O controle da temperatura é uma prática essencial para a indústria. Isso porque, grande parte dos processos industriais, independente do segmento de mercado, gera calor em suas atividades, sendo necessário realizar a gestão da temperatura tanto para evitar danos aos processos, como para reduzir custos. 

Nesse contexto, os sistemas de resfriamento possuem um papel crucial para a indústria. "Ainda que pouco reconhecidos, os sistemas de resfriamento estão presentes em toda a indústria. Quase todos os processos na indústria de transformação são, ou geradores de calor, ou requerem a injeção de calor. Posteriormente, este calor deve ser retirado e daí a necessidade de um sistema de resfriamento.", explica o gerente de vendas da WMF Solutions, Atilio Zottich.

Mais do que uma etapa do processo industrial, os sistemas de resfriamento oferecem benefícios importantes para o funcionamento das indústrias. "Muitos dos processos industriais em si requerem um controle estrito de temperatura em uma determinada parte do processo (reações exotérmicas ou lácteas, por exemplo). Além disto, um sistema de troca térmica, quando bem operado e controlado, aproveita ao máximo a transformação da energia térmica em outros tipos de energia. Por consequência, melhora (indiretamente) a produtividade além de reduzir custos operacionais (manutenções não programadas, por exemplo)", afirma o diretor comercial da América Latina da Amiad, Leonardo Queiroz. Para realizar esse controle de temperatura, o mercado conta com sistemas de troca térmica como as torres de resfriamento e os chillers. 

Utilizadas em todo o mundo, as torres de resfriamento são equipamentos desenvolvidos para resfriar uma quantidade de água que já foi utilizada como meio de remover energia térmica em processos ou sistemas industriais. Estes circuitos para resfriamento da água são usados nos casos onde é impossível utilizar água fresca para refrigeração. "Torres de resfriamento são circuitos fechados no quais buscam resfriar a água pelos fenômenos de convecção natural e forçada", explica Leonardo. 

As torres de resfriamento funcionam da seguinte forma: o fluido é resfriado pela troca térmica entre o líquido e o ar que passa dentro da torre de resfriamento. No topo da torre há uma sucessão de placas metálicas com caminhos uniformes e sinuosos, que é conhecida como "recheio". Esse "recheio" permite que a energia calorífica da água seja transferida para as placas, proporcionando o resfriamento do fluido. "A água quente (em geral 35 – 40°C) ingressa em um leito no topo da torre, denominado ‘recheio’. A resistência que a água sofre durante a percolação do ‘recheio’ no leito gera uma perda de carga reduzindo a velocidade de ingresso da água. Esta percolação permite que a energia calorífica seja transferida para as placas metálicas (convecção natural). Além disto, as torres de resfriamento possuem ventiladores no topo para gerar uma pressão negativa no sistema e por consequência evaporar a água (convecção forçada). Em geral a água é resfriada para 22 até 25°C, sendo bombeada novamente ao processo. As perdas por evaporação são repostas pela água de make-up", conta Leonardo.

Dentre as principais vantagens, das torres de resfriamento pode-se destacar o fato de que elas são sistemas modulares, capazes de trabalhar com qualquer tipo de vazão, além de serem relativamente econômicos (custo de investimento) quando comparado com outros sistemas de troca térmica. Já em relação às desvantagens, está o fato de que as torres estão expostas a contaminantes (particulados presentes no ar), e em geral requer constante dosagem de químicos (dispersantes, anti-incrustrantes, etc.), o que por consequência gera um custo operacional.

Os chillers são basicamente resfriadores de água. "Os chillers são concebidos como radiadores, que são refrigerados a ar refrigerado a água. Chillers refrigerados a ar precisam menos manutenção do que os chillers refrigerados a água, enquanto o último consome menos energia do que o anterior", diz Leonardo. 

A eficiência de uma troca térmica é proporcional à diferença de temperatura entre os dois fluidos (o quente e o frio).  Na utilização de torres de resfriamento, o fluido frio é o ar ambiente. "Isto limita bastante a quantidade de calor removido, o que leva as torres de resfriamento a terem grandes dimensões e trabalharem com grandes volumes de água", indica Atilio.  Os chillers por outro lado, utilizam um fluido intermediário entre aquele que irá ser resfriado e o ar ambiente.  "Este fluido refrigerante pode ser qualquer fluido capaz de suportar grandes variações de temperatura quando comprimido ou expandido. Estas grandes diferenças de temperatura fazem com que os chillers sejam de menor tamanho e ainda consigam trabalhar com grandes reduções de temperaturas", conta o gerente de vendas da WMF Solutions. 

A principal diferença entre as torres de resfriamento e os chillers está na quantidade de energia consumida para gerar a refrigeração.  "Para pequenas quantidades de calor a remover, torres de resfriamento representam um custo de instalação e operação muito alto. Chillers, pelo outro lado, são de fácil instalação e um razoavelmente baixo consumo de energia. Se, entretanto, caminhamos para volumes maiores de calor, é possível verificar-se que a equação inverte-se; chillers são menos eficientes e mais custosos para instalar e operar", garante Atilio. 

