Resfriamento Evaporativo de Ar

Material cedido pela Basenge

1-O QUE : Genericamente, resfriamento evaporativo ocorre quando algum meio ou produto cede calor para que a gua evapore. A evaporao de um produtoqualquer um processo endotrmico, isto , demanda calor para se realizar. Esta transferncia de calor pode ser forada (quando fornecemos o calor)ou induzida (quando criamos condies para que o produto retire calor do meio). Um exemplo bastante conhecido de resfriamento evaporativo a Torrede Resfriamento, pois nela uma parcela de gua induzida a evaporar, retirando calor da gua remanescente, que se resfria por ceder este calor. No resfriamento evaporativo de ar, o mesmo princpio utilizado: o ar cede energia (calor) para que a gua evapore, resultando numa corrente de ar maisfria sada do resfriador. A maneira como induzimos esta troca de calor est melhor explicada no item 4 abaixo.

2-HISTRIA:

Na verdade, o homem j utiliza o resfriamento evaporativo h muito tempo. Afrescos do antigo Egito (2500 AC) mostram escravos abanando jarros (deparedes porosas) com gua, para resfriar o contedo. Isto feito ainda hoje em dia (sem os escravos, claro) nos filtros e bilhas de barro cozido. Uma frao da gua armazenada evapora atravs da parededo vaso, resfriando o lquido remanescente. Na Roma antiga e na Idade Mdia, reservatrios de gua com paredes umidificadas foram utilizados. A genialidade de Leonardo Da Vinci levou-o aidealizar um resfriador evaporativo em forma de roda dgua.

3- EXEMPLOS PRXIMOS:

Embora nem sempre nos demos conta, com alguma freqncia sentimos os efeitos do resfriamento evaporativo:

-Quando nos aproximamos de uma cachoeira e notamos o ar mais fresco;-Quando samos de uma piscina (deixamos a gua, que est mais fria e entramos em contato com o ar, que est mais quente) e temos aquela

sensao de frio;-Quando terminamos de lavar as mos e as abanamos, sentindo-as esfriarem;-Quando, num dia quente, acontece uma Chuva de Vero e observamos a quase instantnea queda da temperatura;-A Temperatura de Bulbo mido (TBU) que lida num termmetro com o bulbo envolvido por uma gaze mida, a temperatura mais baixa que o ar

ambiente pode assumir no local, e corresponde condio de ar saturado obtida pela evaporao da gua na regio junto ao bulbo.

Muitos outros exemplos podem ser citados, mas acreditamos que o nosso leitor j tenha compreendido a idia do RESFRIAMENTO EVAPORATIVO. simples, mas no custa enfatizar que com ele que a Terra controla a temperatura sobre sua superfcie.

4-O PRINCPIO:

O ar atmosfrico uma mistura de ar seco e vapor de gua. Para uma dada condio de temperatura e presso esta mistura tem capacidade de conteruma quantidade mxima de vapor dgua (ar saturado = 100% de umidade relativa ou 100% UR). Na prtica esta condio de ar saturado s observada durante e logo aps uma chuva. Normalmente o ar encontra-se insaturado (UR

7-REDUO DE TEMPERATURA:

De acordo com o j exposto, sabemos que a reduo de temperatura ser tanto maior quanto menor for a umidade relativa do ar captado pois, assimsendo, para uma mesma temperatura na entrada do resfriador, podemos ter diferentes temperaturas de sada conforme varie a umidade relativa do ar naentrada. A Tabela de Reduo de Temperatura por Meio do Sistema de Resfriamento Evaporativo em anexo apresenta os valores obtidos paraequipamento com colmeias de umidificao. Para equipamentos corretamente projetados e fabricados, duas regras prticas podem ser adotadas para se saber as temperaturas a serem atingidas emuma determinada regio.

A- A temperatura do ar resfriado ser 1C acima da temperatura de bulbo mido(TBU) do ar captado.

B- A temperatura do ar resfriado ser 2C abaixo da temperatura de sada da gua de uma torre de resfriamento eventualmente existente no local(desde que esta esteja operando corretamente).

Um fato muito importante a ser observado que a umidade relativa varia ao longo de um dia normal. Tendo em vista que a umidade absoluta (gramas devapor de gua/kg ar seco) no se altera muito ao longo do dia, a menos que ocorram chuvas ou se esteja prximo a regies cobertas por gua (mar,rios, represas, etc.), a umidade relativa vai variar inversamente com a temperatura. Assim, quanto mais quente o perodo do dia, menor a umidaderelativa e melhor o desempenho do resfriamento evaporativo.

