Torres de Arrefecimento: Guia Completo de Funcionamento e Otimização

Torres de Arrefecimento: Definição e Aplicações

Torres de arrefecimento são equipamentos responsáveis pelo arrefecimento de um fluido através da transferência de calor com o ar atmosférico.

Aplicações das Torres de Arrefecimento

• Arrefecimento de água industrial;
• Água proveniente de condensadores de usinas de geração de potência;
• Condensação de instalações de refrigeração;
• Água proveniente de trocadores de calor, entre outros.

Arrefecimento Evaporativo: Princípios e Parâmetros

No arrefecimento evaporativo, parte da água é evaporada devido à redução da pressão parcial de vapor na entrada da torre. Este processo absorve calor e, consequentemente, arrefece o restante da água na bacia da torre. A evaporação da água (calor latente) é responsável por aproximadamente 80% do calor rejeitado em uma torre, enquanto os outros 20% se devem à troca de calor sensível por diferença de temperatura entre o ar e a água.

Parâmetros Importantes da Torre

• Range: TE_Água - TS_Água (Temperatura de Entrada da Água - Temperatura de Saída da Água)
• Approach: TS_Água - TBU_Ar (Temperatura de Saída da Água - Temperatura de Bulbo Úmido do Ar)
• Approach Ideal: 5ºC
• Rendimento:

Capacidade da Torre de Arrefecimento

Componentes da Fórmula

• ρ_água: densidade da água;
• Q_água: vazão da água circulada pela torre;
• c_p: calor específico da água;
• T_e: temperatura de entrada da água;
• T_s: temperatura de saída da água da torre.

Tipos de Acionamento em Torres de Arrefecimento

• Acoplamento direto com redutor (engrenagens): Utilizado em torres de grande capacidade.
• Acoplamento paralelo com redutor (polias e correia): Diminui sobrecargas no momento da partida.
• Acoplamento direto sem redutores: Com motor de baixa rotação.

Formas de Controle de Capacidade da Torre

• Uso de dampers na descarga do ar;
• Controle ON/OFF do ventilador;
• Válvulas de 3 vias para bypass de água;
• Variação da velocidade do ventilador;
• Sistema Energy-Miser: Consiste em dois motores, um em cada ponto do eixo, onde um tem 1/3 da potência do motor principal.

Fatores que Reduzem a Eficiência da Torre

• Interferência: O efeito de uma torre muito próxima, dificultando a entrada de ar.
• Recirculação: Provocada pela instalação da torre em local de difícil descarga de ar quente/úmido.
• Incrustação: Ineficiência do tratamento químico da água.
• Desbalanceamento mecânico: Quebra de uma das pás ou pequenas fraturas da hélice.
• Entupimento dos bicos distribuidores de água.
• Elevação da umidade e temperatura exterior: Diminui a taxa de evaporação da água.

Ciclo de Concentração e Gestão da Água

A relação entre a qualidade da água de blow-down (descarte) e a de make-up (reposição) pode ser expressa como "ciclo de concentração". O uso mais eficiente da água ocorre quando o ciclo de concentração aumenta e o volume de blow-down diminui.

Tratamento de Água em Torres de Arrefecimento

Quase todas as torres de arrefecimento bem cuidadas utilizam um programa de tratamento de água. O objetivo é manter limpa a superfície dos trocadores de calor, bem como minimizar o consumo de água e atender aos limites de descarte.