABRICADA33CubiertaSeparador de gotasPVC34Difusoresaltos (14 ft) Distanciadores/SoportesVIGA PREFABRICADA35Balsa de agua fría36Accesorios de la balsaDistribución de agua/Tipo37 Ataguías ConductosPVC38 Rejillasdobles Rociadores/BoquillasPOLIPROPILENO39 Drenaje SoportesVIGA PREFABRICADA40 RebosaderoPasarela acceso grupos mecanicos41 Válvula de aporte42 Cubeto aspiración bombas43Soportes de ventiladores44Anclajes45Tornillos/Espárragos46Escaleras/Barandillas4748Puente móvil/Pescante49505152NOTAS531.- Además de estas condiciones que corresponden a las condiciones normal y de diseño, la torre debe ser capaz de cubrir las siguientes operaciones: 54Caudal circulante, m3/h554 A. Máxima temperatura de retornotodas (2 celdas)(nota 7) 564 B. Mantenimiento320057 C. Fallo eléctrico. Ventiladores parados: el suministrador definirá la capacidad residual. 58EDICIONFECHADESCRIPCION DE LA EDICIONVERIFICADOAPROBADONAHORMIGONHORMIGON O BLOQUESHORMIGON (4) HORMIGONACERO GALVANIZADO+EPOXYHORMIGON7ACERO GALVANIZADONOSS316COND OPER Y DISEÑO ( NOTA 1 )DISEÑO (POR FABRICANTE) MATERIALES DE CONSTRUCCION (POR EL FABRICANTE) 0.1 máx380 V / 3 F / 50 Hz3 (NOTA 8) 2VERTICALES320038,5/64,218x820,18x8x9,77,509,7288201,57415,545262,68x7,5noreste1370,476,83 (NOTAS 2 Y 7) 6004880,6/0,86000 V / 3 F / 50 Hz402922,572,213,99LAMINARHORMIGONSíSí80 dB a 1m29POR GRAVEDAD / CERRADOREJILLA GALVANIZADATemp retorno, ºCNOTA 2 HORMIGONPOLIESTERCeldas en operación402940todas menos una ( 1 en reserva) Temp fría, ºC

DATOS DE PROCESOTORRE DE REFRIGERACIONEdiciónDE TIRO INDUCIDOFechaHoja2de2PROYECTO Nº :SITUACIÓN :CLIENTE: SERVICIO :Torre de refrigeraciónITEM : NENº UNIDADES :1FABRICANTE :TIPO :Flujo en contracorrienteUDSUMINISTRADO POR :MONTADO POR : M123CantidadCantidad4Tipo / ModeloTipo5FabricanteModelo6DiámetromFabricante7Nº de palasRelación de reducción8Velocidad del ventiladorR.P.M.Potencia mecánica s/ AGMAkW9Velocidad periféricam/sFactor de servicio10Potencia absor. por ventilador (salida del motor) kW11Nº de reducciones12Material de las palasPesokg13Material del cuboEficiencia14Presión totalmmH2O15Presión de velocidadmmH2O16Aire suministrado por ventiladorNm3/s17Eficiencia estática18Pesokg19Momento de inerciakg/m2202122EJE MOTRIZMOTOR23CantidadCantidad24TipoClase25ModeloTipo26FabricanteFabricante27Potencia absorbidakWVelocidad a plena cargaR.P.M. 28Material del ejeVoltaje/ Fases/Ciclos29Material del acoplamientoPotenciakW3031323334NOTAS3542.- Calidad de agua de aporte : Se utilizará agua de recuperación terciaria y /o una mezcla de agua de recuperación terciaria con agua bruta clarificada y 364 filtrada o mezclada con agua bruta, el suministrador recomendará la mezcla adecuada para operar con los ciclos de concentración especificados. 374 AGUA DE RECUPERACION TERCIARIA: 38pH: 6 / 7,5Dureza cálcica:100 / 200394Temperatura :Ambiente ( 38ºC /23ºC / 0.4ºC)Cloruros (ppm): 300 / 2000404Conductividad: 500 / 4000 microS/cmCloro libre (ppm): 0,2 / 0,4414Alcalinidad (M) : 120 / 300 ppm CaCO3DQO:50 / 20042Sólidos en suspensión5,0 / 16,0434 AGUA BRUTA CLARIFICADA Y FILTRADA: 444pH: 6,5 / 8,3Dureza temporal : 60 / 140 ppm CaCO3454Temperatura :Ambiente ( 38ºC /23ºC / 0.4ºC)Cloruros (ppm): 40 / 60464Conductividad: 250 / 500 microS/cmTurbidez (NTU):< 2474Dureza total : 95 / 200 ppm CaCO3Sólidos en suspensión (mg/l):< 148494 AGUA BRUTA: 504Tiene las caracteristicas del agua bruta clarificada y filtrada, excepto lo siguiente: 514Turbidez (NUF):5 / 1400Materia orgánica:10 / 40 ppm MnO4K525343.- Foso de bombas para instalar 3 bombas verticales y una futura. 545544.- La balsa de la torre de refrigeración estará dividida en compartimentos separados para cada celda, para poder aislar completamente una celda 564 mientras las otras permanecen en funcionamiento. A la salida de cada celda poner doble rejilla, diseñando la primera de las rejillas con un cajón 57 recogedor de suciedad. Estará dimensionada para permitir diez minutos de residencia entre el nivel normal y mínimo de bombeo. Estará equipada 58 con un rebosadero, un drenaje por cada celda y pantallas para eliminar los sólidos. Se configurará para permitir la instalación de un polipasto para 59 remover las rejillas y las bombas verticales del foso. 60615.- El alcance incluye un detector de hidrocarburos y detectores de explosividad en la zona superior de cada celda. 62636.- Los ventiladores de la torre podrán accionarse con botonera para poder trabajar al 100% y al 50%. Como alternativa ofertar variador de frecuencia64657.- A confirmar por suministrador. 666748.- 3 bombas centrífugas de 2700 m3/h c.u.. dos accionadas con motor eléctrico y una con turbina. 686949.- Las celdas serán iguales. Se diseñarán para que puedan trabajar independientemente unas de otras. Tres (3) celdas de 2700 m3/h c.u., dos (2) en 704 servicio y una (1) en mantenimiento. Existirá un único pozo de bombas. Se prevee la instalación de una cuarta celda en el futuro. 71727374259,7869,245262,669,1AXIAL/ENFEQUIPO MECANICO (POR EL FABRICANTE) VENTILADORES (6)REDUCTOR DE VELOCIDAD (6) 25,5456208,1278,9582150097HOWDENPOLIESTERacero gal.+epoxy60,42LRF48KTRCOMPOSITEACERO INOXIDABLEEJES PERPENDICULARESQVRB2HANSEN7.12(6) FLOTANTE290380 V / 3 F / 50 HzF/BTEFCABB

6. RECURSOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS
Para la utilización del proyecto se han utilizado:
- Programas de diseño asistido CAD.
- Sistema de hojas de cálculos (Excel).
- Herramientas ofimáticas básicas (Word).
- Software de selección de bomba “flowselex” del proveedor Flowserve.
- Software especifico para el diseño de las torres de refrigeración a partir de otros parámetros calculados (Herramienta del proveedor Esindus S.A.).
Se ha tenido en cuenta además:
- La consulta de documentación técnica especifica.

1.Selección del tipo de torre
La primera elección que tenemos que realizar es si escogemos una torre de tiro natural o una torre de tiro mecánico. Tomamos la decisión de escoger la torre de tiro mecánico por varios factores:
- Se puede controlar de forma precisa la temperatura de salida de agua.
- Proporcionan un control total sobre el caudal de aire suministrado.
- Las torres de tiro natural son de mayor tamaño, se necesitaría una mayor superficie para instalarlas.
La siguiente elección que debemos realizar es si la torre será de tiro inducido o tiro forzado. Decidimos que la mejor opción es la de tiro inducido, tomamos dicha decisión basándonos en varios aspectos:
- La torre de tiro forzado está sujeta a una recirculación excesiva, debida a la baja velocidad de salida del aire. Por lo cual obtendríamos un rendimiento menor.
- La torre de tiro forzado tiene la ventaja de ubicar el motor y el ventilador fuera de la torre, esto hace que tenga un mantenimiento, inspección y reparación más fácil.
- Menor rendimiento en la de tiro forzado ya que la temperatura de bulbo húmedo de salida es mayor que la del aire circundante, esto se nota en el incremento de temperatura del agua fría.
Finalmente nos queda decidir si el flujo de la torre de tiro inducido será a contracorriente o cruzado.

Observemos las diferencias que hay entre un flujo y otro en la siguiente tabla:
Contracorriente tiro inducido
Contracorriente tiro forzado
Flujo cruzado tiro inducido
Mantenimiento
Fácil
Fácil
Difícil
Equipo mecánico
Sencillo
Medio
Complicado
Distribución
Difícil
Fácil
Facil
Condición invierno
Buenas
Malas
Malas
Recirculación
no
No
Si
Ruido
100%
120%
90%
Coste
100%
120%
115%
Tamaño
100%
110%
130%
Aguas corrosivas
no
Si
No
Finalmente se escoge una TORRE DE TIRO MECÁNICO INDUCIDO Y FLUJO A CONTRACORRIENTE.

