Torresdeenfriamiento
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• Juan Miguel Santa• Lizeth Paola Molina • Karen Julieth Romero• Lizette Peralta Charry• Miguel Antonio Gemade• Eslendy Dorieth Garzón
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TORRES DE ENFRIAMIENTO
Aire y Psicometría
Tipos
Componentes Básicos
Torres de Circulación NaturalTorres de Tiro MecánicoTorres de flujo Cruzado
Mantenimiento Aplicación
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Las torres de enfriamiento son equipos de transferencia de calor y masa entre el aire
atmosférico y el agua caliente procedente de los procesos industriales.
Los sistemas de enfriamiento se justifica cuando es necesario disipar grandes cantidades de calor a
bajo costo y cuando las temperaturas que se requieren de enfriamiento no son muy lejanas de la
temperatura ambiental.
USO
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CONCEPTO
El análisis de enfriamiento de agua mediante el uso de torres requiere la aplicación
de los conceptos de la psicrometría. Éstos están
relacionados con las propiedades
termodinámicas de las mezclas de vapor de agua
con el aire.
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Aire y Psicometría
En este sentido el aire seco consiste en la mezcla de gases con ausencia de agua, el aire saturado corresponde a la mezcla con la cantidad máxima de agua que es posible estar en la fase de vapor.
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MezclasHumedad Absoluta
Temperatura de Bulbo Húmedo
Presión Parcial
Temperatura de Rocío
Temperatura de bulbo
seco
Humedad Relativa
Entalpía
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TIPOS DE TORRES DE ENFRIAMIENTO
1. Según intercambio entre el agua y el aire
Torres atmosféricas
Torres de tiro natural
Torres de circulación natural
Torres de tiro mecánico
Tiro inducidoTiro forzado
3. Según la forma en que el aire atraviesa el
relleno
Flujo en contracorriente
Flujo cruzado
2. Según el relleno
POR GOTEOPOR
LAMINADO
SISTEMAS ABIERTOS
SISTEMAS CERRADOS
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SISTEMAS ABIERTOSPosee un sistema de distribución del agua caliente que llega a unos aspersores o toberías que permiten la dispersión del agua desde la cima de la torre de enfriamiento hasta su base pasando por un medio conocido como relleno.
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TORRES DE CIRCULACIÓN NATURAL
• ATMÓSFERICA
• TIRO NATURAL
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•Atmosférica
•Tiro Natural
El movimiento del aire depende del viento y del efecto aspirante de las boquillas aspersores.
El flujo de aire necesario se obtiene como resultado de la diferencia de densidades, entre el aire más frío del exterior y húmedo del interior de la torre.
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TORRES DE TIRO MECÁNICO
El agua caliente que llega a la torre puede distribuirse por boquillas aspersores o compartimientos que dejan pasar hacia abajo el flujo de agua a través de unos orificios.
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Se extrae:1.TIRO INDUCIDO
2. TIRO FORZADO
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Proporcionan un control total sobre el caudal de aire suministrado.
Son torres compactas con sección transversal y altura de bombeo pequeñas en comparación con las de tiro natural.
Proporcionan un control preciso de la temperatura del agua a la salida.
CARACTERÍSTICAS DE LAS TORRES DE ENFRIAMIENTO
TIPO MECÁNICO
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FLUJO CONTRACORRIENTE
EL AIRE ATRAVIESA DE
ABAJO A ARRIBA EL RELLENO DE
LA TORRE
En las torres de tiro natural el agua cae por el relleno en flujo crontracorriente con el aire .
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TORRES DE FLUJO CRUZADO
Las torres de flujo cruzado requieren más aire y tienen un costo de operación más bajo que las torres a contracorriente.
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1. Estos equipos han sustituido el relleno por un serpentín por el que circula agua u otro fluido refrigerante.
2. Sobre este serpentín se pulveriza directamente el agua de refrigeración, al mismo tiempo, una corriente ascendente de aire evapora parte del agua pulverizada, la cual sufre un enfriamiento, enfriando a su vez el líquido refrigerante.
3. Con estos sistemas tenemos aislado nuestro proceso principal del exterior.
4. El fluido refrigerante, que puede ser por ejemplo agua, agua con glicol u otro fluido similar, no tiene contacto con el aire.
