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Água de resfriamento, porquê mantê-la limpa?

 

O uso de torres de resfriamento representa o maior reuso da água em aplicações industriais e comerciais

As torres de resfriamento têm como finalidade remover calor de sistemas de ar condicionado e de uma enorme variedade de processos industriais que geram calor excessivo. Embora toda torre de resfriamento reutilize continuamente a água, elas ainda podem consumir de 20% a 30% do volume total de água do sistema. Uma operação otimizada e uma manutenção adequada dos sistemas de torre de resfriamento podem proporcionar significante economia no consumo de água.

Funcionamento da torre de resfriamento
A água aquecida é continuamente recirculada de uma fonte quente, como por exemplo um sistema de ar condicionado ou de equipamentos de processo, para a torre de resfriamento (Figura 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

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Na maioria dos sistemas de torre de resfriamento, a água quente (ou água a ser resfriada) é bombeada para o topo da torre onde é distribuída por tubos ou calhas sob o material de enchimento interno, chamado colméia. A colméia permite que água aquecida seja espalhada de forma uniforme por toda área da torre. O ventilador da torre puxa o ar através da água que está caindo sobre a colméia para provocar a evaporação. O ar pode ser puxado, pelo ventilador, através das venezianas em um fluxo contrário, transversal ou paralelo ao fluxo da água aquecida que está caindo na torre. Quanto maior for a mistura entre o ar e a água, mais eficiente será o resfriamento.

Evaporação
O resfriamento ocorre em uma torre pelos mecanismos de resfriamento evaporativo e por sensível troca térmica. A perda de calor por evaporação (cerca de 2000BTU por Quilograma de água) reduz a temperatura da água remanescente na torre. Uma menor quantia de resfriamento ocorre também, quando a água remanescente transfere calor para o ar. A taxa de evaporação é aproximadamente 1% do fluxo de água passando através da torre para cada 5,5oC reduzidos na temperatura da água. A redução na temperatura da água irá variar de acordo com o Ponto de Orvalho do ambiente. Quanto mais baixo for o ponto de orvalho, maior será a diferença de temperatura (rT) entre a água que está entrando na torre (água aquecida) e a água de saída da torre (água resfriada). Outra regra simples para estimar a taxa de evaporação de uma torre de resfriamento é a seguinte: taxa de evaporação é igual a 12lpm por 100 ton de carga trocada na torre. Quando a temperatura do ponto de orvalho está baixa, a velocidade dos ventiladores de indução da torre pode ser reduzida através da utilização de controladores de velocidade. Ou também, os ventiladores podem operar intermitentes (on – off), economizando energia e também água através da perda por evaporação.

Blow-down (Drenagem)
Blow-down é um termo utilizado para identificar a água que é drenada da bacia da torre de resfriamento visando reduzir o acúmulo de contaminantes na água circulante. Com a evaporação ocorre a concentração dos contaminantes da água, como os sólidos dissolvidos. Promovendo o dreno (blow-down) e adicionando água nova (make-up), o nível de sólidos dissolvidos na água pode ser mantido, reduzindo assim a formação de incrustação mineral e de outros contaminantes na torre, nos condensadores resfriadores e nos trocadores de calor do processo. Eficiência térmica, perfeita operação e vida da torre de resfriamento, são itens diretamente relacionados com a qualidade da água circulante na torre. A qualidade da água na torre depende da qualidade da água de make-up, do tratamento químico da água e da taxa de blow-down. 
A otimização do blow-down em conjunto com um tratamento de água adequado, representa a maior oportunidade para o aumento da eficiência da água. O blowdown pode ser controlado manualmente ou automaticamente por válvulas atuadas por temporizadores (timers) ou por medidores de condutividade (condutivímetro).

Perda por respingo
O termo “respingo” é usado para qualificar a perda da água, na forma de névoa, que é carregada pelo vento para fora da torre. Uma taxa típica de respingo é de 0,05% a 0,2% da vazão da torre. A redução no respingo através da instalação de venezianas ou eliminadores de gotas conserva água, retém químicos do tratamento de água no sistema e melhora a eficiência de operação.

Make-up (água de reposição)
Make-up é a água adicionada na torre de resfriamento destinada a repor a água perdida por evaporação, blow-down e respingo. O volume de água de make-up adicionado afeta diretamente a qualidade da água no sistema. A relação entre a qualidade da água de blowdown e a qualidade da água de make-up pode ser expressa como “ciclo de concentração” (Fig. 2). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O uso mais eficiente da água ocorre quando o ciclo de concentração aumenta e o blow-down diminui.

 

Balanço da material
Um simples balanço da água em um sistema de torre de resfriamento pode ser determinado se três dos quatro seguintes parâmetros forem conhecidos: make-up, evaporação, respingo e blow-down (Figura 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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