2.INTERCAMBIO DE MATERIA
La temperatura de entrada de agua es 29°C y la de salida es 40°C. Un incremento de temperatura de 11°C.
Utilizamos las propiedades del agua a la temperatura de 34.5°C, que es la media aritmética de la temperatura de entrada y de la de salida. Usamos esta temperatura para saber las propiedades del agua, debido a que sabemos que éstas no variaran mucho en nuestro incremento de temperatura.
Según las tablas de propiedades del agua a 34.5°C :
Presion de saturación de vapor
0.054665 bar
Volumen especifico
Vf* =1.006
Vg=26.335
Densidad del fluido
Ƿf=994 kg/
Ƿg=0.0386 kg/
Entalpia de vaporización
hfg= 2420 KJ/Kg
Calor especifico
cpf= 4.178 KJ/Kg-K
cpg= 1.8795 KJ/Kg-K
Viscosidad del fluido
μf* =732 Ns/
μg* =9.39 Ns/
Conductividad térmica
kf* =624 W/m-K
kg* =20.25 W/m- K
Numero de Prandtl
Prf=4.91
Prg=0.869
Tensión superficial
f* = 70.45N/m
Coeficiente de expansion
f* = 341.25
Una vez halladas las propiedades del agua y sabidas las potencias térmicas de cada unidad, las cuales son datos de partida, hallamos el caudal de agua necesario para satisfacer los consumos.
Para ello hallaremos primero el gasto másico a través de la siguiente fórmula: ̇
: potencia térmica [J/s]
̇ : gasto másico [Kg/s]
: calor específico [J/KgK]

: incremento de temperatura [=11°C]
El calor específico se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius.
En nuestro caso el calor específico vale 4178 J/KgK.
Antes de utilizar la formula debemos convertir las unidades de la potencia térmica ya que las tenemos en Mkcal/h.
Unidad
Potencia térmica
Mkcal/h
U-100
11,3
U-200
22,5
U-300
4,5
U-400
5,9
U-500
Unidad de aminas
0,9
Total
45,0
Unidad
Potencia térmica
J/s
U-100
1314190
U-200
26167500
U-300
5233500
U-400
6861700

U-500
Unidad de aminas
1046700
Total
40623590
Utilizando la fórmula obtenemos los siguientes gastos másicos:
Unidad
Gasto másico
Kg/s
U-100
28.582
U-200
569.106
U-300
113.82
U-400
149.23
U-500
Unidad de aminas
22.76
Total
883.498
Una vez hallados éstos podemos hallar los caudales con la siguiente fórmula: ̇
: caudal [ /s]
̇: gasto másico [Kg/s]
: densidad [=994 Kg/ en el agua a 34.5°C]

Con lo que obtenemos los siguientes datos:
Unidad
Caudal
/s
U-100
0.02875
U-200
0.5725
U-300
0.1145
U-400
0.1501
U-500
Unidad de aminas
0.0229
Total
0.88875
Aunque en la tabla anterior damos los caudales en las unidades del SI, debemos pasarlos a /h, que es la unidad utilizada en el ámbito de la refrigeración.
Unidad
Caudal
/h
U-100
103.5
U-200
2061
U-300
412.2
U-400
540.36
U-500
Unidad de aminas
82.44
Total
3199.5

La siguientes tablas las incorporamos a modo resumen de lo calculado anteriormente de cada unidad:
U-100
Unidad de viscorreduccion
Potencia térmica MKcal/h
11.3
Potencia térmica J/s
1314190
Gasto masico Kg/s
28.582
Caudal /s
0.02875
Caudal /h
103.5
U-200
Unidad destilación al vacio
22.5
26167500
Gasto masico Kg/s
569.106
Caudal /s
0.5725
Caudal /h
2061
U-300
4.5
5233500
Gasto masico Kg/s
113.82
Caudal /s
0.1145
Caudal /h
412.2
U-400
5.9

6861700
Gasto masico Kg/s
149.23
Caudal /s
0.1501
Caudal /h
540.36
U-500
Unidad de aminas
0.9
1046700
Gasto masico Kg/s
22.76
Caudal /s
0.0229
Caudal /h
82.44
3.BALANCE DE AGUA
3.1.CICLOS DE CONCENTRACION
En los circuitos de refrigeración se producen perdidas de agua por diferentes motivos:
- Evaporación de la torre (E)
- Arrastre del aire (A)
- Fugas en el sistema.
Esto hace que el agua se vaya concentrando paulatinamente en impurezas, por lo que resulta imprescindible mantener su concentración por debajo de unos parámetros aceptables. Por tanto es necesario limitar el numero de veces que se debe recircular el agua y para ello se define el “número de concentraciones N” :
El número de ciclos del agua suele estar entre 3 y 8, así que tomamos una N=3, debido a los consejos del proveedor.
Tres ciclos de concentración indican que la cantidad de sólido disuelto en el agua que recircula es tres veces mayor que en el agua del depósito. Para evitar sobrepasar los límites de solubilidad para las especies disueltas, los ciclos de concentración deben ser