SISTEMAS CERRADOS
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Sistemas de Distribución de Agua
Relleno
Eliminadores de Gotas
Chimeneas
Ventiladores
Bombas
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Sistemas de Distribución de Agua
Hace referencia a la manera como se vierte el agua sobre la torre.
EXISTEN DOS TIPOS DE SISTEMAS:
SISTEMA DE PULVERIZACIÓN POR TUBERIA
SISTEMA DE PULVERIZACIÓN POR GRAVEDAD
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SISTEMA DE PULVERIZACIÓN POR TUBERIA
SE COMPONE DE SISTEMAS DE
PULVERIZACION ORIENTADAS HACIA ABAJO QUE PUEDEN SER EN FORMA DE
ESPINA DE PESCADO O ROTATIVAS. SE EMPLEA EN LA MAYOR PARTE DE
TORRES A CONTRACORRIENTE.
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SISTEMA DE PULVERIZACIÓN POR GRAVEDAD
SE COMPONE DE UN RECIPIENTE Y UNOS
AGUJEROS QUE DISTRIBUYEN EL AGUA;
NO USAN EN TORRES QUE OPEREN A CONTRA
FLUJO DEBIDO A LAS DIFICULTADES QUE PRESENTAN EN LA
DISTRIBUCION UNIFORME DEL AGUA
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RellenoEs el material empaquetado que tiene la torre en su interior, su finalidad es brindar mayor tiempo y área de contacto del aire con el agua.
SE DIFERENCIAN DE DOS TIPOS
Rellenos de Goteo
Rellenos de Película o Laminares
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Rellenos de Goteo
Suele consistir en una serie de pisos superpuestos de listones o rejillas sobre los que el agua al caer en cascada desde las boquillas se fracciona en gotas cada vez más pequeñas, rompiendo además aquellas de mayor diámetro que se haya formado por unión de otras más pequeñas.
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Rellenos de Película o Laminares
En estos sistemas se pretende crear una lámina de agua extensa y delgada de tal manera que cuanto mayor sea más evaporación se lograra. Los materiales de estos rellenos deben tener una buena adherencia permitiendo que su superficie se “moje” de manera uniforme y con un buen espesor constante.
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Eliminadores de GotasSon paneles ubicados en la parte superior que redireccionan el flujo y separan las gotas del aire, haciéndolas caer de nuevo sobre el relleno
Efectos Positivos
Reducir la reposición del
agua
Evitar la formación de
ambientes saturados
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Tipos de Eliminadores de Gotas
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Chimeneas
Se emplean en torres de tiro inducido para mejorar el comportamiento del ventilador y
evitar efectos de recirculación de aire
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VentiladoresSe utilizan dos Tipos de Ventiladores
Axiales para torres de tiro forzado e inducido
Centrífugos para torres de tiro forzado
son apropiados para mover grandes volúmenes de aire y tienen mayores aplicaciones en equipos industriales
grandes.
Los ventiladores centrífugos son adecuados para impulsar caudales
relativamente pequeños.
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• Los ventiladores están situados en la parte baja en la entrada de aire impulsándolo hacia el relleno.
• Estos ventiladores centrífugos o axiales, están dispuestos generalmente en uno de los laterales de la carcasa.
LAS TORRES DE TIRO FORZADO:
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TORRES DE TIRO INDUCIDO
• Los ventiladores axiales están situados en la parte superior de la torre produciendo una depresión sacando al exterior el aire húmedo.
• Se pueden instalar grandes ventiladores pudiendo mantenerse velocidades y ruidos bajos, con consumos eléctricos menores que los de tiro forzado
• Ocupan menos superficie que las de tiro forzado
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BombasLas bombas reciben el agua del proceso y alimentan la torre. Consumen una fracción importante de la potencia requerida
en todo el sistema.
El funcionamiento en si de la bomba será el de un convertidor de energía,
o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética,
generando presión y velocidad en el fluido.
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Principales Tipos de Bombas
DE EMBOLO ALTERNATIV
O
DE EMBOLO
ROTATIVO
ROTODINÁMICAS
Operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas independientemente de la altura de bombeo).
Debe su nombre a un elemnto rotativo, llamado rodete, que comunica velocidad al liquido y genera presion. La carcasa exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo.
