Le pompe centrifughe nelle torri di raffreddamento hanno un ruolo fondamentale per spingere il liquido da raffreddare all’interno degli scambiatori.

Le torri di raffreddamento vengono utilizzate in numerosi processi industriali: sono particolarmente convenienti quando la portata di acqua da raffreddare è elevata e quindi non è possibile, per ragioni economiche e ecologiche, scaricare in ambiente l’acqua calda.

Le torri sono scambiatori a miscela acqua-aria dove avviene sia uno scambio di calore sia uno scambio di materia; parte dell’acqua, infatti, può vaporizzare fino a raggiungere la saturazione dell’aria.

Una torre evaporativa è costituita da una struttura di contenimento (A); l’aria entra attraverso delle aperture laterali (B) e viene movimentata da un ventilatore (C). Il sistema di distribuzione dell’acqua è costituito da ugelli (D) che spruzzano l’acqua sul flusso di aria in modo da massimizzare lo scambio termico tra i due fluidi e da un riempimento solitamente plastico (E). L’acqua raffreddata viene raccolta in una vasca (F). Nella torre è anche presente un separatore di gocce, che recupera l’acqua in forma liquida trascinata dal flusso d’aria.

L’aria entra dal basso e risale la torre di raffreddamento scaldandosi a spese dell’acqua che scende. L’acqua calda viene spruzzata dall’alto, si raffredda incontrando l’aria in controcorrente e viene raccolta in una vasca nella parte inferiore della torre. L’iniezione avviene attraverso spruzzatori atomizzatori che, realizzando goccioline molto piccole (50-100 μm), consentono di aumentare ulteriormente la superficie di scambio aria-acqua. Inoltre fra iniezione di acqua e aspirazione di aria viene solitamente interposto un pacco di riempimento per favorire il contatto fra aria e acqua. La vasca di raccolta è dotata di spurgo per limitare la concentrazione di sali disciolti in acqua ed è dotata di reintegro per compensare il trascinamento, l’evaporazione e lo spurgo stesso.

Sistema di pompaggio per torre di raffreddamento

L’acqua da raffreddare viene portata alla torre evaporativa grazie alla presenza di una pompa centrifuga.

Per scegliere la pompa dobbiamo per prima cosa individuare la curva caratteristica del nostro impianto. La macchina dovrà movimentare l’acqua dal serbatoio a valle della torre a quello a monte.

In generale, la curva di prevalenza richiesta da un circuito che collega due serbatoi si scrive come:    

in cui P_man e P_asp sono le pressioni di funzionamento dei due serbatoi, Z_man e Z_asp sono le quote dei serbatoi, Y_man e Y_asp sono le perdite nelle condotte di aspirazione e di mandata, calcolabili nel modo seguente:

Dove rappresenta il coefficiente di attrito in mandata e in aspirazione, Q è la portata e A è la sezione di passaggio delle tubazioni.

Considerando che i serbatoi di mandata e aspirazione sono entrambi a pressione ambiente, la prevalenza dipenderà solo dall’altezza geodetica e dalle perdite:

Supponendo di conoscere la portata che circola nel nostro impianto tramite l’equazione sopra possiamo calcolare la prevalenza H.

Conoscendo prevalenza e portata possiamo usare i grafici disponibili nei cataloghi delle pompe per scegliere la pompa adatta al nostro impianto.

(Fonti: Dispense corso di Impianti Meccanici – Università di Bologna

Tesi Valerio Padovan: Ottimizzazione dei sistemi di produzione del freddo presso uno stabilimento alimentare di grandi dimensioni, in ottica di sostenibilità energetico/ambientale del processo.

Libro: Macchine a Fluido, V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico)