Por qué las boquillas pulverizadoras son esenciales para un proceso de refrigeración eficaz

Los pulverizadores se utilizan para refrigerar numerosos procesos industriales, desde prensas de estampación hasta acero recién forjado, y desde las entradas de las turbinas de gas hasta los flujos de escape de las centrales eléctricas. Pero, ¿qué tienen los pulverizadores que los convierten en una solución de refrigeración tan atractiva? Todo se reduce al impulso, la superficie y la vaporización.

La importancia de la vaporización

La vaporización de líquidos requiere mucha energía. En el caso del agua, se necesita aproximadamente cinco veces más energía para vaporizarla (transición de líquido a gas) que para calentarla desde el hielo recién derretido (a 0 °C) hasta el líquido a punto de hervir (a 100 °C). Por supuesto, aunque un líquido no se evapore, puede enfriar una superficie. Pulverizar aceite lubricante sobre una prensa de estampación la enfriará. Pero podemos enfriar las cosas de forma mucho más eficaz si dejamos que el líquido se evapore. Entonces, ¿por qué los pulverizadores facilitan la vaporización? Al pulverizar el líquido, hemos creado una superficie de contacto mucho mayor entre el líquido y el medio que queremos enfriar.

Superficie de contacto y transferencia de calor (enfriamiento) 

¿Por qué no simplemente inundar las superficies con agua para enfriarlas? Hay un límite en la cantidad de transferencia de calor (enfriamiento) que se puede lograr solo con un charco de líquido hirviendo. A medida que el agua hierve (se evapora), se expande y se convierte en gas. Si esta expansión es suficiente en la superficie caliente, llegamos a un punto en el que el líquido nunca entra en contacto directo con la superficie. Ahora tenemos una capa de gas que aísla la superficie caliente. Las gotitas del pulverizador vuelan por el aire con cierto impulso. Aunque haya una capa de gas aislando la superficie, el impulso puede hacer que las gotitas la atraviesen.

Enfriamiento de un flujo de gas caliente

Por supuesto, los pulverizadores no solo se utilizan para enfriar superficies. También pueden emplearse para enfriar flujos de gas. En muchas aplicaciones industriales, como los gases de escape de las centrales eléctricas, es necesario enfriar un flujo de gas caliente antes de que pueda entrar en otros equipos o se libere a la atmósfera. Los pulverizadores son una excelente opción para este tipo de aplicaciones. Dado que los pulverizadores tienen su propia velocidad, basta con colocar unos pocos en puntos estratégicos para que llenen el conducto de gotitas, enfriando así todo el gas . La colocación estratégica de los pulverizadores en los flujos de gas es fundamental para evitar que las gotitas de líquido impacten contra equipos calientes y provoquen una evaporación rápida. La superficie de las gotitas en un flujo de gas es clave para un enfriamiento eficaz del mismo.

Por último, no es necesario superar el punto de ebullición del agua para beneficiarse del enfriamiento por pulverización. Los nebulizadores exteriores se basan en la vaporización para enfriar el aire del desierto, manteniéndose muy por debajo del punto de ebullición. Este principio se utiliza para aumentar la potencia de salida de las turbinas de gas destinadas a la generación de energía. El aire más frío es más denso. Por lo tanto, puede entrar más oxígeno por la entrada y, en consecuencia, se puede quemar más combustible.  

Tecnología de refrigeración por pulverización 

La refrigeración desempeña un papel fundamental en una amplia gama de aplicaciones en numerosos sectores. Se utiliza la tecnología de pulverización y muchas de nuestras boquillas proporcionan la refrigeración por pulverización necesaria.  

• • Boquillas de pulverización de cono hueco WhirlJet®: enfriamiento por evaporación en estanques de pulverización y torres de refrigeración, depuración de gases, lavado y enfriamiento, aireación del agua y enfriamiento por agua.
• • Boquillas de pulverización plana VeeJet®: refrigeración y temple, extinción y prevención de incendios, lavado de gases, lavado/enjuague y refrigeración por agua. 
• • Boquillas FullJet® de cono completo y CasterJet®: refrigeración por transferencia de calor en operaciones de acerías. 
• • Boquillas de atomización por aire FloMax® y HP FogJet®: operaciones de enfriamiento y acondicionamiento de gases. 
• • Lanzas e inyectores de pulverización de precisión: enfriamiento de gases.

Soluciones de optimización en laboratorio

Para lograr una eficiencia óptima en la refrigeración de sólidos o gases, nuestra experiencia en nuestros laboratorios de última generación ofrece soluciones en transferencia de calor, análisis del tamaño de las gotas y modelización de procesos para simular el entorno operativo de nuestros clientes. 

Le animamos a que remita a sus clientes a nuestro equipo de análisis de pulverización para que les ayudemos con cualquier reto o necesidad relacionada con aplicaciones de refrigeración especializadas. 

Aplicaciones de enfriamiento: soluciones sostenibles

Enfriamiento de sólidos

Los objetos sólidos suelen enfriarse mediante boquillas de pulverización y colectores, especialmente en la industria alimentaria y la metalurgia. Algunos ejemplos son el enfriamiento de tarros de mermelada y jalea tras la esterilización con vapor, el enfriamiento y curado de bloques de hormigón y la refrigeración de naves de engorde avícola. A continuación se presentan un par de ejemplos de productos que requieren enfriamiento para optimizar la cobertura y minimizar el desperdicio. 

• • Caso práctico 1: Solución: Un fabricante de tubos de hierro fundido elimina el trabajo de repaso y ahorra 40 000 dólares al mes con un nuevo sistema de pulverización
• • Características del producto: Las boquillas de cono completo HHX FullJet® proporcionan una distribución constante del pulverizado para garantizar un enfriamiento uniforme y una alta transferencia de calor en la industria siderúrgica. Son ideales para operaciones de enfriamiento secundario, como palanquillas, bloques, barras redondas y planchas.
• • Solución del caso práctico 2: Las nuevas boquillas de pulverización ahorran 2,7 millones de galones de agua a una empresa de procesamiento de carne de vacuno.
• • Características del producto: Las boquillas de pulverización plana Quick FloodJet® forman un patrón de pulverización plano que se distribuye uniformemente desde el centro de la pulverización. La superficie deflectora permite ángulos de pulverización más amplios en comparación con otras boquillas de pulverización plana.

Enfriamiento de gases

El enfriamiento de gases puede resultar complicado y suponer un reto debido a las altas temperaturas y a los entornos extremos. Es imprescindible determinar el tamaño exacto de las gotas necesario para lograr el efecto de enfriamiento deseado sin mojar. La corriente del proceso y las condiciones de funcionamiento tienen un gran impacto en el rendimiento de la pulverización, por lo que a menudo se utiliza la dinámica de fluidos computacional (CFD) para identificar el mejor tipo de boquilla pulverizadora, el tamaño de las gotas, su ubicación en la corriente de gas y la dirección de pulverización. 

El enfriamiento de gases se utiliza ampliamente en refinerías, centrales eléctricas y procesos químicos. Entre sus aplicaciones típicas se incluyen el enfriamiento en conductos, la reducción de la contaminación, el enfriamiento de emergencia y otras.  

• • Solución del caso práctico 1: Una planta de etileno duplica su producción y aumenta su rentabilidad con nuevos inyectores de enfriamiento de gas. 
• • Características del producto: Los inyectores de pulverización de precisión consisten en un tubo con una o más boquillas de pulverización personalizables que pueden adaptarse para suministrar un volumen específico de fluido con una caída de presión determinada. El uso de boquillas de pulverización en el inyector permite un control preciso de la distribución del líquido inyectado en el fluido de proceso receptor.  
• • Solución del caso práctico 2: Las boquillas conmutables en una planta de valorización energética de residuos suponen un ahorro de 100 000 dólares al año. 
• • Características del producto: Las boquillas atomizadoras de aire FloMax® producen gotas muy pequeñas con una eficiencia excepcional. Estas boquillas ofrecen relaciones de regulación significativamente más altas que las boquillas estándar de dos fluidos, lo que garantiza la máxima flexibilidad operativa. 

Existen muchas otras aplicaciones de enfriamiento por pulverización que probamos y para las que ofrecemos soluciones a nuestros clientes que se enfrentan a retos:

• • Enfriamiento de acero en máquinas de colada continua 
• • Templado de metales tras el tratamiento térmico 
• • Enfriamiento de rodillos en acerías 
• • Enfriamiento de tarros de alimentos tras su procesamiento 
• • Enfriamiento por zonas de materiales para tejados 
• • Refrigeración por evaporación para ganado y aves de corral 
• • Enfriamiento de tubos de PVC extruidos 
• • Estanques de pulverización para enfriar el agua procedente del intercambiador de calor

Si deseas obtener más información sobre nuestras aplicaciones de refrigeración o quieres comentar una aplicación concreta, ponte en contacto con tu experto local en sistemas de pulverización.