Torre de refrigeración · The Last Codex

Una torre de refrigeración enfría el agua templada que sale de los condensadores de una central o de una fábrica dejándola caer a través de una corriente de aire: una pequeña parte se evapora y se lleva el calor. El agua enfriada vuelve al condensador. Una primera torre de madera con tiro de chimenea, obra de Hans Joachim Balcke, se probó en Núremberg en 1894, y la alta carcasa hiperboloide de hormigón llegó de los Países Bajos durante la Primera Guerra Mundial.

Qué es

Una máquina o una turbina de vapor de condensación vuelve a convertir en agua su vapor de escape en un condensador, y el condensador necesita para ello un caudal constante de agua fría. Donde un río o un lago no puede darla toda, la instalación usa una torre de refrigeración: el agua templada del condensador se bombea a la torre y se reparte sobre un relleno; cae a través de una corriente de aire y se recoge, ya fría, en una balsa al pie, desde donde vuelve al condensador.

Las grandes torres de las centrales son carcasas de hormigón armado, anchas en la base, más estrechas arriba y algo abiertas en lo alto, que se apoyan en un anillo de pilares esbeltos. Funcionan sin ventiladores: el aire sube por ellas solo. Las torres más pequeñas de fábricas, hospitales y edificios de oficinas son cajones en los que unos ventiladores empujan el aire. En ambos casos, la mayor parte del calor se va con el vapor de agua que sale por arriba.

Cómo funciona

Una torre de refrigeración cuadrada en forma de cajón, sin la pared delantera, con un ventilador en una chimenea corta en lo alto, rejillas en los lados por donde entra el aire, un relleno en rejilla en el centro y agua goteando a una balsa debajo En una torre de tiro mecánico, un ventilador en lo alto aspira el aire a través del agua que cae.

El agua necesita mucho calor para evaporarse, y lo toma del agua que queda. Una torre de refrigeración aprovecha esto a gran escala. Unas boquillas reparten el agua templada sobre el relleno, capas de placas o listones que la dividen en películas finas y gotas para que la mayor superficie posible entre en contacto con el aire. En las torres a contracorriente el aire sube contra el agua que cae; en las de flujo cruzado atraviesa el relleno de lado. Los separadores de gotas, filas de deflectores colocados sobre las boquillas, retienen la mayoría de las gotitas finas que el aire se llevaría.

En una torre de tiro natural, los pulverizadores y el relleno ocupan solo la parte más baja de la carcasa, un poco por encima de las entradas de aire, y el resto es una chimenea vacía. El aire que ha pasado por el relleno está más caliente y más húmedo que el de fuera, y por eso pesa menos. Sube por la carcasa como el humo por una chimenea y aspira aire fresco por las aberturas de la base. La doble curvatura del hiperboloide da rigidez a la fina carcasa de hormigón frente a su propio peso y al viento, de modo que una torre muy grande necesita relativamente poco material.

El agua que se evapora deja atrás las sales que llevaba disueltas, y estas se concentran más en cada paso por la torre. Para que no formen incrustaciones, se vacía con regularidad una parte del agua, la purga, y agua de reposición la sustituye, junto con la que se evaporó y la que se perdió en forma de gotitas.

Cómo hacerlo

Una botella grande de plástico transparente sin fondo, puesta boca abajo sobre unas piedras en un barreño y rellena sin apretar con estropajos de plástico, una jarra que vierte agua templada por la parte de arriba, abierta, un tapón con pequeños agujeros abajo y un termómetro en el barreño El agua templada que se vierte por una botella rellena sale más fresca por abajo.

Una botella de plástico transparente y unos estropajos de plástico bastan para una maqueta que funciona. Pida a un adulto que corte el fondo de una botella grande de plástico y que haga unos agujeros pequeños en el tapón. Ponga la botella boca abajo sobre tres piedras en un barreño, para que el aire entre entre las piedras y el cuello, y rellénela sin apretar con los estropajos. Llene una jarra de agua templada del grifo, no más caliente de lo que la mano soporta a gusto, y mida su temperatura.

Vierta el agua despacio sobre el relleno y lea la temperatura del agua del barreño en cuanto la jarra esté vacía. Repita con la botella vacía y después con el relleno y un ventilador pequeño de pilas que sople desde abajo. Cuanta más superficie cubre el agua y cuanto más aire pasa, más fresca sale, y la diferencia es mayor en un día seco que en uno húmedo.

Aviso de seguridad. Use solo agua templada, nunca caliente ni hirviendo, para evitar quemaduras. Use solo un ventilador de pilas, nunca un aparato enchufado a la red, cerca del agua. El borde cortado de la botella puede cortar: debe cortarlo un adulto y cubrirlo con cinta. En el agua templada estancada puede crecer Legionella, la bacteria que causa la legionelosis cuando se respiran gotitas: no pulverice el agua al aire, vacíe el barreño y la botella justo después de la prueba, enjuáguelos y deje que todo se seque.

Historia y evolución

Una máquina de vapor de condensación necesita muchísima agua de refrigeración, y no todas las fábricas ni las primeras centrales eléctricas tenían un río a mano que la diera. El ingeniero alemán Hans Joachim Balcke fue el primero en enfriar esa agua en una torre que tomaba el aire por tiro de chimenea, y en 1894 fundó en Bochum una empresa para construirla. Según el Polytechnisches Journal, la primera de esas torres, toscamente armada en madera, entró en servicio de prueba en 1894 en el patio de la compañía eléctrica Schuckert, en Núremberg. En las torres que la revista describía en 1897, el agua templada entraba por lo alto de una chimenea de madera y caía sobre muchas bandejas de lamas, mientras el aire que calentaba subía y aspiraba aire frío por abajo.

Un cilindro metálico remachado, de pie sobre patas cortas, abierto por arriba y cortado para mostrar dentro tejas puestas de canto sobre tres bandejas perforadas, un tubo que alimenta un tubo perforado atravesado en lo alto, que riega las tejas, un depósito de agua abajo, y un ventilador en la base que sopla aire hacia arriba Una torre de la década de 1890: una chimenea metálica rellena de tejas en la que un ventilador sopla aire hacia arriba a través del agua que cae.

En 1896, ingenieros estadounidenses describieron torres con ventilador. En la central eléctrica Edison de Brooklyn, una torre se construyó como una alta chimenea metálica rellena de tejas. El agua caliente de los condensadores se repartía por arriba y bajaba goteando entre las tejas, mientras un ventilador colocado abajo soplaba aire hacia arriba a través de ellas. El agua salía por el fondo lo bastante fría para volver a los condensadores, enfriada sobre todo por evaporación.

Durante la Primera Guerra Mundial, los ingenieros neerlandeses Frederik van Iterson y Gerard Kuypers patentaron una torre de refrigeración de hormigón armado cuyas paredes se estrechaban hacia el centro y volvían a abrirse hacia arriba. Estas carcasas, que aspiran el aire sin ventiladores y necesitan poco material para su tamaño, pasaron a ser las torres de refrigeración habituales de las grandes centrales de carbón y nucleares. Las torres de tiro mecánico, con ventiladores, sirven a fábricas, refinerías y la climatización de grandes edificios.

Como ponen agua templada en contacto con el aire y despiden gotitas finas, las torres de refrigeración pueden propagar Legionella. Se han relacionado brotes de legionelosis con ellas, y la limpieza y desinfección regulares de las torres, con separadores de gotas que retienen las gotitas, son el medio habitual de evitarlos.