controlados mediante la purga de parte del agua de refrigeración. Aumentando la purga se disminuyen los ciclos de concentración.
La optimización del funcionamiento de la torre consiste en hallar el número óptimo de ciclos de concentración donde se establezca un equilibrio entre estas dos variables:
- Calidad del agua, la cual aumenta al disminuir el número de ciclos.
- Costes económicos, se reducen al aumentar el número de ciclos.
Para el establecimiento del valor normal se tendrá que valorar la concentración máxima admisible de sales en relación con los costes de aditivación y los costes de la reposición y del vertido de la purga.
3.2.CAUDAL DE RECIRCULACION, Q
Con los datos obtenidos anteriormente de los caudales, vemos que nuestro caudal de recirculación necesario para cubrir las peticiones es 3200 /h.
3.3.CAUDAL PERDIDO POR ARRASTRE, A
En función del diseño varia entre 0,05 y 0,2 % del caudal que circula por la torre, asique tomaremos un valor valor intermedio, de 0,125%.
En diseños especiales se puede reducir a costa de aumentar la pérdida de carga.
/h
3.4.CAUDAL PERDIDO POR EVAPORACION, E
El calor necesario para evaporar el agua es el que se utiliza para disminuir la temperatura. El balance de calor queda:

Como aproximación se puede utilizar:
/h
3.5.CAUDAL DE AGUA DE APORTE O REPOSICIÓN
Es la cantidad de agua que habría que reponer hasta alcanzar el agua necesaria para comenzar un nuevo ciclo.
Con el balance de agua:
Y el balance salino:
Se obtiene:
Sabiendo que
/h
3.6.CAUDAL DE AGUA DE PURGA
Es el caudal de agua que se extrae para mantener la concentración de sales en nuestro sistema de refrigeración. Este caudal será repuesto por el agua de reposición o aporte.
/h

Todos los cálculos hechos anteriormente se puede comprobar que son correctos con el balance de agua:
/h
En esta ecuación vemos que el caudal de agua purgada más el que se evapora más las perdidas por arrastre será sustituida por el caudal de agua de reposición. Consiguiendo así que el caudal deseado sea constante 3199.5 /h .

3.7.ESINDUS S.A.
En nuestro caso el vendedor de la torre (ESINDUS) nos proporcionó los datos sobre purga, evaporación, arrastres y aportes:
A pesar de ello, se calcularon anteriormente pero se usaron los dados del proveedor, ya que nuestros cálculos fueron obtenidos mediante un método general, por tanto no son tan precisos como los dados por ESINDUS, ya que el proveedor tiene mas experiencia y posibles coeficientes obtenidas de ésta.
BALANCE DE AGUA
CICLOS DE CONCENTRACION 3
EVAPORACION 51,20 m3/h ARRASTRES 0,32 m3/h
14,2 l/s
CAUDAL 3200 m3/h
PURGA 25,28 m3/h
7,0 l/s APORTE 76,80 m3/h
21,3 l/s

4.CALCULO DE LINEAS
A continuación, se define el proceso para el dimensionado de las diferentes líneas del sistema.
Cabe destacar que en el sistema de refrigeración que se va a diseñar, hay que distinguir principalmente entre dos tipos de líneas. Estas son: las líneas por donde circula el agua de refrigeración, ya sea para el suministro a la refinería como al sistema de filtración; y las líneas que aportan productos químicos en la balsa de agua para mantener los valores del agua estables.
Se han tenido en cuenta la hora de realizar los cálculos del dimensionado de las tuberías, las siguientes premisas:
- Temperatura de diseño: 120°C; no se considera para el dimensionado de la línea, pero si a la hora de seleccionar el material de las tuberías.
- Presión de diseño: se considera como medida de seguridad que la presión de diseño es igual presión de operación +2bar.
- Velocidad media línea: 2.5 m/s, esta es la velocidad de diseño que se ha establecido.
Con la ecuación de la mecánica de fluidos que relaciona el caudal con el área de la sección y la velocidad del fluido en su interior:
También teniendo en cuenta que los diámetros de las tuberías están normalizados con diámetros de:
¾”, 1”, 1 ½”, 2”, 3”, 4”, 6”, 8”, 10” , 12”, 14”, 16”, 18”, 20”, 24”, 26”, 28”, 30”, 32”, 34”, 36”, 40”, 42”,44”, 48”.
Se tomara como diámetro válido aquel que sobrepase el valor obtenido en los cálculos:
Linea
1
2
3
4
Caudal /h
2.74
2.74
2.74
2.74

