Come funziona una torre evaporativa e quanta acqua consuma

induced cooling tower

La torre refrigerante evaporativa è una macchina molto semplice, che serve per raffreddare acqua mediante lo scambio diretto con l’aria.

Ci possono essere differenti tipologie di torre evaporativa:

  • indotte, con ventilatori in aspirazione
  • forzate, con ventilatori in mandata
  • counter flow, con flusso di acqua e di aria in controcorrente
  • cross flow, con flusso di acqua e di aria a correnti incrociate

in ogni caso tutte funzionano sul medesimo concetto.

La tipologia decisamente più diffusa è quella counter-flow, che sia essa forzata od indotta, in quanto presenta una maggiore efficienza di funzionamento.

EVAPORAZIONE…EVAPORATIVA, perchè:

Rispetto ad un tradizionale radiatore, l’efficienza è maggiore, in quanto trattandosi di scambio diretto, viene sfruttato anche l’effetto di evaporazione dell’acqua stessa, sfruttando così il calore latente di evaporazione.

Il parametro di riferimento quindi non è la temperatura ambiente, ma la temperatura ambiente al bulbo umido, ovvero quella temperatura che possiamo determinare con il diagramma psicrometrico, conoscendo la temperatura ambiente e l’umidità relativa.

La temperatura ambiente è solitamente da 4°C a 6°C (o anche valori maggiori) in meno rispetto alla temperatura ambiente, quindi una torre evaporativa, permette di raffreddare l’acqua, ad una temperatura inferiore alla temperatura ambiente.

Inoltre sfruttando il calore latente di evaporazione, si ha un notevole incremento di efficienza, infatti bisogna considerare che mediamente per ogni chilogrammo di acqua evaporata, si ha una dispersione di 600 Kcal/h (valore medio). Questo dato ci sottintende ovviamente che una torre evaporativa, per sua stessa natura, consuma acqua, di conseguenza non possiamo considerare il circuito di una torre evaporativa come un circuito chiuso, infatti c’è un costante consumo di acqua, legato alla potenzialità dissipata.

torre package

IL CONSUMO DI ACQUA

Una formula che ci permette di valutare il consumo di acqua medio di una torre evaporativa è la seguente:

Qc = P / 600

dove:

  • Qc è la quantità di acqua consumata espressa inKg/h
  • P è la potenzialità termica della torre espressa in Kcal/h
  • 600 è la quantità di calore aspportata da ogni chilo di acqua evaporata (KCal/Kg) mediamente…il valore coretto andrebbe rilevato dal diagramma del vapore, in base alle condizioni effettive di funzionamento, ma in fase di prima approssimazione, questo valore permette una discreta accuratezza, anche in funzione di quanto andremo a definire qui sotto.

Il risultato di questa semplice formula, ci da il valore della sola acqua consumata per evaporazione.

A questo valore dobbiamo aggiungere:

  • quantità di acqua persa per trascinamento
  • quantità di acqua di spurgo

Le perdite per trascinamento, con gli attuali separatori di gocce, assumono un valore quasi irrilevante, si parla di perdite pari a circa lo 0,1-0,05% del valore complessivo della portata ricircolata.

La quantità di acqua di spurgo, invece dipende da diversi fattori:

  • qualità dell’acqua di reintegro
  • tipo di condizionamento applicato all’acqua
  • cicli di concentrazione

in buona sostanza questi tre parametri sono strettamente legati fra di loro e dipendono principalmente dalla qualità dell’acqua di reintegro.

In ogni caso per effetto della continua evaporazione dell’acqua, avremo un fenomeno di concentrazione progressiva, che porterà anche una buona acqua di partenza, ad uno stato non accettabile da circuiti di raffreddamento, cosa che obbligherà a reintegrare, spurgare e condizionare.