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MANTENIMIENTOCada 6 meses se recomienda una inspección de los rellenos, evaluar su posición y realizar limpieza manual para retirar algas, hongos y demás incrustaciones.
Evaluar el rendimiento de las bombas y de los ventiladores periódicamente, se recomienda contar con las curvas características de dichos elementos y realizar mediciones que permitan conocer la eficiencia de la operación.
Deben realizarse evaluaciones de la calidad del agua de recirculación para evitar niveles de acidez inadecuados que generen problemas de incrustaciones en los rellenos y corrosión en las tuberías.
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APLICACIÓN
LÁCTEAS
MEDIC
AMENTO
S
QUÍM
ICAS
CERVECERAS
INDUSTRIAS
INSUM
OS
VEGETALES
DETERG
ENTES
PINTURAS
ALIMEN
TOS
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CONCLUSIÓN
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FALSO O VERDADERO
COMPLETE
SELECCIÓN MÚLTIPLE
COLLAGE
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FALSO O VERDADERO
1 7
8
2
9
3
14
4 5 6
11
12
13
17
15
16
19
18
10
20
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COMPLETE
1 2
8
73 4 5 6
9 10
13
1211
14 15 16
17 18 19
20
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SELECCIÓN MÚLTIPLE
2
8
1
13
9
14
1210 11
73 4 5 6
15 16
17 18 19
20
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COLLAGE
8
4321
5 6 7
9 10
11
13
14
15
17
12
18
16
19
20
28
24
23
22
2125
26
27
29
30 31
33 34 35
37
32
38
36
39 40
48
444342
4145
46
47
49 50
51
53
54
55
57
52
58
56
59
60
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F V
1. El uso de estos sistemas de enfriamiento se justifica cuando es necesario disipar grandes cantidades de calor a bajo costo y cuando las temperaturas que se requieren de enfriamiento no son muy lejanas de la temperatura ambiental.
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F V
2.El porcentaje de vapor de agua en el aire es inferior al 5%
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F V
3. El aire atmosférico no es una mezcla de gases compuesta principalmente por Nitrógeno y oxígeno.
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F V
4. La Temperatura de bulbo seco.Es la temperatura medida con un tensiómetro cuyo bulbo o sensor se encuentra en contacto directo con el sistema, se expresa en ºC o ºF.
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F V
5.La temperatura de bulbo seco Es la temperatura medida con un termómetro cuyo bulbo o sensor se encuentra cubierto de un material humedecido con agua.
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F V
6. Humedad Absoluta.Es la relación entre la cantidad másica de vapor de agua y la cantidad másica de aire seco contenida en una muestra.
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F V
7. La humedad absoluta la definimos como: a= mv/mas
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F V
8. La formula como se expresa la humedad relativa es:Es Φ= Pv/Pg
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F V
9. La entalpía para el caso del aire atmosférico es la suma de la energía asociada al aire seco y la energía asociada al vapor de agua, se expresa por unidad de kg de aire seco.
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F V
10. Las torres de enfriamiento pueden clasificarse de muchas maneras. Una de ellas hace referencia al tipo de relleno utilizado (relleno laminar o relleno de goteo). Otro tipo se da de acuerdo con la forma en que ocurre el intercambio entre el agua y el aire (flujo en contra corriente representado en la figura a y flujo cruzado.
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11. En las torres atmosféricas el agua cae en flujo cruzado con el aire.
F V
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12. Las torres atmosféricas pueden ser construidas con rellenos o sin rellenos.
F V
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13. En ellas el agua caliente proveniente del proceso se pone en contacto con el aire, provocando su calentamiento y su ascenso como consecuencia del aumento de su densidad.
F V
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14. Las torres de tiro mecánico no emplean nada para controlar el flujo de aire que entra a la torre, son compactas y brindan buen control sobre las condiciones de salida del agua.
F V
![Page 58: Torresdeenfriamiento](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062706/557bb0c8d8b42a2a548b516a/html5/thumbnails/58.jpg)
15. En las Torres de tiro forzado. Los ventiladores toman el aire del ambiente y lo impulsan a través de los rellenos.
F V
![Page 59: Torresdeenfriamiento](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062706/557bb0c8d8b42a2a548b516a/html5/thumbnails/59.jpg)
16. Las torres de tiro forzado son más eficientes que la de de tiro inducido debido a que el ventilador mueve aire frío.
F V
![Page 60: Torresdeenfriamiento](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062706/557bb0c8d8b42a2a548b516a/html5/thumbnails/60.jpg)
17. Torres de tiro inducido. Los ventiladores toman el aire del exterior de la torre y lo expulsan al ambiente en la parte superior.