V m/s
1.5
1.5
1.5
1.5
V m/h
5400
5400
5400
5400
Area
0.001
0.001
0.001
0.001
Diámetro m
0.0356
0.0356
0.0356
0.0356
Diámetro “
1.4
1.4
1.4
1.4
Se toma
1.5
1.5
1.5
1.5
Linea
5
6
7
8
Caudal /h
2.74
160
3200
3200
V m/s
1.5
2.5
2.5
2.5
V m/h
5400
9000
9000
9000
Area
0.001
0.0177
0.355
0.355
Diámetro m
0.0356
0.14966
0.6723
0.6723
Diámetro “
1.4
5.89
26.468
26.468
Se toma
1.5
6
28
28
Linea
9
10
Caudal /h
25.28
76.80
V m/s
2.5
1.5
V m/h
9000
5400
Area
0.0028
0.01422
Diámetro m
0.0596
0.13416
Diámetro “
2.3464
5.2818
Se toma
3
6
5.CALCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA TORRE
A continuación se describirán los cálculos realizados para el dimensionado de cada una de las celdas que componen la torre del sistema de refrigeración. Para ello, se deberá tomar en cuenta los datos de partida contenidos tanto en las bases de diseño como en los cálculos ya realizados.

Los datos necesarios para comenzar el dimensionado son los siguientes:
Caudal /h
3200
Presión atmosférica (atm)
0.998
Relación aire agua (L/G) (Kgagua/kgaire)
1.574
Humedad relativa (%)
72.2
Temperatura bulbo seco °(C)
26.33
Temperatura bulbo húmedo (°C)
22.5
Elevación terreno (m)
13.99
Velocidad aire de entrada (m/s)
3
Numero de celdas
2
Antes de empezar con la explicación del calculo, hay que destacar un parámetro fundamental, el parámetro L/G. Éste representa la relación entre el caudal másico de agua de refrigeración y el caudal másico de aire.
Conociendo el balance de energía:
Hipotesis para el cálculo:
- Todo el calor intercambiado entre el agua y el aire se hace en el relleno.
- No hay perdidas de calor hacia el exterior.
- Los fluidos están en contracorriente pura.
- Se desprecia la cantidad de agua arrastrada por el aire, pero no el calor intercambiado en el arrastre.
q: Calor i:ntercambiado
L Cpw dt: Calor cedido por agua

G dh: Calor absorbido por el aire
Por la ley de Fourier: ( )
d qconducción: Calor de conducción
hc: Coeficiente de película (kcal/h m2 ºC)
a: Superficie de contacto por aire – agua por unidad de volumen
V: Volumen de relleno
T’: Temperatura de la interfase aire-agua
T: Temperatura del aire
Por otra parte: ( )
dqevaporación: Calor de evaporación
k: Coeficiente de transferencia de masa, cantidas de masa que se transfiere entre el agua y el aire por unidad de superficie y unidad de diferencia de humedades especificas.
a: Superficie de contacto por aire – agua por unidad de volumen.
xs: Humedad especifica de la interfase aire – agua
x: Humedad especifica del aire
λ: Calor latente de vaporización
las unidades de k son: ⁄

Sustituyendo en la ecuación del balance: ( ) ( )
Por su parte k es aproximadamente hc/Cpw,por tanto, hc=k Cpw ( ) ( )
Agrupando se obtiene: ( ) ( )
Por otro lado la entalpia del aire es:
Al sustituir se tiene: ( )
Al igualar dos a dos se obtiene: ( ) ( ) ( )
Estas son las ecuaciones de Merkel que se integraran a lo largo de todo el relleno. ∫ ( ) ∫
Integrando: ∫ ( )
Como V (volumen del relleno) es el área por la altura de relleno (V=A l) se puede calcular la altura de relleno como:

∫ ( )
Si hacemos: ∫ ( )
Se obtiene que g = g (a,A)una función exclusiva de la geometría del relleno y p = p (h, h) una función exclusiva del estado termodinamico.
En los libros profesionales g se conoce como la altura de transferencia y p como el número de transferencia. Por tanto:
g = HTU = altura de transferencia (m)
p = NTU = número de transferencia (adimensional)
Por otra parte se sabe que el calor absorbido por el aire es igual al calor cedido por el agua: ( ) ( )
Al agrupar: ( )
Que es la ecuación de una recta con pendiente y ordenada en el origen .
El termino L/G depende directamente del caudal de aire (G), esta variable esta directamente ligada a las prestaciones del ventilador, por lo tanto a mayor G mayor gasto de adquisición y consumo por parte del ventilador. A su vez esta relación esta directamente relacionada con el dimensionamiento de la torre por diseño. Si se escoge una relación L/G baja se da prioridad a un ventilador muy potente de poco consumo en

una torre de bajas dimensiones; si por el contrario se elige una relación L/G alta, se optaría por una torre de grandes dimensiones con un ventilador pequeño.
L/G
DIMENSIONES TORRE
VENTILADOR
Baja (0,2-1,4)
Bajas
Grande y potente
Media (1,4-1,8)
Medias
Medio
Alta (1,8-2,2)
Altas
Pequeño y poco potente
L/G es obtenido a partir de tablas del proveedor de la torre que ha obtenido a partir de la experimentación y forman parte de su “know how”, por lo que no es revelada la procedencia empírica del mismo.
Con esto, comenzamos los cálculos:
Al conocer el caudal de agua, se halla el de aire:
Esta relación es valida para flujos másicos, L/G tiene como unidades Kg agua/Kg aire, pero para el dimensionado se necesita que el caudal de aire este expresado en /h. Para ello, se hace necesario el cálculo de la densidad del aire:
Siendo:

