Por décadas, a torres de resfriamento evaporativa de circuito aberto tem sido a solução padrão da indústria para a rejeição de grandes cargas térmicas. Sua eficácia baseia-se em um princípio físico robusto: a transferência de calor latente. É um método altamente eficiente em termos de capacidade de resfriamento.
No entanto, essa eficiência térmica é indissociável de um alto consumo de água. Em um cenário de crescente pressão por sustentabilidade e controle de custos operacionais, o volume de água demandado
por esta tecnologia exige uma análise cuidadosa.
O alto consumo de água não é um defeito, mas sim uma característica inerente ao processo. Este consumo se manifesta em dois mecanismos principais: a evaporação e a purga.
Evaporação: O Princípio Físico de Resfriamento
A principal contribuição do resfriamento se dá pela evaporação de parte da água que recircula na torre, na qual ocorre a transferência de massa da fase líquida (água) para gasosa (ar), causando a redução da temperatura da água que escoa ao longo da torres. Isso ocorre porque a água, para evaporar, precisa de calor latente, que é retirado da própria água que escoa pela torres. (Cortinovis, G.; Song, T.).
Este processo remove o calor do sistema, mas a água que se evapora deve ser continuamente reposta.
A perda de água por evaporação é diretamente proporcional à carga térmica (calor) rejeitada pelo sistema. O cálculo é feito com base na energia (calor) necessária para evaporar a água.
Purga: A Necessidade de Controle dos Parâmetros da Água
A água evapora, mas os sais e minerais dissolvidos (sólidos totais dissolvidos – TDS) permanecem e se concentram no reservatório. Se essa concentração atingir níveis críticos, pode causar incrustação, corrosão e danos severos ao sistema.
Para evitar isso, é obrigatória a purga: a drenagem periódica de parte da água concentrada, que é substituída por água de reposição limpa.
O quanto se deve drenar dependerá da qualidade da água de reposição e dos parâmetros recomendados para operação da torre, o que definirá o Ciclo de Concentração.
Outras Perdas e Custos
Além das necessidades de reposição de água apresentadas acima, há também a perda por arraste, que está relacionada ao projeto do “recheio” da torre e do ventilador. Quando não são bem dimensionados, com vazão de ar muito alta, podem causar arraste de gotículas de água não evaporadas, que resulta em queda do rendimento da torre (não ocorre a troca térmica) e desperdício de água.
Deve ser dada atenção também ao controle microbiológico de uma torre, que pode ser uma fonte de criação e propagação de microrganismos como a Legionella pneumophila, por exemplo.
Por fim, como todo equipamento de troca térmica, deve possuir um plano de manutenção periódica para garantir a integridade e efetividade da superfície de troca térmica.
Conclusão
A figura abaixo apresenta um resumo do que foi apresentado até aqui, com alguns valores de referência.
Vale destacar que o consumo de água NÃO é um defeito do equipamento e sim parte inerente do seu processo de resfriamento. Já o consumo excessivo pode ser um indicador de que algo não está correto com o equipamento.
Em breve postaremos alternativas para redução do consumo de água no processo de resfriamento de água.
Gostaria de identificar oportunidades de redução de consumo de água? Entre em contato com um dos nossos especialistas.
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