F V
![Page 61: Torresdeenfriamiento](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062706/557bb0c8d8b42a2a548b516a/html5/thumbnails/61.jpg)
18. Sistema de distribución de agua. Hace referencia a la manera como se vierte el agua sobre la torre.
F V
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19. Existen 4 tipos de sistemas de distribución de agua.
F V
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20. El relleno tiene como finalidad brindar mayor tiempo y área de contacto del aire con el agua.
F V
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1. El__________ debe provocar poca resistencia al paso de aire y mantener una distribución uniforme del agua durante todo su recorrido
RELLENO
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2. Pueden diferenciarse dos tipos de relleno: El ____________y el _____________________
de goteo
y de película o laminares
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3. Los______________ básicamente retienen las gotas de agua arrastradas por el aire que salen de la torre
Eliminadores
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4. Los eliminadores de gotas__________ ubicados en la parte superior que redireccionan el flujo y separan las gotas del aire, haciéndolas caer de nuevo sobre el relleno.
Son paneles
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5. Los eliminadores de gotas tienen dos efectos positivos; el primero es reducir la reposición del agua y el segundo evitar la formación de ambientes _________ que puedan afectar las torres_________
saturados
Adyacentes
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6. Las chimeneas, se emplean en torres de __________ para mejorar el comportamiento del _____________ y evitar efectos de recirculación de_____.
inducido
Ventiladoraire
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7. En las torres de enfriamiento se utilizan dos tipos de ventiladores:_________ para torres de tiro forzado e inducido y____________ para torres de tiro forzado.
Axiales
centrífugos
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8. Las_________ reciben el agua del proceso y alimentan la torre
bombas
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9. Calor específico del agua, puede tomarse como Cp=_____________
1 kCal/kgºC.
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10. La eficiencia de una ______ puede calcularse como el cociente entre la energía retirada al agua y la máxima retirable, de acuerdo a las condiciones atmosféricas del sitio.
torre
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11. Una eficiencia superior al ______% refleja un buen desempeño de la torre
60
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12. En el programa uso eficiente de energía; se debe________ que las bombas estén operando en el punto de mayor eficiencia.
Verificar
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13. En el programa uso eficiente de energía; se debe bombear únicamente la cantidad de_____ requerida por el sistema de enfriamiento y evitar el sobredimensionamiento.
agua
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14. Mantener los ______ de intercambio de calor libres de incrustaciones y depósitos aislantes.
sistemas
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15. En el mantenimiento de una torre de refrigeración; se debe efectuar una inspección _________ sobre ventiladores, motores y reductores de velocidad, debe hacer correcta lubricación y la correa del ______________ debe estar tensada.
visual
del ventilador
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16. Durante el mantenimiento debe controlarse el sentido de giro y las vibraciones del _________, ajustar el ángulo de los álabes si es necesario.
ventilador
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17. La _________ que controla la reposición debe estar en buen estado y en la medida de lo posible sin corrosión que impida su funcionamiento.
válvula
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18. Durante la operación de las torre de enfriamiento se pueden observar problemas como:________________________________, __________________________________,_________________________
Una distribución irregular del agua
Temperatura elevada a la salida de la torre
Agua de reposición excesiva
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19. Cuando hay una distribución irregular del agua; puede deberse a obstrucciones en los___________, _________ deteriorados o caudal de agua excesivo.
pulverizadores
rellenos
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20. Cuando hay Agua de reposición excesiva; Puede deberse _______________________ mal ubicados o rotos, excesivo flujo de agua o demasiada inclinación de las palas del __________
eliminadores de gotas
ventilador
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1. Las torres de enfriamiento son equipos de transferencia de:
A. Calor.B. Masa.C.Todas las anteriores. D. La b. es falsa.
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2. Las torres de enfriamiento son equipos de transferencia de calor y masa, entre:
A. el aire atmosférico caliente procedente de los procesos industriales. B. el aire atmosférico caliente y el agua procedente de los procesos industriales.C. el aire atmosférico y el agua caliente procedente de los procesos industriales. D. Ninguna de las anteriores.