Al di là di una trattazione particolareggiata di questi aspetti diciamo che in prima approssimazione, soprattutto se si devono fare delle considerazioni sui consumi di acqua di un impianto di raffreddamento, potremo considerare la portata di acqua di spurgo pari alla portata di acqua persa er evaporazione. Per brevità quindi possiamo dire che il consumo medio di acqua in una torre evaporativa è dato dalla somme delle perdite di acqua per trascinamento più due volte le perdite per evaporazione.

pennacchio torre evaporativa

ACCESSORI PER IL CONDIZIONAMENTO DELL’ACQUA

Una corretta ed attenta gestione dell’impianto, completata dall’implementazione di un valido sistema di condizionamento dell’acqua, permetterà in seguito di ottimizzare tali consumi.

Per completare rapidamente il quadro di questa breve trattazione, diciamo che un impianto di condizionamento dell’acqua di una torre evaporativa, dovrà essere completo di:

  • prodotto disperdente antiincrostante con relativa pompe di dosaggio
  • prodotto alghicida con reltiva pompa di dosaggio
  • elettrovalvola di spurgo automatico
  • conduttivimetro con relativa sonda
  • contalitri
  • centralina di gestione

pompa di dosaggiodosaggi

Pubblicato in Energia Termica, Glossary, Raffreddamento, Torri Evaporative

19 commenti su a “Come funziona una torre evaporativa e quanta acqua consuma

  1. Buongiorno Gennaro,
    onestamente non so come rispondere a questo quesito.
    Dipende sicuramente dalle condizioni, in quanto influisce sull’evaporazione la tensione di vapore.
    Potresti cercare maggiori informazioni nelle documentazioni inerenti le piscine, dove questi fattori vengono trattati e definiti.
    Spero di esserti stato utile.
    cordialmente, valter

    evaporazione piscine

  2. Longobardi Gennaro dice:

    Dr. Biolchi, come posso fare a calcolare l’evaporazione di acqua che avviene attraverso i seguenti passaggi?
    Uno zampillo riempie prima una vasca circolare del diametro di 5 mt a quota tre metri dal piano campagna.
    L’acqua tracimando a 360°, provoca un effetto cascata e si raccoglie in una sottostante vasca ad anello circolare con diametri ɸi= 3 metri e ɸe= 9 metri.
    Da quest’ultima vasca, attraverso due troppo pieni, l’acqua confluisce in un ulteriore anello con ɸi=10,5 metri e ɸe= 12metri, prima di finire in una tubazione interrata che la convoglia nel pozzetto del vano tecnico interrato da dove una pompa la rimette in ciclo. Come avrà capito, Le sto parlando di una fontana.
    Spero proprio di ricevere la dritta giusta e se così non fosse, La ringrazio per il tempo dedicatomi.
    Cordiali saluti

  3. Buonasera Giovanni,
    mi è difficile dare un suggerimento senza avere troppi dati.
    Si dovrebbe risalire alla scheda tecnica dell’assorbitore, per conoscere la necessità di potenza termica in dissipazione.
    Solitamente gli assorbitori lavorano con salti termici di 10°C, quindi non vorrei che i dati indicati in targa siano dei dati nominali.
    Il discorso del recupero è fondato ed è anche vero che nel caso non ci sia necessità di recuperare il calore, tale energia vada comunque dissipata, quindi la torre va correttamente dimensionata per lavorare a piena potenza.
    Se riuscisse ad avere maggiori dati sull’assorbitore, uniti ai dati dimensionali della torre con relativa potenza ventilante ecc… si potrebbe fare una analisi più puntuale.
    Cordialmente e soprattutto grazie a lei.
    valter

  4. Buon giorno Dott. Biolchi. A servizio di un gruppo frigorifero ad assorbimento della potenzialità di 820 kW è collegata una torre evaporativa della potenzialità di 1.513 kW. Mi sembra una cosa un po’ anomala per via della differenza eccessiva di potenza. Lei cosa ne pensa? Dai dati tecnici della torre emerge che è stata scelta per i seguenti campi di lavoro: Tbu24°C 72,3l/s e T di lavoro 35/30°C. Il gruppo ad assorbimento (a bromuro di litio, bi-stadio, a fiamma diretta alimentato a gas)lavora al fine di poter garantire le seguenti prestazioni: acqua 7/12°C portata 39,2 l/s. Non riesco a capire il perchè di una torre di raffreddamento così surdimensionata… Può aiutarmi? La taglia corretta quale dovrebbe essere? Nel caso in cui il gruppo frig. producesse anche acqua calda per riscaldamento 60/50°C (in quanto completo di scambiatore di calore) magari tale scelta sarebbe più giustificabile? Il mio dubbio è: Ma trattandosi di un circuito di recupero già questo sarebbe utilizzato come dissipatore no? Dunque questo non dovrebbe essere un motivo in più (nel caso di utilizzo costante e simultaneo dei due il fluidi caldo e refrigerato) di una non giustificabile scelta di una torre così prestante??… Grazie infinite..

