Definição da torre de resfriamento

Candela Rocío Barbisan
Engenharia Química

Uma torre de resfriamento/refrigeração é um tipo de trocador de calor direto no qual os fluidos que trocam energia estão em contato total entre si. Em geral, são projetados para resfriar a água, extraindo energia na forma de calor pela evaporação do água, formando vapor, portanto, em uma torre de resfriamento há transferência de calor e massa. Ou seja, a transferência de calor ocorre por mecanismo convectivo e transferência de vapor da água para o ar (que deixa a torre com alto percentual de umidade). Ali é produzida uma corrente de serviço muito utilizada na indústria, que é a “água de torre”.

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Uma torre de resfriamento é um equipamento sempre presente em termos de seus componentes e design. Consiste em um invólucro que envolve o enchimento ou os evaporadores, por onde a água circulará. Da mesma forma, existem um ou mais ventiladores, eles podem até se tornar pás, dependendo do tamanho e dos requisitos de resfriamento. Esses ventiladores são acionados por um motor. Em geral, o fluxo dentro da torre é contracorrente, isso implica que a água entra pela parte superior, é distribuída e entra em contato com o ar, que entra por baixo, induzindo sua circulação através dos ventiladores localizados na parte superior ou inferior, dependendo do tipo de torre.

Quando a água entra, ela o faz através de um sistema de distribuição com aspersores, de forma a distribuir eficientemente o fluido em seu interior. Para isso, existem canais abertos (geralmente GRP) ou placas de dispersão, que garantem a distribuição uniforme do fluido dentro do preenchimento. A água pode vir de um tanque ou de um circuito fechado, tendo sido previamente utilizada em um processo e redirecionada, após passar pela torre, para outro equipamento.

Quando a água cai, ela o faz através de um enchimento, que permite ampliar a área de contato e melhorar a transferência de calor. Portanto, existem muitos tipos de cargas, dependendo do tipo de água a ser tratada. Em geral, recomenda-se: enchimento laminar se o serviço for limpo ou água para uso industrial; preenchimento misto se a água puder conter vestígios de sólidos e preenchimento por respingos ao trabalhar com um serviço com altas probabilidades de entupimento, sólidos em suspensão, teor de óleos, gorduras, parafinas e/ou fibras. O material de preenchimento pode variar de madeira a PVC.

Os separadores de gotas em geral também são formados por chapas de PVC ou PP, o que minimiza as perdas de água por arraste. Os separadores de gotas também são conhecidos como eliminadores de orvalho, nome que deriva de sua função.

Tipos de torre dependendo do tiro

Existem três tipos de torres: tiragem natural, tiragem induzida, tiragem forçada ou torre de resfriamento de fluxo cruzado. Como o próprio nome indica, cada caso é facilmente identificável.

No primeiro caso, diz-se que a torre tem tiragem natural quando não possui ventiladores ou pás, pois, pela simples diferença da densidade do ar, o ar úmido saindo da torre e absorvendo a umidade da água é mais denso que o ar mais frio, o ar atmosfera. É o caso das torres das usinas termelétricas, onde os tamanhos para atingir o resfriamento desejado são altos e exigem grandes vazões de água.

Quando a torre de resfriamento é de tiragem induzida, um ventilador é colocado na parte superior, que induz a corrente de ar fluir do fundo, através do recheio, entrando em contato com a água e deixando como ar saturado no fundo superior. É o típico modelo de torre por ser considerado o mais eficiente em termos de design.

As torres de tiragem forçada localizam o ventilador na parte inferior. O ar funciona contra a corrente, pois o ventilador induz sua saída pela parte superior. A água, como no caso da tiragem induzida, entra pela parte superior através dos distribuidores e desce para o fundo, onde é recolhida.

Por fim, as torres de fluxo cruzado funcionam com fluxo perpendicular entre os fluxos. A água entra pela parte superior e é coletada na parte inferior da torre, enquanto o ar entra horizontalmente e atravessa a água perpendicularmente.