A Torre de Resfriamento

[pic 1]

Torre de Resfriamento

Disciplina: Máquinas Térmicas

Grupo: João Vitor, Marcel, Maria Lara, Rodrigo, Vinícius e Wellington

3° Período

Angra dos Reis

2018

---

Introdução

        Em muitos sistemas de refrigeração, ar condicionado ou processos industriais, gera-se calor que deve ser extraído e dissipado. Geralmente utiliza-se água como elemento de resfriamento.

        Se existe água disponível em quantidade suficiente e temperatura adequada, sem problemas econômicos ou ecológicos, basta utilizá-la de maneira contínua retirando, por exemplo, de um rio. Se esta solução não for possível ou for inviável economicamente ou ecologicamente, o procedimento mais comum é empregar uma torre de resfriamento que permite através da evaporação de uma pequena quantidade de água, transmitir calor para o ar de forma que água possa ser empregada novamente para resfriamento, devendo-se repor ao circuito apenas a parte de água perdida por evaporação. Assim, uma torre de resfriamento é uma instalação para resfriamento de água através do contato com o ar atmosférico, como mostra a Figura 1.

[pic 2]

Figura 1: Ilustração simplificada de uma Torre de Resfriamento.

[pic 3]

Figura 2: Instalação com torre de resfriamento.

Surgimento das Torres de Resfriamento

        Foram criadas no século 19, a partir do desenvolvimento de condensadores para uso com o motor a vapor. Primeiramente foram posicionadas nos telhados de edifícios ou estruturas de free-standing, fornecido com ar por ventiladores ou dependendo do fluxo de ar natural.

[pic 4]

Figura 3: Primeiras Torres de Resfriamento.

[pic 5]

Figura 4: Primeiras Torres de Resfriamento.

Evolução das Torres de Resfriamento

- Construção da primeira torre hiperbolóide, em 1918, por Frederik Van Iterson e Gerard Kuypers;

- Implantada a primeira torre de resfriamento, no ano de 1924, no Reino Unido.

[pic 6]

Figura 5: Torre Hiperbolóide

[pic 7]

Figura 6: Evolução das torres.

Tipos de Torres de Resfriamento

        Os métodos para expor a água à corrente de ar são numerosos, tendo cada um suas vantagens específicas que devem ser consideradas de acordo com a aplicação e o rendimento requerido em cada caso.

        Uma primeira classificação pode ser feita em função da forma com que a água é distribuída para se obter um bom contato com o ar ascendente. Existem dois métodos básicos: estender a água em finas camadas sobre superfícies ou produzir gotas através do choque da água em sua queda.

[pic 8]

Figura 7: Sistemas de distribuição de água.

        Uma segunda classificação é a que se baseia no fluxo relativo entre as correntes de água e ar. De acordo com esse critério tem-se:

- Torres de fluxo em contracorrente;

- Torres de fluxo cruzado.

[pic 9]

Figura 8: Relação entre os fluxos de água e ar.

Aplicações Comuns

        A torre de resfriamento é utilizada em sistemas de condicionamento de ar industrial, em grandes fábricas e outros edifícios que fazem uso de muito calor e energia, e precisam ser arrefecidos. 

        As aplicações mais comuns incluem o resfriamento da água que circula nas refinarias de petróleo, indústrias químicas, estações de energia, refrigeração do edifício, entre outros, como: papel e celulose e indústrias e estabelecimento de diversos segmentos

• ESTAÇÕES DE ENERGIA:

[pic 10]

Figura 9: Usina movida a carvão, em Heilbronn, na Alemanha.

[pic 11]

Figura 10: Usina movida a carvão, usina Scherer nos EUA.

USINA NUCLEAR:

        Qualquer usina de geração de energia de grande potência realizará trocas de calor em grande quantidade e precisará de grandes torres de resfriamento. A fumaça que surge dessas torres de resfriamento é apenas vapor d’água.

        No núcleo do reator, os átomos de urânio são divididos em uma reação em cadeia, desacelerada com barras de controle. A reação em cadeia libera raios gama, que geram calor de alta energia que, por sua vez, aquece a água. A água quente radioativa percorre uma tubulação por onde passa a água fria, formando vapor que, por sua vez, faz funcionar uma turbina geradora de eletricidade. O calor residual, na forma de vapor, é liberado da torre de resfriamento.

[pic 12]

Figura 11: Esquema ilustrativo de uma usina nuclear.

        A torre de resfriamento é o local onde a água quente que sai do condensador é direcionada a fim de realizar trocas térmicas com o para dissipar o calor absorvido no condensador. Note que a água que é direcionada ao condensador não entra em contado direto com o vapor, sendo utilizada somente para resfriamento.

• REFINARIAS DE PETRÓLEO:

        Dentre os principais sistemas consumidores de água em uma refinaria de petróleo destaca-se o sistema de resfriamento, com suas torres de resfriamento. Neste tipo de indústria, a água é utilizada como fluido de troca térmica (resfriamento e aquecimento).

        Em refinarias americanas foi observada a seguinte distribuição no uso da água captada para resfriamento em 60 a 70%. Segundo Petrobrás, nas refinarias brasileiras, a água captada é utilizada para os serviços de resfriamento (de produtos e máquinas), entre outros.

        Pode-se verificar que os grandes consumidores em uma refinaria de petróleo são os sistemas de água para resfriamento e geração de vapor em torres de resfriamento.

[pic 13]

Figura 12: Torre de Resfriamento em refinaria de petróleo.