  5. Buongiorno Manuela,
    probabilmente Wikipedia le può venire in aiuto.
    Internamente utilizziamo dei software per il dimensionamento delle torri evaporative, che tengono in considerazione diversi fattori.
    In rete può trovare un utile strumento al seguente link.
    è importante determinare il tipo di riempimento della torre evaporativa.

    cordiali saluti
    valter biolchi

  6. Salve Dott.Biolchi, sono Manuela e studio Ing.Chimica alla Federico II. In una prova d’esame di Impianti Chimici mi veniva detto di avere due torri di altezza e sezioni diverse. Per la prima torre conoscevo tutto anche le portate di liquido e aria per unità di area e di tempo. Per la seconda mi veniva chiesto di regolare le portate di acqua e di aria per ottenere acqua in uscita alla stessa temperatura di quella in uscita dalla prima torre tenendo presente che l’aria da alimentare alla seconda torre ha una temperatura di bulbo secco e un’umidità relativa diverse da quelle dell’aria entrante nella prima torre.Come posso risolvere il problema? Spero di essere stata chiara.La ringrazio infinitamente.

  7. Buongiorno Michele e grazie per averci contattati.

    Immagino che la sostituzione della torre, comporti anche la rimozione dal gruppo frigorifero attuale del condensatore ad acqua, con una modifica del circuito, in modo da portare il fluido frigorigeno direttamente al futuro condensatore remoto o condensatore evaporativo (che andrà a selezionare).

    La differenza sostanziale tra i due apparecchi è che il condensatore remoto è uno scambiatore ad aria, che quindi non comporta consumo di acqua. Il condensatore evaporativo, funziona sul concetto della torre evaporativa, in quanto l’acqua raffreddata dell’aria (e parzialmente evaporata), viene spruzzata su un serpentino, all’interno del quale gira il fluido frigorigeno in condensazione.

    Per la selezione, non viene indicata la potenzialità, in quanto è un valore che dipende da diverse variabili:
    -fluido frigorigeno utilizzato (freon tipo…, oppure ammoniaca)
    -temperatura di condensazione
    -temperatura del bulbo umido di progetto (nel caso di un condensatore evaporativo)
    -temperatura di ambiente di progetto (nel caso di un condensatore remoto ad aria)

    Mi ricontatti senza problemi, una volta che ha definito i parametri del suo progetto che vedrò di esserle di aiuto.

    cordialmente

    valter biolchi

  8. Salve, Dott.Bolchi, sono uno studente e sto cercando di verificare la convenienza di sostituire una torre di raffreddamento a circuito aperto con un sistema a circuito chiuso (condensatore o raffreddatore evapoarativo, ..che differenza c’è?)
    se la mia attuale torre di raffreddamento è adatta a smaltire 547kW, la come devo scegliere la macchina più adatta tra le vostre schede? vedo che non è riportata la potenza termica!
    grazie
    saluti
    Michele

  9. Buonasera Marco,
    sicuramente è sempre preferibile avere un volano termico, per qualsiasi utenza termica.
    Questo consente a livello operativo di smorzare eventuali picchi di carico termico.
    Non esiste una regola fissa per calcolarne la capacità, in quanto dipende dal processo asservito e da quanto volano termico si desidera tenere in considerazione.
    Solitamente sono valutazioni che il nostro ufficio tecnico elabora di volta in volta in collaborazione con il cliente, studiando il processo e le esigenze di quest’ultimo.
    Se possiamo essere di aiuto, non esiti a contattarci.