R, constante de aire seco
P=0.998 atm
T=26.33°C=299.33 °K
Con esto se obtiene:
Sabiendo ya la densidad del aire se puede hallar el caudal de aire:
Al haber tomado que las celdas tienen dos entradas de aire, se puede hallar la cantidad de aire que entra por cada una de estas entradas:
Con estos datos se halla el tamaño de la celda:
Siendo: b, base de la entrada=10 m
V aire, velocidad del aire= 3m/s
NOTA: la velocidad del aire a través de la torre se supone constante.
Con esto hallamos la altura de entrada del aire (h aire):

Analizando los datos obtenidos, la torre de refrigeración será de 8m de ancho por 10 m de largo.
6.CALCULO DE BOMBAS
Para escoger un equipo de bombas que garantice que puede satisfacer las demandas de caudal y que tiene un TDH (diferencia de presiones entre la descarga y la aspiración) superior a la suma de la diferencia de cotas entre el nivel más bajo de todo el circuito de refrigeración y la balsa de las torres de refrigeración, y la suma de las pérdidas de carga continuas y locales que se producen en la tubería de impulsión.
6.1.CAUDALES
En primer lugar, antes de la elección de la bomba, se deben calcular ciertos parámetros que faciliten la elección de la bomba, y así asegurar que las demandas del sistema de refrigeración queden cubiertas en todo momento.
El sistema de refrigeración consta de dos conjuntos de bombas. El B01 A/B/C que consta de 3 bombas, de las cuales dos de ellas son principales y otra de reserva, las tres tendrán las mismas características para que den el mismo resultado operativo. La de reserva estará lista para entrar en funcionamiento cuando cualquiera de las otras dos esté en mantenimiento o dejen de funcionar por algún tipo de fallo. El segundo conjunto es el B02 A/B, en el sistema de aporte, en el que se tiene una bomba en operación y otra en reserva.
Viendo el caudal necesario que deben suministrar las bombas al circuito de refrigeración, se observa:

- El caudal total de refrigeración es 3200 /h
- Hacia el sistema de filtrado van 160 /h, lo cual es equivalente al 5% del caudal total.
- Caudal de aporte 88 /h.
Viendo esto se puede afirmar que las bombas deben poder empujar la suma de ambas, por lo tanto las bombas tendrán una capacidad de como mínimo 3360 /h. al tener dos bombas en funcionamiento quedaran unas bombas de 1680 /h.
A parte de esto se nos recomienda un sobredimensionamiento de un 10% para evitar problemas de funcionamiento próximamente, de esta forma pediremos al proveedor unas bombas con una capacidad de 1848 /h y para el aporte unas bombas de 96.61 /h.
6.2.PRESION DE DESCARGA
Como punto de partida, se calcula la altura efectiva de la bomba que se va a utilizar, con ayuda de la ecuación de Bernouilli entre el comienzo y el final del recorrido del fluido.
La instalación se ha diseñado asumiendo una diferencia de presiones de 6 bares en el caso del conjunto B01 A/B/C y de 4 bares en el caso del conjunto B02 A/B.
La presión de 6 bar es la que se requerirá a la entrada de cada unidad a refrigerar en el circuito de refrigeración.
Aplicando la ecuación de Bernouilli:
En esta ecuación, los términos de velocidades se desprecian al ser igual a cero, ya que el proceso empieza y acaba en la balsa, cuya velocidad es 0 m/s.
Por esta misma razón la diferencia de alturas es 0m.
Teniendo en cuenta esto, se obtiene:

El cálculo del NPSH es crucial ya que expresa la diferencia en el circuito, entre la presión en cualquier punto y la presión de vapor del líquido en ese punto.
Este valor siempre tiene que estar por encima de 0, ya que de lo contrario se podría dar un fenómeno parecido a la ebullición y provocar cavitación.
Aplicando la formula:
Se determina que la presión de vapor esté entorno a los 4 bares en el circuito y la ambiente en el aporte.
Por tanto:
6.3.PRESION DE DESCARGA
Por condiciones de trabajo, se requiere una presión determinada a un punto de destino ubicado a 1Km de distancia.
Se toma una DP de 2 bar para el dimensionamiento de la tubería.
Como consecuencia:
6.4.POTENCIA CONSUMIDA
A continuación, se procederá al cálculo de la potencia consumida, y la potencia generada por la bomba.

