Torres de Resfriamento de Agua

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de Água

Torres de Resfriamento Noções gerais

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Conteúdo

1. O que é o equipamento - sua função e finalidade

2. Tipos e concepções de Projetos

2.1.Classificação 2.2 Componentes principais

3. Conceitos

3.1 Noções 3.2 Temperatura de bulbo úmido 3.3 Relação entre tamanho e potência de torres 3.4 Especificações de Compra 3.5 Avaliação econômica

4. Montagem

4.1 Torres com estrutura em concreto 4.2 Montagem dos equipamentos

5. Montagem das torres em PRFV

5.1 Cuidados antes do funcionamento 5.2 Colocação em funcionamento 5.3 Cuidados nos períodos fora de operação 5.4 Esquema de manutenção

Elaborado para Stringal Equipamentos Industriais Ltda. Março de 1989

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1. O QUE É O EQUIPAMENTO - SUA FUNÇÃO E FINALIDADE

Na grande maioria dos processos industriais há a necessidade de resfriamento de equipamentos e maquinaria em geral que geram uma certa quantidade de calor durante sua operação. O fluido geralmente utilizado para dissipar esse calor gerado é a água, devido às suas características físicas (alto calor especifico, baixa viscosidade, alta condutibilidade térmica e alta densidade), além da facilidade de obtenção e a sua atoxidade. Após sua utilização pode-se eliminar a água do sistema, ou então, resfriá-la e reaproveitá-la no sistema de resfriamento. Há tempos atrás era usual optar-se pela primeira alternativa, porém com a dificuldade crescente em obterse água a custos reduzidos, e com maiores rigores nas leis que regem a poluição de mananciais, chegou-se à conclusão de que o uso de circuitos semifechados de resfriamento seria a melhor solução. Desta forma, dentre os vários processos de resfriamento de água existente, surgiu a TORRE DE RESFRIAMENTO DE ÁGUA. A torre de resfriamento é um equipamento que se utiliza processos de evaporação e transferência de calor para resfriar a água.

2. TIPOS E CONCEPÇÕES DE PROJETOS

Natural	Ò
Tiragem de ar Ò	Ô Outros Induzida
Ô	Contra correnteÒ
Mecânica Ò	Ô Forçada

Efeito chaminé Ô Corrente cruzada

Sabemos que entre duas massas idênticas de água quente exposta ao ambiente, resfria-se em menor tempo aquela que tiver mais superfície de contato com o ar. Por esse motivo um dos pontos mais importantes de uma Torre de Resfriamento é a subdivisão da água em gotículas, a fim de que se aumentem ao máximo as superfícies de água expostas ao ar. Isto é conseguido através de:

Aspersão de água: bicos especiais que promovem a aspersão da água em gotículas.(fig 01)

Filme de água sobre uma superfície: obstáculos na queda da água, criando um filme.(fig 02)

subdivisões devido ao respingo. (fig 03)

Efeito de respingo sobre uma superfície: maiores

2.1. CLASSIFICAÇÃO

2.1.1. Tanques abertos com borrifamento (spray ponds)

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2.1.2 Resfriador indireto por meio de ar (AIR BLAST WATER COOLER)

Pelo fato do limite teórico de resfriamento ser a temperatura do bulbo seco, estes resfriadores não conseguem resfriar a água a temperaturas muito baixas. Seus custos de investimento operacional são relativamente altos. Um dos resfriadores deste tipo mais conhecidos são os radiadores dos automóveis.(fig 05)

2.1.3.1 Torre de resfriamento por borrifamento com ventilação natural

Composta basicamente por uma canalização provida de bicos pulverizadores e um invólucro dotado de venezianas que orientam e auxiliam a passagem do ar. O movimento do ar depende das condições atmosféricas (vento) e do efeito de aspiração dos bicos borrifadores (fig 06).

2.1.3.2. Torre de resfriamento hiperbólica

Composta basicamente por um sistema de aspersão de água, associada ou não a uma superfície de troca de calor, e uma estrutura geralmente hiperbólica que facilita a saída do ar, pelo “efeito chaminé”.(fig 07).

O ar quente tem sua densidade diminuída e tende a subir, criando uma zona de baixa pressão na parte inferior da Torre que induz a entrada de nova massa de ar frio.

2.1.3.3. Torre de tiragem mecânica

Nestas Torres aumenta-se a vazão de ar com o auxílio de um ventilador. Quando o ventilador está instalado na entrada de ar da Torre, esta denomina-se Torre de Tiragem Forçada. (fig 08)

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Quando o ventilador é instalado na saída doar, a Torre é chamada de Torre de Tiragem Induzida.(fig 09).