    cordiali saluti e buon fine settimana,
    valter

  10. Marco Manganiello dice:

    Buonasera dott. Biolchi, volevo chiederLe se bisogna considerare ( o sarebbe comunque meglio farlo ) un’eventuale vasca di accumulo interrata sotto la torre stessa, e se esiste un rapporto per calcolarne l’eventuale capacità. Grazie anticipate

  11. Vincenzo Carrarini dice:

    Alla cortese attenzione di Valter Biolchi

    Saprebbe cortesemente consigliarmi relativamente all’analisi tecnico-economica della bontà delle soluzioni impiantistiche con Torri Evaporative (rispetto ad altre soluzioni, ad esempio in condensatori ad aria non evaporativi)?

    In particolare i seguenti aspetti:
     costi di investimento
     costi operativi
     costi evitati (risparmi)
     ingombri (spazi tecnici dei macchinari)
     altri eventuali aspetti caratteristici della singola soluzione tecnica analizzata

    Ringrazio anticipatamente

  12. Gent.mo Pierino buongiorno,
    per poterle fornire degli schemi tipici, avrei bisogno di sapere su che tipo di installazione sono le sue torri.
    In ogni caso qualche informazione la può trovare ai seguenti link:
    schede tecniche
    manuali
    se poi mi da informazioni più dettagliate, vedo di farle avere qualche cosa di specifico.

  13. Pierino Olini dice:

    Att.ne Sig. Valter Biolchi
    Buongiorno sono un tecnico che lavora con una azienda a Roma :Calor clima spa.,lavoriamo molto nel settore della climatizzazione e del riscaldamento come assistenza tecnica e progettazioni o installazioni.
    Le volevo solo chiedere ,se lei poteva farmi avere degli schemi molto semplici(se non le crea perdita di tempo) ,di come si effettua un impianto con torre evaporativa,anche perchè abbiamo impianti in manutenzione e vorrei “capirci” un pò di più.
    La ringrazio e le invio i miei saluti.
    O.Piero

  14. Giovanni Scalvi dice:

    Att.ne Sig. Valter Biolchi

    Buongiorno

    Le chiedo troppo se mi puo’ indicare alcune ditte che producono sistemi di condizionamento dell’acqua per torri evaporative ?
    Comunque grazie
    G.Scalvi

  15. Gent.ma Anita,
    procederei in modo empirico:
    considerata la temperatura della massa, l’aria che viene insufflata, entrerà ad una temperatura (ambiente) per uscire alla temperatura della massa che viene attraversata…in pratica acquisirà energia termica che si può comodamente calcolare (stimare). A questo punto considerando il calore latente di evaporazione può fare una stima dell’acqua consumata.
    Può anche fare una ulteriore considerazione, conoscendo l’umidità relativa dell’aria in ingresso, a pari temperatura, consideri che l’aria che uscirà dalla massa sarà satura (ovvero con u.r. al 100%), a questo punto facendo la differenza tra il contenuto di acqua assoluto (da diagramma di mollier) prima e dopo,
    potrà calcolare quanta acqua è stata portata via dall’aria.
    Attenzione che ci sarebbe da considerare anche l’acqua perduta per trascinamento, inserendo magari un separatore di gocce (per limitarne appunto i consumi).

  16. Anita Incontro dice:

    Alla cortese attenzione di Valter Biolchi

    Sono una studentessa di Ing. Chimica del Politecnico di Torino. Io e il mio gruppo di lavoro stiamo progettando, per scopo didattico, un bioreattore. La T dell’acqua all’interno è di 30°C e dato che insuffliamo 44vvh di aria attraverso la massa di reazione dobbiamo stimare l’acqua che perdiamo per evaporazione per poi poterla reintegrare. Non possiamo però usare la formula da Lei data perchè non abbiamo alcuna potenzialità termica. Il volume di acqua è di 40 m3 ed il reattore ha un’altezza di 3,5 m e un diametro di 4m. Saprebbe dirmi come poter stimare il quantitativo di acqua evaporata? La ringrazio per la Sua disponibilità.
    Cordiali saluti,
    Anita Incontro

Scrivi una risposta

*