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3. El uso de estos sistemas de enfriamiento se justifica cuando es necesario disipar grandes cantidades: A. Calor. B. Aire.C. Frío.D. Masa.
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4. Es conocido que la proporción de vapor de agua en el aire es baja; el porcentaje de vapor de agua en el aire es inferior.
A. al 5%) B. Al 4%C. Al 15%D. Al 20%
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5. Las torres de enfriamiento pueden clasificarse de muchas maneras. Una de ellas hace referencia al tipo de relleno utilizado esta sería.
A. De gotasB. flujo en contra corriente.C. AcercamientoD. Relleno laminar o relleno de goteo.
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6. En las torres atmosféricas lo que cae en flujo cruzado con el aire es:
A. AireB. CalorC. Agua. D. Frío
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7. Algunos de esto son componentes de una torre de refrigeración:
A. Sistema de distribución de aguaB. Relleno.C. Bomba.D. Todas las anteriores.
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8. En las torres de enfriamiento se utilizan dos tipos de ventiladores:
A. Axiales para torres de tiro forzado e inducido y centrífugo para torres de tiro forzado. B. Radiales y de torreC. De mesa, y de pared.D.Ninguna de las anteriores.
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9. Según la forma en que el aire atraviesa el relleno las torres se pueden clasificar en:
A. Flujo contracorriente y extracorriente.B. Flujo extracorriente y flujo entrecruzado.C. Flujo contracorriente y flujo cruzado. D. Contra cruzado y entrecruzado.
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10. Según el relleno las torres se clasifican en :
A. Goteo.B. Laminado.C. Goteo y laminado. D. Ninguna de las anteriores.
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11. Las torres de tiro mecánico mencionadas son:
A.1.B. 2.C. 3.D. 4.
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12. Según la forma en que ocurre el intercambio entre el agua y el aire ls torres se clasifican en :
A. Torres de circulación natural. B. Torres de tiro mecánico, por laminado. C. Flujo en contracorriente, Flujo cruzado D. Torres de circulación natural; Torres de tiro mecánico.
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13. Las torres de circulación natural se clasifican en:
A. Torres atmosféricas. B. Torres de tiro natural. C. A y B son verdaderas.D. A y B son falsas.
![Page 97: Torresdeenfriamiento](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062706/557bb0c8d8b42a2a548b516a/html5/thumbnails/97.jpg)
14. Las torres de tiro mecánico se clasifican en :
A. Tiro forzado y tiro inducido. B. Tiro cruzado y tiro introducido.C. Tiro natural y tiro atmosférico.D. Ninguna de las anteriores.
![Page 98: Torresdeenfriamiento](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062706/557bb0c8d8b42a2a548b516a/html5/thumbnails/98.jpg)
15. En las torres de flujo en contracorriente el aire atraviesa el relleno de la torre:
A. De abajo a arriba.B. De arriba abajo.C. De derecha a izquierda.D. De izquierda a derecha.
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16. En las torres de flujo cruzado el aire atraviesa el relleno de la torre:
A. De abajo arriba.B. de forma lateral.C. De arriba abajo.D. De forma vertical.
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17. Algunas aplicaciones de las torres de enfriamiento son:
A. En la industrial de alimentos y química.B. En la industria de lácteos y cervecera.C. En la industrial de detergentes y medicamentos.D. Todas las anteriores.
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18. Cuál de estas es una de las clasificaciones de las bombas:
A. De embolo rotativo y alternativo. B. De aire frio.C. De aire caliente.D. De explosivos.
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19. Las bombas transforman energía:
A. Mecánica a térmica.B. Cinética a mecánica.C. Energía mecánica en energía cinética.D. Térmica en mecánica.
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20. Las bombas ayudan a generar en el fluido además de presión:
A. Velocidad.B. Caudal.C. FríoD. Calor.
![Page 104: Torresdeenfriamiento](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062706/557bb0c8d8b42a2a548b516a/html5/thumbnails/104.jpg)
![Page 105: Torresdeenfriamiento](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062706/557bb0c8d8b42a2a548b516a/html5/thumbnails/105.jpg)