Optimización del consumo energético y de agua en torres de enfriamiento de circuito cerrado mediante simulación de procesos de refrigeración

Resumen

El artículo presenta una investigación centrada en la optimización del consumo energético y de agua en torres de enfriamiento de circuito cerrado, específicamente en el rediseño de una torre utilizada por la empresa Metalúrgica Vinto. Se analizan los principios de funcionamiento de estas torres y la importancia de reducir el consumo de recursos. Para ello, se propone un modelo matemático que se basa en balances energéticos y de masa, incluyendo ecuaciones que describen la variación de temperatura y humedad del aire y del agua en el sistema, así como las condiciones de frontera necesarias para su análisis. Además, se aborda un enfoque para resolver ecuaciones diferenciales adimensionales relacionadas con el funcionamiento de las torres de enfriamiento. Se emplean métodos numéricos, como el método del disparo y el método de Runge-Kutta de cuarto orden, implementados en el software EES, para determinar variables desconocidas como la temperatura del agua de refrigeración y la humedad específica. Se analizan las condiciones de operación de la torre, considerando factores como la temperatura seca y húmeda, y se simulan escenarios de carga constante y variable. Los resultados indican que las condiciones de operación están influenciadas por factores ambientales y que un sistema de control adecuado puede optimizar el rendimiento energético de la torre. Se concluye que la variabilidad en la carga y las condiciones ambientales tienen un impacto significativo en el consumo de energía y el flujo de agua evaporada, lo que resalta la necesidad de estrategias de optimización en procesos de refrigeración industrial.