Nas torres de resfriamento existem dois tipos de processo de filtração. Um deles é a filtração lateral, na qual 5 a 15% da vazão do sistema é desviada para recirculação na bacia, fazendo o controle dos sólidos em suspensão. "A vazão é determinada pela curva da bomba que retorna a água para o processo", indica Leonardo. 

O outro processo é a filtração total da corrente, que é muito comumente utilizado nos processos siderúrgicos no qual deve-se proteger selos de bombas, trocadores de calor e bocais de aspersão.

Em geral utilizam-se filtros bag ou autolimpantes para as torres de resfriamento. "Ambos tecnicamente atendem o requisito recomendado de filtrar as partículas em suspensão do sistema. Deve-se mencionar que 85 a 90% dos problemas ocasionados nos circuitos das torres são especificamente atrelados aos sólidos em suspensão", destaca Leonardo. 

Os filtros autolimpantes, como o próprio nome já diz, realizam uma limpeza no sistema. No filtro autolimpante, o fluido que será filtrado e transportado por meio de um elemento filtrante. Assim, todas as partículas presentes nesse fluido ficam retidas no elemento filtrante, de maneira que o fluido em questão é liberado já totalmente filtrado. As partículas no elemento filtrante acumulam-se no interior do filtro, dificultando a passagem do fluido. Nesse momento, é acionado o mecanismo de autolimpeza do filtro. "Os graus de filtração recomendados para uma torre variam de 80 a 130 micra. A principal vantagem do filtro autolimpante é que o mesmo trabalha de maneira independente reduzindo a ação do operador em campo (custos de manutenção)", diz Leonardo.

Já o filtro bag é formado por três componentes principais: o vaso de pressão, o cesto suporte e a bolsa. No filtro bag o fluido é introduzido de forma pressurizada na parte superior da bolsa suportada pelo cesto, assegurado uma distribuição completa e uniforme do líquido pela superfície interna da bolsa. Os resíduos sólidos ficam retidos na bolsa filtrante e o líquido limpo flui pela saída da carcaça.

O processo de filtração é fundamental para os sistemas de troca térmica. "São aplicados filtros simples, para água, porém se não utilizados, haverá deterioração da qualidade da água, levando a redução de desempenho do sistema de refrigeração", alerta Atilio. 

Além dos filtros autolimpantes e bag, os sistemas de resfriamento utilizam outros filtros que são amplamente utilizados no tratamento de água como o filtro separador centrífugo (que realiza a filtragem pelo processo de centrifugação utilizando a velocidade da água), filtro de areia (na qual os sólidos são retidos entre os grãos de areia) e filtro cesto (constituído por um tubo com conexões alinhadas e um filtro em forma de cesto para retenção de sólidos diversos). 

Apesar de ser muito importante, o mercado de sistemas de resfriamento no Brasil ainda não explorou todo o seu potencial. De acordo com os entrevistados da revista Meio Filtrante, o setor precisa analisar os estudos de viabilidade econômica e investir em conhecimento técnico sobre os sistemas de troca térmica. "O mercado de sistema de resfriamento vem tratando das soluções convencionais. A utilização de sistemas que geram refrigeração a partir de calor ainda é incipiente no Brasil. Existem diversos estudos sobre a viabilidade econômica de geração de aquecimento e resfriamento a partir de redes de gás natural ou GLP, onde o excedente de energia é transformado em energia elétrica. Quando olhamos o mercado de alimentos, por exemplo, onde é possível gerar a refrigeração necessária a partir dos resíduos gerados pelas granjas, identificamos um potencial enorme para o mercado de sistemas de resfriamento por absorção", afirma Atilio. 

Leonardo chama atenção para a necessidade de capacitar os técnicos de manutenção desses sistemas. "É um mercado que necessita de muita educação, visto que praticamente toda indústria utiliza torres de resfriamento, porém poucos técnicos de manutenção entendem a real necessidade de realizar um controle da água da torre, muitas das vezes por ser um mercado viciado em tratamento químico". 

Para atender às demandas desse mercado, a WMF Solutions oferece sistemas integrados de geração de aquecimento e refrigeração a partir de linhas disponíveis de GLP ou GLN.  "Também oferecemos soluções para a geração de biogás e/ou syngas. Estes sistemas mostram-se mais viáveis quanto maior for à necessidade do cliente de sistemas de refrigeração ou aquecimento", indica Atilio. 

Já a Amiad disponibiliza filtros autolimpantes de disco e telas, que são fundamentais para os sistemas de resfriamento. Ambos os sistemas são modulares. Os filtros de disco (série Spin Klin, Arkal) são amplamente aplicados e possuem como principal vantagem o fato de gerar uma filtração de profundidade, promovendo uma retenção maior de partículas. Já os filtros de tela (série EBS) são capazes de trabalhar com altas vazões em áreas limitadas para instalação. 

Amiad: www.amiad.com