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.

A.   Introdução

Figura 1 - Esquema de uma torre de arrefecimento.^[2]

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.

Figura 2 - Esquema de uma torre de arrefecimento (demonstração do funcionamento).^[3]

O esquema de uma coluna de arrefecimento encontra-se nas figura 1 e 2.

B.   Tipos de equipamentos

Existe uma variedade de torres de arrefecimento, cujo tipo varia consoante vários parâmetros, tais como:

Figura 3 - Esquema parâmetros que levam ao tipo de equipamentos.

C.    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.

Figura 4.1 - Modo de funcionamento em crossflow^[5]

Figura 4.2 - Modo de funcionamento em counterflow^[5]

D.   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;

E.     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.

Figura 5 - Perigo de uma tomada de ar se encontrar próxima de uma torre de arrefecimento^[7]

F.   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;

G.   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].

H.   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;

I.    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/