As curvas "PERFORMANCE PADRO EM DIA TPICO DE VERO" em anexo mostram as temperatura resultantes do sistema evaporativo em um diatpico de vero em funo do ar captado, para diferentes condies climticas.

CONDIES PARA INSTALAES:

8.1- RENOVAO DE AR:

Logo aps passar por um sistema de resfriamento evaporativo, a ar tem sua umidade relativa elevada para nveis prximos saturao. Ao adentrar oambiente este ar se aquece, abatendo as cargas trmicas existentes no local e reduzindo a UR sem, no entanto, voltar aos nveis originais (antes doresfriamento). Caso recirculemos este ar pelo resfriador, a eficincia ser menor a cada nova passagem, tendendo a ser nula aps poucas recirculaes.Teramos ento uma situao de temperatura e umidade elevadas, o que muito desconfortvel.

Assim sendo, a condio fundamental de renovao total do ar.

8.2- EXAUSTO E ABERTURAS:

Como num processo de ventilao comum, a renovao total do ar implica em exausto ou aberturas compatveis com a vazo de ar admitida. Assimsendo, portas, janelas, frestas ou exaustores so, via de regra, bem-vindos. H apenas a necessidade de se verificar a disposio das mesmas para seotimizar a circulao do ar por todo o ambiente.

8.3- ISOLAMENTO TRMICO:

Este um item que, se existente, sempre auxilia. Para instalaes novas, entretanto, dispensvel, ao contrrio de sistemas de climatizao por arcondicionado tradicional. Ocorre que os custos de instalao e de operao dos sistemas evaporativos so to mais baixos do que os do ar condicionado,que resulta bem mais barato aumentar a capacidade do sistema evaporativo projetado, do que isolar telhados e paredes. De fato, j nos defrontamos com casos em que s o custo do isolamento trmico de determinado ambiente era maior do que o do sistema deresfriamento instalado. Ademais, a operao destes ltimos envolve apenas os insufladores e/ou exaustores e as bombas de circulao ou asperso de gua, o que significaalgo em torno de 1/10 da potncia consumida por um sistema de ar condicionado tradicional equivalente.

8.4- QUALIDADE DA GUA:

Como regra geral, recomendvel a utilizao de gua potvel na alimentao dos resfriadores evaporativos.gua com altos teores de minerais, principalmente clcio (gua dura), deve ser evitada pois a concentrao dos slidos solveis tende a aumentar coma evaporao (s gua pura evapora) e, a partir de certo ponto, haver supersaturao e precipitao dos minerais. Isto pode ser notado pela formaode depsitos na superfcie da colmeia ou manta.Caso seja necessrio utilizar este tipo de gua, necessrio manter uma purga contnua (bleed-off) de modo a evitar o crescimento da incrustao.gua com carncia de minerais, por outro lado, tende a compensar esta carncia captando minerais das colmeias, enfraquecendo a resina enrijecedora.Com relao ao PH, o ideal situa-se em 7 a 8, sendo aceitveis valores entre 6 e 9.

8.5- TRATAMENTO DA GUA:

Tendo em vista que o ar lavado ao passar pelo BEC, as partculas dele removidas tendem a se agregar no elemento umidificador e desteserem carregadas pela gua para o reservatrio. Entre estas partculas esto fungos, bactrias, algas, etc., as quais, em meio mido, podem proliferar. Quando em operao esta proliferao bastante reduzida pela aerao da gua e pela ao do oxignio como oxidante dos microorganismos. Quandoparado, no entanto, pode ocorrer o crescimento de colnias que podero gerar odores desagradveis na prxima partida do equipamento.

Para evitar que isto ocorra, algumas providncias devem ser tomadas, a saber:

A- Clorao da gua no reservatrio com pedras de cloro; B- Purga contnua atravs de dreno, regulvel de acordo com a sujidade do ar captado; C- Drenagem e limpeza peridicas do reservatrio para eliminar sujeira acumulada; D- Quando for desligar o equipamento, desligar primeiro a bomba e deixar o ventilador funcionando at secar o elemento (de 10 a 30 minutos, conformea umidade do ar captado); caso o equipamento fique desligado por muito tempo, um final de semana por exemplo, esgotar o reservatrio e tornar aench-lo quando for relig-lo.

9-APLICAES:

Considerando-se que o ar disponibilizado :

100% renovado, Resfriado, Umidificado, Filtrado e limpo (para equipamentos com mantas ou colmeias),

De baixo custo de instalao, De baixo custo operacional,

Temos que o sistema evaporativo tem aplicao em quase todo tipo de ambiente, com uma gama de utilizaes muito mais abrangente do que o arcondicionado e a ventilao tradicionais. Assim sendo, de pequenos a grandes espaos, de reas pouco povoadas a grandes adensamentos, de locais com baixa carga trmica a grandesgeradores de calor, de reas de lazer a locais de trabalho, todos podem se beneficiar das vantagens do resfriamento evaporativo.