Podemos afirmar que o tipo mais utilizado nos diversos processos industriais existentes é o de Tiragem Mecânica. Dentro dessa categoria há ainda duas concepções de projeto:

Torre em Contra Corrente (“counter-flow”) - a água que cai através do enchimento o faz verticalmente, enquanto o ar usado para o resfriamento caminha no sentido oposto. (fig 10).

Torre em Corrente Cruzada (“cross-flow”) - a água que cai através do enchimento o faz verticalmente, enquanto o ar usado para o resfriamento caminha na horizontal. (fig 1).

2.2. COMPONENTES PRINCIPAIS O projeto de Torre de Resfriamento de Água exige o conhecimento de vários princípios básicos de engenharia. Requer inclusive a aplicação prática destes princípios, utilizando os melhores materiais e técnicas existentes, a fim de obter os resultados desejados. Para isto, os componentes básicos consistindo de estrutura, enchimento, sistema de distribuição de água, venezianas, eliminadores de gotas, fechamento, plataformas e cilindro (ou difusor) do ventilador, precisam ser projetados para formarem uma unidade integral. O material estrutural, aplicado com as respectivas conexões, deve ser capaz de resistir á severas condições de operação. Na maioria dos casos, os componentes acima mencionados são préfabricados para simplificar os serviços de montagem.

2.2.1. ESTRUTURA

A estrutura da Torre de Resfriamento de Água deve ser capaz de suportar, não somente o peso dos componentes básicos, como equipamento mecânico, enchimento, venezianas e fechamento, como também o peso de água de circulação, cargas de vento e eventualmente cargas sísmicas. Além destas características, deverá ser projetada para longa vida útil em uma atmosfera operacional bastante severa.

A configuração da torre deverá atender as necessidades do fluxo de água e de ar. É particularmente importante restringir-se ao máximo os obstáculos à corrente de ar. O projeto também deverá ser compatível com a fabricação de peças pré-fabricadas, permitindo uma montagem simples e de baixo custo.

2.2.2. Enchimento

A função do enchimento de uma torre de resfriamento de água é acelerar a dissipação de calor na torre, aumentando o tempo de contato entre a água e o ar. Esta função se realiza devido o aumento da área molhada á exposição contínua da superfície da água ao ar e à formação de gotas e filmes na torre.

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O enchimento de uma torre deve ser de baixo custo e de fácil instalação, devendo ainda promover uma quantidade adequada de transferência de calor, apresentar baixa resistência ao fluxo do ar e manter uma distribuição uniforme da água e do ar durante a sua operação. Os enchimentos de torre são classificados em dois tipos, a saber: o tipo respingo e o tipo filme. O enchimento do tipo respingo é usado quase que exclusivamente em torre industrial. O enchimento do tipo filme é mais indicada para unidades compactas ou pequenas torres comerciais.

a) Enchimento tipo “respingo”

O enchimento tipo respingo consiste em vários diferentes arranjos, dependendo do projeto da torre e do fabricante. No entanto, a sua finalidade em qualquer instalação é misturar a água com ar movendo-se na direção horizontal (corrente cruzada), ou vertical (contra-corrente). A máxima exposição da superfície da água ao fluxo de ar é, portanto, obtida pela repetição da interrupção da queda da água, respingando-se sobre tábuas de respingo individuais. É muito importante que o enchimento do tipo respingo seja suportado adequadamente, pois as tábuas de respingo devem estar na posição horizontal, caso contrário à água e o ar serão canalizados através do enchimento da torre e sua capacidade diminuirá sensivelmente. Isto ocorre com mais freqüência em enchimento muito denso ou de pequeno espaçamento entre tábuas de respingo.É igualmente importante que as torres estejam bem niveladas, caso contrário, a água tenderá a escorrer para o lado mais baixo das tábuas de respingo, o que também ocasionará a canalização da água e do ar, diminuindo a capacidade da torre. Existem vários tipos de suporte para enchimento tipo respingo, desde grades de aço galvanizado, grades de poliéster reforçados com fibra de vidro, até grades executadas em aço inoxidável, existindo inclusive simples suportes pregados com grande espaçamento. Os primeiros asseguram o nivelamento das tábuas de respingos durante toda a duração da torre, enquanto que o emprego do último tipo, geralmente ocasiona a canalização, e conseqüentemente perda de eficiência. A madeira é o material mais empregado em enchimento do tipo respingo, pois é o mais econômico e facilmente reposto. Outros materiais usados são: plásticos, cimento, amianto, aço galvanizado, alumínio, aço inoxidável e cerâmico. No entanto, devido ao alto custo, estes materiais tem o uso limitado a aplicações especiais.

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