Torres de arrefecimento
Trabalho realizado por: Bruno Alves e Cátia Oliveira, no âmbito da unidade curricular de Integração e Intensificação de Processos, do Mestrado Integrado em Engenharia Química. Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018 / 2019.
Introdução
As torres de arrefecimento têm como fim a eliminação de calor que não pode ser utilizado de outra forma. Estas utilizam água como fluido de refrigeração, uma vez que é fácil de obter e apresenta propriedades adequadas à absorção de calor. Como tal, são equipamentos maioritariamente utilizados em instalações industriais que geram calor.[1]
O dimensionamento destes equipamentos requer o cumprimento de vários parâmetros, entre os quais destacam-se o tipo de circuito, o tipo de equipamento e a carga térmica total. Para garantir o funcionamento adequado, devem ser sujeitas a manutenção regular.
O esquema de uma coluna de arrefecimento encontra-se nas figura 1 e 2.
Tipos de equipamentos
Existe uma variedade de torres de arrefecimento, cujo tipo varia consoante vários parâmetros, tais como:
Princípio de funcionamento
As torres de arrefecimento têm uma serpentina de condensador e um ou mais ventiladores. A serpentina é borrifada com água de forma a aumentar a eficiência, uma vez que o ponto de orvalho é inferior à temperatura do ar, e uma superfície molhada é melhor para transferir calor.[4]
O funcionamento dos sistemas de arrefecimento pode ser de duas formas: corrente cruzada (crossflow) ou contra-corrente (counterflow), na figura 4 encontram-se demonstrados os respectivos esquemas.
Parâmetros Fundamentais para a Selecção
A selecção de uma torre de arrefecimento requer a especificação de diversos parâmetros. Estes são, designadamente:
· descrição do serviço;
· carga térmica total;
· escoamento de água a ser arrefecida;
· temperatura de água fria;
· temperatura de água quente;
· altura manométrica permissível;
· análise da água;
· velocidade dos ventos para efeito de resistência de torre;
· tipo de torre;
· materiais básicos, estrutura e enchimento;
· tipo de ferragem;
· tratamento da madeira;
· sistema de protecção contra vibração;
· teste de performance;
Condições gerais necessárias para a instalação
Antes da instalação de qualquer torre de arrefecimento, devem ser tidos em consideração alguns aspectos essenciais:
· se o loop é aberto ou fechado;
· ter em conta a dimensão da torre, uma vez que, nenhum tubo deve ser instalado a uma altura superior a esta;
· a descarga seja colocada a uma altura mínima das paredes.
Condições de utilização
As normas para a instalação deste tipo de equipamentos são claras e devem ser respeitadas visando assim não comprometer a saúde pública. De entre as muitas medidas preventivas que dizem respeito às torres de arrefecimento as cinco mais importantes são[6]:
· Devem ser colocadas de modo a reduzir a exposição de pessoas a aerossóis;
· Estarem afastadas das tomadas de ar dos edifícios;
· Devem ser constituídos de materiais anticorrosivo;
· Evitar a existência de zonas com águas paradas;
· Deve ser de fácil acesso;
Aplicação na indústria
Quanto à aplicação deste tipo de sistemas foi possível verificar que a nível industrial é imensamente utilizado desde a indústria farmacêutica, dos solventes, petrolífera até as indústrias alimentares. É também utilizado em escalas menores como em bombas de vácuo e motores a diesel e gás[8].
Manutenção do equipamento
As torres de arrefecimento, como aliás, qualquer equipamento, devem estar em condições de limpeza tais que impeçam o seu mau funcionamento e para que não prejudiquem a saúde. Com isto, deve-se incidir nos seguintes aspectos:
· tratamento da água que irá ser utilizada, de forma a evitar contaminações;
· filtração e recirculação, de modo a prevenir a deposição de sedimentos;
· descontaminação da Legionella;
· assistência técnica;
· certificação;
Preço
O preço varia de empresa para empresa, da qualidade das torres de aquecimento, bem como as suas especificações. A determinação do preço tem como base o motor do ventilador, a voltagem, as dimensões e peso da torre. Os valores podem variar entre 2.000 e 20.000 $.
Referências
[1] - http://www.worldaircond.com/cooling-tower.htm
[2] - http://www.mccannscience.com/images/Cooling.gif
[3] - https://gfycat.com/delightfulvapidharpyeagle
[4] - https://spxcooling.com/coolingtowers
[5] - https://en.wikipedia.org/wiki/Cooling_tower
[6] -https://www.coolingtowerproducts.com/blog/how-cooling-towers-work-diagram-pictures-2015.htm
[7] - http://www1.ipq.pt/PT/SPQ/ComissoesSectoriais/CS04/Documents/Brochura_Legionella_2014.pdf
[8] - https://www.towertechindia.com/cooling-tower-applications/