H ainda aqueles ambientes em que a manuteno de elevada umidade relativa requisito das condies do processo industrial. Em tais ambientes,dependendo da umidade desejada, pode ser utilizada renovao de ar total, parcial ou mesmo nula.

Como exemplo, citamos abaixo algumas das inmeras aplicaes possveis:

- Academias de ginstica - Fundies

- Aeroportos - Galpes em geral

- Ambiente industriais em geral - Galvanoplastia

- reas comuns de shoppings - Ginsios de esportes

- Auditrios - Granjas

- Avirios - Igrejas

- Bancos - Incubatrios

- Bares - Indstrias txteis

- Bingos - Indstrias de celulose e papel

- Boates - Jardins de inverno

- Boliches - Lavanderias

- Cabines de pintura - Leiles

- Cabines de subestaes - Lojas

- Cmaras de fermentao - Mercados e mercearias

- Cmaras resfriadas - Oficinas

- Casas de espetculos - Parques temticos

- Cinemas - Praas de alimentao

- Cozinhas industriais - Restaurantes

- Criatrios de animais em geral - Refeitrios industriais

- Depsitos - Salas de controle

- Escolas - Salas de mquinas em geral

- Escritrios - Supermercados

- Estaes de metr - Templos

- Estufas p/plantas, cogumelos, hortifrut, etc - Terminais ferrovirios e rodov

- Feiras e convenes

10-SELECIONAMENTO:

Existem 2 mtodos bsicos para dimensionamento do sistema de resfriamento evaporativo, a saber:

O Mtodo por Clculo de Carga Trmica, que mais preciso, porm envolve levantamento mais correto das condies do ambiente, tais como potnciasconsumidas, transmisso de calor por conduo e radiao, nmero de pessoas, iluminao, calor dissipado por mquinas, etc. O Mtodo das Renovaes de Ar, que mais emprico e demanda, por sua vez, alguma experincia na avaliao das condies.

A) MTODO POR CLCULO DE CARGA TRMICA

1-Calcular a carga trmica total do ambiente a ser atendido; 2-Determinar a temperatura de bulbo seco, a temperatura de bulbo e a umidade relativa do local da instalao; 3-Determinar a temperatura de sada do ar do resfriador (temperatura resultante) conforme Tabela de Reduo de Temperatura por meio do Sistema deResfriamento Evaporativo acima.

Nesta tabela entrar com a temperatura externa (temperatura do bulbo seco) e com a umidade relativa; 4-Determinar a temperatura requerida do ambiente a ser atendido. Normalmente de 3C a 5C acima da temperatura de sada do ar do resfriador;

B) MTODO DAS RENOVAES DE AR

1-Determinar a temperatura de bulbo mido do local de instalao; 2-Determinar se a carga trmica gerada internamente normal ou alta;

Obs.: . Carga trmica alta: locais com fornos, estufas, mquinas de solda, maaricos, fundies, caldeiras, cozinhas industriais ou grande ocupaohumana. . Carga trmica normal: escritrios, lojas com baixa ocupao, fbricas com baixa gerao de calor.

3-Determinar o grau de isolamento do ambiente ao calor externo (radiao solar); Obs.: . Ambiente exposto: Telhado de zinco ou fibrocimento; grandes reas envidraadas; telhado translcido; paredes de alumnio ou fibrocimento. . Ambiente isolado: Telhado isolado termicamente; forro falso; paredes de alvenaria ou com pouca incidncia de radiao solar.

4-Determinar o nmero de trocas de ar requeridas por hora para o ambiente em questo, atravs da tabela abaixo:

5-Determinar o volume do ambiente;

VAR = W x L x H

VAMB = Volume do ambiente (m)

W = Largura do ambiente(m)

L = Comprimento do ambiente (m)

H = Altura abaixo do duto de insuflamento de ar (m)

Obs.: Os dutos devem ser instalados no mximo a m de altura, de preferncia a 3,5m.

6-Calcular a vazo de ar requerida para o ambiente.

VAR = VAMB . NTROCAS

VAR = Vazo de ar (m/h)

VAMB = Volume do ambiente (m)

NTROCAS = Nmero de trocas de ar (trocas/h)

Os dois mtodos acima permitem um bom estudo do sistema a ser implantado. No dispensam no entanto, a consulta a fornecedores qualificados queanalisem, orientem, esclaream e assumam a responsabilidade no s mecnica dos equipamentos, mas tambm pela performance da instalao.