Torre evaporativa

La torre evaporativa è un classico dei sistemi di raffreddamento a circuito chiuso, per anni e ancora oggi il più utilizzato in ambito industriale. Le torri evaporative consenteno di dissipare notevoli quantità di calore con un minimo dispendio di energia, raffreddando acqua a una temperatura inferiore alla temperatura ambiente, tramite consumo di acqua per evaporazione.

Il principio di funzionamento di una torre evaporativa sfrutta infatti il calore latente di evaporazione per ottenere un effetto raffreddante importante, a discapito di un consumo di acqua di modesta entità.
Una torre evaporativa offre un’ottima efficienza con un basso consumo energetico, di contro necessita di un attento e costante controllo dell’acqua in ricircolo, che va mantenuta pulita onde evitare incrostazioni e sedimenti. Oggigiorno esistono sistemi automatici che permettono il monitoraggio dell’acqua in ricircolo, minimizzando o comunque dilatando i tempi di manutenzione.

In queste macchine, l’acqua da raffreddare attraversa la torre cadendo dall’alto per gravità, cedendo parte del suo contenuto calorico all’aria atmosferica che sale invece dal basso, e il raffreddamento avviene così per scambio diretto.
Tale trasferimento di calore avviene in parte per convezione (o per calore sensibile) tra acqua calda e aria fredda (provocando un aumento della temperatura dell’aria), ma soprattutto sfruttando il calore latente di evaporazione: il calore latente di evaporazione è la quantità di calore che viene sottratta all’aria per consentire l’evaporazione dell’acqua, una parte della quale passa nell’aria sotto forma di vapore acqueo asportando calore.

L’evaporazione avviene a causa della differenza di pressione del vapore acqueo, nello strato limite d’aria a contatto diretto con l’acqua, e la pressione del vapore dell’aria ambiente, procedendo fino al coincidere delle due pressioni, in altre parole fino alla saturazione del contenuto di umidità dell’aria. Stato che corrisponde alla temperatura di bulbo umido, ovvero la temperatura più bassa dell’acqua che teoricamente può essere raggiunta tramite il processo di evaporazione. Tale condizione si verifica quando la temperatura dell’acqua e dello strato limite raggiungono la temperatura del bulbo umido dell’aria, stato in cui il processo di evaporazione si arresta.

Il flusso di aria che viene utilizzato nelle torri evaporative può essere ottenuto in diversi modi, naturalmente per convezione o artificialmente con l’ausilio di ventilatori. Quando si utilizzano i ventilatori, si possono avere diverse geometrie costruttive, che determinano la tipologia di torre, indotta o forzata.

Dal punto di vista energetico, la torre evaporativa è una macchina che ha un ottimo rapporto fra l’energia elettrica installata e l’energia termica che smaltisce, e quindi si presta benissimo per dissipare notevoli quantità di calore fino a temperature intermedie. Tali prerogative la rendono assolutamente vincente in diversi settori applicativi, dove i processi non necessitano di raffreddamenti spinti in ordine di temperatura da ottenere, ma comportano importanti quantità di calore da eliminare.