Torre de enfriamiento: cómo funciona y para qué sirve en una fábrica de yogurt

En las tardes más calurosas, la fábrica sufre por partida doble: el sistema de refrigeración consume más energía y, al mismo tiempo, el yogurt pasteurizado tarda más en bajar a la temperatura de los tanques de fermentación. En ambos casos el problema suele estar en el mismo equipo, la torre de enfriamiento, que es el que menos atención recibe y el que más influye en el consumo eléctrico y en los tiempos de proceso.

Qué es una torre de enfriamiento

Es un equipo que enfría el agua de proceso poniéndola en contacto con el aire, aprovechando la evaporación. Cada vez que un poco de agua se evapora, se lleva consigo mucho calor: unas 540 kcal por cada kg evaporado. Con esa pequeña pérdida, el resto del agua baja su temperatura y puede volver a usarse.

Cómo funciona

1. El agua caliente llega desde los equipos que necesitan enfriarse (condensadores, compresores, etc.) y se distribuye por la parte alta de la torre mediante boquillas o bandejas.
2. Cae sobre el relleno, una superficie que la reparte en película o gotas para ampliar el contacto con el aire.
3. El aire circula a contracorriente o en flujo cruzado, empujado o aspirado por un ventilador.
4. Una fracción del agua se evapora y enfría el resto.
5. El agua fría se recoge en la cuenca o deposito y una bomba la envía de nuevo a los equipos para enfriamiento.

Tres conceptos ayudan a entenderla:

• Temperatura de bulbo húmedo. Es el límite teórico: la torre no puede enfriar el agua por debajo de ese valor. En climas cálidos y húmedos es alto.
• Aproximación. Es la diferencia entre la temperatura del agua fría y el bulbo húmedo. Una torre bien dimensionada trabaja con aproximaciones de unos 3 a 5 °C.
• Rango. Es la diferencia entre el agua que entra caliente y la que sale fría, normalmente entre 5 y 6 °C.

Como referencia, se evapora alrededor de 1 % del caudal por cada 5 a 6 °C de rango. Esa agua se debe reponer.

Usos en una fábrica de yogurt

• Enfriamiento del producto pasteurizado hasta la temperatura de fermentación (alrededor de 43 °C). Es un uso clave y muy poco mencionado. Después de la pasteurización, la mezcla debe bajar desde 90 a 95 °C (o desde los 80º C) hasta la temperatura de inoculación en los tanques. Este enfriamiento no requiere agua helada: se hace con agua fría de torre, que en el intercambiador de placas o en la camisa del tanque baja el producto hasta cerca de 43 °C. Reservar el agua helada para esta etapa sería un gasto innecesario de frío. El agua de torre, en cambio, es casi gratuita. Si el agua de torre no alcanza la temperatura requerida, se puede complementar con una etapa final de agua helada, con lo que el banco de hielo o el chiller solo cubren la parte pequeña que falta.
• Condensadores del sistema de refrigeración. El calor que extrae el compresor del sistema de agua helada o de las cámaras se libera por aquí. Una torre eficiente baja la presión de condensación y con ello el consumo eléctrico del compresor.
• Compresores de aire. El aire comprimido usado en válvulas y equipos neumáticos genera calor que se retira con agua de enfriamiento.
• Homogeneizador. Enfriamiento del aceite y de los sellos del equipo.
• Equipos con camisas o intercambiadores que operan con agua de torre como fluido de enfriamiento a temperatura ambiente.
• Bancos de hielo y chillers. Aportan agua de condensación a estos sistemas. En el artículo Banco de hielo: cómo produce agua helada y para qué sirve en una fábrica de yogurt se explica cómo se usa el agua helada en las etapas donde sí hace falta.

Esta agua no toca el producto. Es un circuito auxiliar y debe mantenerse completamente separado del agua de proceso.

Calidad del agua

Al evaporarse, el agua deja atrás las sales y todo se concentra. Hay tres problemas a controlar:

• Incrustaciones. Las sales se depositan en el relleno y en los condensadores, reducen el intercambio de calor y elevan el consumo eléctrico.
• Corrosión. Tuberías y equipos metálicos se deterioran si el agua es agresiva. Se controlan con inhibidores.
• Crecimiento biológico. Algas, limos y bacterias, entre ellas Legionella, encuentran en una torre un ambiente ideal: agua tibia y aireada. Se controla con programa de biocidas, purgas y limpieza periódica, y es un asunto de seguridad, no solo de eficiencia.

La herramienta principal es la purga: se descarga una parte del agua para mantener la concentración de sales dentro de rango (los ciclos de concentración se fijan según la calidad del agua de reposición, por lo general entre 3 y 5).

Errores comunes y mantenimiento

• Relleno sucio o deteriorado. Menos superficie de contacto y peor enfriamiento.
• Boquillas tapadas. El agua se reparte mal y hay zonas secas.
• Ventilador con aspas dañadas, correas flojas o motor sin revisar. Menos aire, menos enfriamiento.
• Sin tratamiento químico. Incrustaciones y proliferación biológica en pocas semanas.
• Purga inexistente o fuera de control. El agua se concentra hasta el punto de dañar el sistema.
• Ubicación con recirculación de aire. Si el aire caliente que sale vuelve a entrar, la torre rinde menos que lo previsto.
• Falta de limpieza programada. La cuenca y el relleno necesitan limpieza y desinfección periódicas.

Cierre práctico

Mida dos datos simples cada día: la temperatura del agua fría de la torre y la temperatura de bulbo húmedo del ambiente.

Si la diferencia (la aproximación) crece con el tiempo, la torre está perdiendo desempeño y conviene revisarla antes de que el compresor pague la cuenta. Y como el enfriamiento del yogurt pasteurizado depende directamente de la temperatura del agua de torre, en los días calurosos revise también cuánto tarda el producto en llegar a los 43 °C: es un indicador directo del estado de la torre.

Si desea evaluar la torre o el sistema de refrigeración de su fábrica, puede escribirme por contacto.

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