La potencia consumida por la bomba es la potencia mecánica, correspondiente a la potencia suministrada por el eje de la bomba. Esta potencia se rige por las siguientes expresiones:
Para calcular la potencia eléctrica, se utiliza un rendimiento del 70%. Ya que esta situado dentro de los valores de funcionamiento típicos de una bomba de similares características-
Pe=438.828Kw
Pe=15.043Kw
6.5.SELECCIÓN DE LA BOMBA
Las bombas de este proyecto han de tener una fiabilidad y una efectividad demostradas, ya que comprenderán una parte muy considerable del coste económico final del proyecto.
Por ello se cuenta con la empresa FLOWSERVE, un líder mundial reconocido en el área del suministro de bombas, válvulas, automatización de sellos, y servicios a las industrias de energía , petróleo, gas y química, entre otras, se ha seleccionado la bomba mas adecuada para cubrir las necesidades de este proyecto.
Los parámetros introducidos para la selección de bombas de suministro B01 A/B/C son las siguientes:
- Caudal: 1848 m3/h
- NPSH: 20m

Por otro lado para la selección de las bombas de agua de aporte B02 A/B son:
- Caudal: 96,91 m3/h
- NPSH: 16m
Entre las bombas que te permite elegir el software de selección FlowSelex, se ha decidido optar por bombas 500LNGT800 para las bombas de agua de suministro, ya que son las que mejor eficiencia y BEP tienen (93,1% BEP y 87,4% de eficiencia); y para las bombas de agua de aporte se han elegido bombas 4HPX8A, por las mismas razones (108,8% BEP y 79,1% de eficiencia).

7.BIBLIOGRAFIA
- Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas, Claudio Mataix, Editorial Dossat.
- Teoria y practica de torres de refrigeración, Gregorio Torres Triviño, Editorial Dossat.
- Protocolos de prácticas de laboratorio de Mecánica de Fluidos, 2ºITIM ICAI.
- Protocolos de prácticas de laboratorio de Transmisión de Calor, 3ºITIM ICAI.
- Protocolo de prácticas de laboratorio de Turbomáquinas Térmicas e Hidráulicas, 3ºITIM ICAI.
- Fundamentos de termodinámica técnica, José Ignacio Linares, ICAI
- Aplicaciones de termodinámica técnica, José Ignacio Linares, ICAI
- Seminarios sobre torres de refrigeración, Repsol YPF.
- Información Torres de refrigeración, ESINDUS S.A.

CAPITULO 3. ESTUDIO ECONÓMICO
1.ESTUDIO ECONÓMICO

El objetivo del proyecto es la instalación de un sistema de refrigeración en una refinería, situada en Lima (Perú), para abastecer las nuevas unidades que se quieren instalar, ya que sin este sistema la refinería no seria capaz de abastecerlas.
Debido a la importancia de esta ampliación de la refinería, se hace innecesaria la elaboración de un estudio económico para certificar la rentabilidad de la instalación de este nuevo sistema, ya que sin él los resultados de la empresa se verían comprometidos.

CAPITULO 4. IMPACTO AMBIENTAL
1.OBJETIVO DEL EIA
El principal objetivo del presente Estudio de Impacto Ambiental es proporcionar los datos necesarios que permitan seleccionar la mejor alternativa a adoptar y realizar los análisis necesarios para la correcta evaluación de las consecuencias ambientales que la construcción, el posterior funcionamiento y desmantelamiento de la Ampliación de la

Refinería de Lima puede generar sobre los medio físico, biológico y socioeconómico, así como sobre el paisaje. Asimismo, el Estudio de Impacto Ambiental permitirá, una vez valorados los efectos, establecer las medidas protectoras y correctoras necesarias para evitar y/o minimizar los efectos generados por la actuación.
Son objetivos concretos del Estudio:
- Evitar o, cuando ello no sea posible, reducir y controlar la contaminación de la atmósfera, del agua y del suelo, mediante el establecimiento de un sistema de prevención y control integrados de la contaminación con el fin de alcanzar una elevada protección del medio ambiente en su conjunto.
- Cumplir con la normativa medioambiental vigente.
- Enriquecer el proyecto mediante la incorporación de la perspectiva medioambiental al mismo.
- Proporcionar los datos necesarios que permitan seleccionar la mejor alternativa para el proyecto.
- Definir, analizar y valorar, desde el punto de vista ambiental, el entorno del proyecto, entendiéndose el mismo como el espacio físico, biológico y socioeconómico en el que se insertan las obras proyectadas y que es susceptible de sufrir alguna alteración.
- Identificar, caracterizar y valorar la naturaleza y magnitud de los efectos originados por la construcción del proyecto, su puesta en funcionamiento y su desmantelamiento.
- Establecer las medidas protectoras y correctoras que permitan evitar o minimizar los impactos ambientales negativos generados.
- Diseñar un Programa de Vigilancia Ambiental que permita realizar un seguimiento y control de la componente medioambiental.
2.DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
Se trata de una refinería de petróleo ubicada en Lima (Perú) que va a incrementar su capacidad de producir combustibles y para ello va a instalar varias unidades de proceso. Estas unidades de proceso presentan unos consumos de servicios auxiliares, que deben ser cubiertos por nuevas instalaciones.
Después de un estudio de los diferentes tipos de sistemas que se pueden implantar se decide optar por un sistema de refrigeración cerrado y que la torre tenga un sistema de

