Fundamentos

Con cierto grado de simplificación, puede decirse que la tobera tiene dos funciones fundamentales, a saber:

- distribuír [uniformemente] líquido en una zona o área determinada
- descomponer o fragmentar la corriente/flujo de líquido en gotitas o "pequeñas partículas"

CAUDAL A TRAVES DE UNA TOBERA
     El caudal de líquido a circular a través de una tobera está determinado fundamentalmente por la diferencia de presiones al ingreso del líquido en la tobera y la presión a la cual descarga, en muchos casos presión atmosférica.  Puede visualizarse o formularse el concepto anterior en una expresión genérica del tipo siguiente,

Caudal a través de la tobera = constante K * (presión de ingreso - presión descarga) = K * (Pi - Pd)

     Esta última expresión permite el cálculo, usualmente datos de fabricante específico mediante, del caudal a circular a través de la tobera para el caso en el cual la descarga se realice dentro de un recipiente en el cual no reine presión atmosférica.

EFECTOS DE GRAVEDAD ESPECIFICA
     Si bien posiblemente en la mayoría de las aplicaciones el líquido a distribuír es simplemente agua, debe tenerse en cuenta que la operación o funcionamiento de la tobera deberá tener en cuenta propiedades como gravedad específica/densidad o viscosidad para el caso de otros líquidos.

     En el caso de fluídos densos, comparando digamos con el líquido elemento, se requerirá más energía para impulsar la vena de líquido. Al comparar dos fluídos conocidos y a igual presión, por ejemplo, esta "factor de corrección" puede expresarse cualitativamente (en forma similar a las leyes de ventiladores) de la siguiente forma:
Q2 / Q1 = ( sg1 / sg2) ^ 0.5


ANGULO DE COBERTURA
     Existe demasiada variedad de diseños y modelos de toberas para simplistamente generalizar comportamientos pero podríamos pensar en conceptualmente destacar dos categorías de toberas, a saber

- diseños de tobera que mantienen el ángulo de cobertura o rociado para un rango bastante amplio de presiones,
- diseños de tobera que de alguna manera disminuyen el ángulo de cobertura o rociado al aumentar la presión de operación.

     Es patente la importancia de este concepto al simplemente recordar el impacto que tendría por ejemplo la operación de una torre de enfriamiento con distribución presurizada al concentrarse el flujo en una zona central permitiendo by-pass de alguna manera de la vena de aire.

TAMAÑO DE GOTA
     En muchas aplicaciones el tamaño o diámetro de la gota resultante es de enorme importancia. En el caso de lavadores de gases el objetivo es lograr el máximo de superficie o area de contacto entre las fases lo cual prescribe el menor diámetro o tamaño de gota posible - menor tamaño mayor area o superficie de contacto. A riesgo de confusion linguística, en este contexto uno habliaría de toberas pulverizadoras o atomizadoras.

     Puede haber otros casos en los cuales el objetivo de la tobera es justamente el opuesto, i.e. generar gotitas del mayor tamaño o diámetro posible.

     Es bien claro que un diseño de tobera dado produce en realidad un rango de diámetros, lo cual da lugar caracterizaciones de rociado en base a atributos como diámetro promedio de gota, mediana de diámetros, muy brevemente.

     A efectos de tener la oportunidad de graficar el impacto de una presión seleccionada o cambios de presión en el diámetro de gota producida puede ser útil, para pequeñas oscilaciones de presión, la siguiente expresión:

D2/D1 = (P2/P1)^(-0.3)

     Con la extrema disponibilidad actual de planillas de cálculo y todo tipo de programas de gráficas en todos los casos sera beneficioso observar el comportamiento asociado con distintos juegos de datos.

     Puede ser útil para visualizar o precisar requerimientos de una aplicación recordar diámetros usuales en distintos contextos, guía de alguna manera abritraria, a saber

- gotas de lluvia pueden oscilar entre 500 µ y 5,000 µ, centralmente digamos 1,000 µ

- gotas segmento "mist"/"neblina", entre 50µ y 100 µ

- nieblas entre 10µ y 50µ

- nubes valores centrados en 10 µ

- particulado/polvos entre 1 µ y 50 µ, siendo 10µ  un valor con muchas asociaciones

- toberas aspersoras convencionales, entre 100µ y 5,000 µ

- toberas digamos atomizadoras/especiales, entre 0.1 a digamos 50 µ

SISTEMAS DE TOBERAS: EJEMPLO DE  INSTALACIONES  

No es infrecuente encontrar una gran discrepancia entre la operación real/en el campo de un sistema de distribución versus el visualizado en ambientes controlados.

Como si ya un condensador evaporativo no tuviese contraindicaciones suficientes, e.g. brutal de-rating térmico por incrustación (evaporación directa sobre tubos), la foto de la izquierda documenta lo que frecuentemente/usualmente realmente recibe el usuario.

El sistema de distribución de líquidos basado en bandejas descubiertas (izquierda) es tremendamente vulnerable a obturación de todo tipo, lo cual hace impensable conciliar los 20 - 24 gpm/sq.ft. que puede verse en diseños.  La vista interna de la distribución de la derecha en ningún caso tendría una situación comparable.  

Independientemente de la tecnología específica o por pequeño que sea, el buen diseño entrega y permite distribución de líquido uniforme y "por demás" generosa

Conos de distinto tipo: sólido, horizontal, hueco

Rociado característico/pleno

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