A Atividade Constextualizada Termodinâmica Avançada

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CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA

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RENATO DA SILVA ALMEIDA E ALMEIDA

ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA

TERMODINÂMICA AVANÇADA

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Salvador-BA

2023

Renato da Silva Almeida e Almeida

PROCESSOS UTILIZADOS EM TORRES DE RESFRIAMENTO

Uma torre de resfriamento, como o nome sugere, tem função de realizar o resfriamento durante os processos produtivos industriais. Sendo ela a responsável por realizar a remoção do calor, realizando a transferência do calor residual para a atmosfera. Ela é utilizada para alterar a temperatura da água que circula nos equipamentos durante a produção, sendo encontrada em diversos segmentos industriais, como por exemplo em indústrias químicas, alimentícias, refinarias de petróleo, hospitais, estações de energias, dentre outros. Uma torre de resfriamento pode ser utilizada também para aumentar o desempenho do maquinário e reduzir o tempo gasto no processo produtivo.

Podemos classificar as torres de resfriamento em 3 tipos de sistemas:

1. Sistema aberto:
   

Nesse sistema a torre de resfriamento de circuito aberto acontece por meio do bombeamento da água quente para o alto da torre, sendo distribuída por meio de bicos aspersores, formando gotas de água. Essas gotas caem sobre os enchimentos de contato e possibilitam maior contato com o ar frio, no contrafluxo, realizando a dissipação do calor pelo ar e em sua maior parte pela evaporação de água. Este tipo de torre de resfriamento é configurado para a implantação em locais que possuam uma grande disponibilidade de água. O sistema aberto apresenta uma inviabilidade prática para a realização de tratamentos preventivos de água, o que ocasiona em um alto índice de descarte de água ainda aquecida no ambiente.


Ilustração de uma torre de resfriamento de sistema aberto:

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1. Sistema fechado:

Nesse tipo de sistema as torres de resfriamento com circuito fechado realizam a troca de calor de forma indireta, onde a água passa pela torre dentro de dutos para que seja realizado o resfriamento da mesma. Pode ser utilizada água ou fluído de resfriamento como fluído de trabalho. É utilizada principalmente quando é necessário controle de temperatura. Fazendo uma comparação entre o sistema fechado com o sistema aberto notamos uma diferença importante onde este sistema necessita de um investimento inicial para implementação maior, além de ser limitado para grandes vazões, porém a perda de água através da evaporação é consideravelmente menor, oferecendo também um controle de temperaturas menores e possibilidade de tratamento preventivo para possíveis problemas relacionados e ocasionados pela água. A torre de resfriamento de sistema fechado é indicada em procedimentos industriais nos quais não é permitido ocorrer mistura da água com o ambiente externo, devido à necessidade de conservação de suas características. Possui também pequenas passagens de águas difíceis de limpar, as quais incrustariam se recebessem água de uma torre de resfriamento tradicional. Por fim, podemos afirmar que ela possui vantagens como, menor consumo de água e conservação da qualidade do fluxo, isentando-o de incrustações e qualquer tipo de contaminação externa.

Ilustração de uma torre de resfriamento de sistema fechado:
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1. Sistema semi-aberto:

Este tipo de circuito oferece a possibilidade de utilização em plantas que necessitam de resfriamento para grandes vazões de circulação, apresenta também ponto positivo por utilizar uma baixa quantidade de água e possuir a possibilidade para tratamentos preventivos para problemas ocasionados pela água. É o tipo de sistema mais empregado e onde ocorrem os maiores problemas com respeito à água de resfriamento, pois geralmente a água quente é passada através de uma torre de resfriamento que remove calor por meio de evaporação parcial da água em circulação. Devido à evaporação, as impurezas não voláteis presentes na água de reposição são concentradas. Para evitar que alguns constituintes atinjam valores excessivos, parte da água de circulação deve ser removida do sistema, de modo a permitir a reposição com “água fresca” que contém menor teor de impurezas. Além das perdas por evaporação e descargas, existe a perda por arraste nas torres, decorrentes de respingos da distribuição da água em gotículas pequenas.