tipo mecánico o con ventilador de tiro inducido en la que el flujo de agua sea a contracorriente.
Para cubrir las nuevas demandas de agua de refrigeración, el proyecto incorpora también el sistema completo de tuberías de agua de aporte a la torre y el sistema de dosificación química, así como todo el sistema de bombeo necesario para hacer circular el fluido por el circuito.
3.ENTORNO GEOGRÁFICO Y MEDIO NATURAL Y SOCIOECONÓMICO: DESCRIPCIÓN
Seguidamente se presenta un reducido estudio sobre la situación geográfica del sistema de refrigeración desarrollado en este proyecto.
3.1UBICACIÓN
El sistema de refrigeración será situado en la ciudad de Lima (Perú), siendo una ampliación de la refinería ubicada en La Pampilla, distrito de Ventanilla, provincia del Callao.

La Refinería de La Pampilla, inició sus operaciones hace más de 40 años. En 1996 gracias al proceso de apertura económica y promoción de la inversión privada, la compañía pasó a formar parte del grupo Repsol YPF Perú.
Desde entonces el nivel tecnológico de los procesos y la calidad de sus productos han ido en constante aumento, gracias al intensivo programa de inversiones que se han orientado a la optimización de procesos, mejorar la capacidad de producción y contar con nuevas unidades que garantizan un proceso más seguro, confiable y cuidadoso con el medio ambiente.
Repsol YPF Perú ha montado en la Pampilla nuevas instalaciones, tales como el laboratorio de análisis de hidrocarburos más moderno de esta parte del continente, una planta de Cogeneración para el autoabastecimiento de energía eléctrica única en el país, una nueva planta de Vacío y unidad de Visbreaking para la producción de destilados medios como el Diesel, entre otros proyectos de gran envergadura que la ha convertido en la refinería de petróleo más importante y moderna del país.
Por otro lado, el abastecimiento de la refinería se realiza principalmente con crudos importados, especialmente de Ecuador, Venezuela, Colombia y Nigeria.
Actualmente, la Refinería de La Pampilla tiene una capacidad de refinación de 102,000 barriles por día, lo que significa más de la mitad del volumen total de refino del país.

Cabe mencionar también, que toda la producción se realiza y controla de forma automática desde la moderna Sala de Control Centralizada.
Las ventas de la Refinería de La Pampilla en el mercado nacional suponen una cuota de mercado en torno al 50%.
3.2DESCRIPCIÓN DEL ENTORNO
3.2.1.CLIMA
El clima de la ciudad resulta especialmente particular dada su situación. Combina una práctica ausencia de precipitaciones, con un altísimo nivel de humedad atmosférica y persistente cobertura nubosa. Así, sorprende por sus extrañas características a pesar de estar ubicada en una zona tropical a 12 grados latitud sur y casi al nivel del mar. La costa central peruana muestra una serie de microclimas atípicos debido a la influyente y fría corriente de Humboldt que se deriva de la Antártida, la cercanía de la cordillera y la ubicación tropical, dándole a Lima un clima subtropical, desértico y húmedo a la vez.
Se puede decir que tiene un clima tibio sin excesivo calor tropical ni fríos extremos que requieran tener calefacción en casa, a excepción de muy pocos inviernos. La temperatura promedio anual es de 18,5 a 19 °C, con un máximo estival anual de unos 29 °C. Los veranos, de diciembre a abril, tienen temperaturas que oscilan entre los 29 y 21 °C. Solamente cuando ocurre el Fenómeno del Niño, la temperatura en la estación de verano puede superar los 31 °C. Los inviernos van de junio a mediados de septiembre con temperaturas que oscilan entre los 19 y 12 °C, siendo 8,8 °C la temperatura más baja comprobada históricamente. Los meses de primavera y otoño (septiembre, octubre y mayo) tienen temperaturas templadas que oscilan entre los 23 y 17 °C.
Por otro lado, la humedad relativa es sumamente alta (hasta el 100%), produciendo neblina persistente de junio a diciembre hasta la entrada del verano cuando las nubes son menores. Es soleado, húmedo y caliente en los veranos (diciembre-abril), nuboso y templado en los inviernos (junio a septiembre). La lluvia es casi nula. El promedio anual es de 7 mm. reportado en el Aeropuerto Internacional Jorge Chávez, siendo la menor cantidad en un área metropolitana en el mundo.

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