Resfriamento Evaporativo

Resfriamento EvaporativoAhmed OuidirElias Antonio Coelho MarochioFabio Passos de Tassis

Gustavo Fernandes LimaRodolpho Toniato CortelettiSara de Oliveira MartinsNOMESSUMRIOConceitos iniciaisIntroduoDefinio e conceitosHistriaExemplos naturaisAplicaes do resfriamento evaporativoTipos de sistemas evaporativosSistemas de resfriamento evaporativo diretoSistemas de resfriamento evaporativo indiretoClimatizadores de arExemplos de instalaesReferncias

CONCEITOS INICIAISTemperatura de bulbo seco Temperatura indicada por um termmetro comum;

Temperatura de bulbo midoTemperatura indicada por um termmetro cujo bulbo est envolto por um pavio molhado;

Umidade absoluta Massa de vapor d'gua por unidade de massa de ar seco;

Umidade relativa Relao entre a presso parcial do vapor d'gua e a presso de saturao do vapor na mesma temperatura.

CARTA PSICROMTRICAINTRODUOO fenmeno do resfriamento evaporativo utilizado em vrios tipos de aplicaesTorres de resfriamento de gua;Lavadores de ar;Condensadores evaporativos;Resfriadores de lquidos; Amenizar a temperatura em ambientes onde existe grande gerao de calor.

No Brasil, pouco utilizado para promover o conforto trmico humano.

um fenmeno que ocorre quando algum meio ou produto cede calor para que a gua evaporeO processo de evaporao da gua endotrmico;Consequente resfriamento do meio.

Quando a temperatura da gua mais baixa do que a temperatura de bulbo mido do ar, ela se evapora Diminuio da temperatura de bulbo seco do ar devido transformao de calor sensvel em calor latente;

DEFINIO E CONCEITOS

DEFINIO E CONCEITOSA reduo de temperatura obtida com o resfriamento evaporativo, depende fundamentalmente da umidade relativa do arQuanto mais baixa a umidade relativa, maior ser o decrscimo da temperatura de bulbo seco.

HISTRIAEgito antigo (2500 a.C.)Escravos abanavam jarros (de paredes porosas) com gua, para resfriar o contedo de gua;Uma frao da gua armazenada evapora atravs da parede do vaso e a resfriava;Roma antiga e Idade MdiaReservatrios de gua com paredes umidificadas foram utilizados para resfriar o lquido;Utilizao de panos molhados pendurados na direo dos ventos dominantes ou nas proximidades de chafarizes em ptios fechadosA fim de se criar um microclima.Roda dgua de Da Vinci: Idealizao do resfriador evaporativo de ar;

EXEMPLOS NATURAISO resfriamento evaporativo ocorre naturalmente no dia a dia. Alguns exemplos so:Menor temperatura nos arredores na proximidade de uma cachoeira;Sensao de frio ao sair molhado do banho/piscina/mar (menor temperatura) e entrar em contato com o ar (maior temperatura);Sensao de frio ao abanar as mos molhadas para sec-las;Chuva de vero: Refresca um dia quenteA Temperatura de Bulbo Hmido (TBU) que lida num termmetro:Bulbo envolvido por uma gaze hmida; a temperatura mais baixa que o ar ambiente pode assumir no local;Corresponde condio de ar saturado obtida pela evaporao da gua na regio junto ao bulbo;

APLICAO DO RESFRIAMENTO EVAPORATIVOTorres de resfriamentoO resfriamento da gua consequncia da evaporao de uma parte da mesma durante o contato dela com o ar; 2/3 da quantidade total de calor transferida provm da evaporao.

APLICAO DO RESFRIAMENTO EVAPORATIVOResfriamento do ar em de turbinas a gsO rendimento de uma turbina a gs depende diretamente da quantidade de ar introduzida na cmara de combusto;A altas temperaturas, a densidade do ar diminui e, consequentemente, tambm se diminui a vazo mssica na entrada da cmara;Os sistemas de resfriamento evaporativo por painis de contato resfriam o ar de entrada;Aumento em at 24% do rendimento da turbina.

Painis de resfriamento evaporativo da Munsters utilizados na tomada de ar de turbinas a gsAPLICAO DO RESFRIAMENTO EVAPORATIVOPr-resfriadoresUtilizados em condensadores a ar e de sistemas de refrigeraoReduzem a temperatura do ar fornecido ao condensador na mesma proporo em que a temperatura externa aumenta;Podem reduzir de maneira substancial os custos inicias e de operao de um condensador a ar que tem uma grande demanda ou que opera a temperaturas externas mais altas.Tambm utilizados em sistemas convencionais de ar condicionadoEconomia de energia eltrica.

APLICAO DO RESFRIAMENTO EVAPORATIVOCondensadores evaporativosAr admitido no equipamento por entradas nas laterais, escoando pela serpentina e saindo no topo dele;A serpentina constantemente molhada na sua parte externa por gua;O escoamento em direes opostas do de ar e gua causa a evaporao de uma frao destaO fenmeno da evaporao o processo dominante na rejeio de calor para o meio ambiente.

APLICAO DO RESFRIAMENTO EVAPORATIVOClimatizao de ambientesClimatizadores so utilizados a fim de promover o resfriamento do ar de ambientes fechados ou abertos;Promovem ainda a umidificao do ar;So utilizados para promover o conforto trmico quando necessrioNR 17 : 17.5.2. Nos locais de trabalho onde so executadas atividades que exijam solicitao intelectual e ateno constantes, tais como: salas de controle, laboratrios, escritrios, salas de desenvolvimento ou anlise de projetos, dentre outros, so recomendadas as seguintes condies de confortob) ndice de temperatura efetiva entre 20oC (vinte) e 23oC (vinte e trs graus centgrados);c) velocidade do ar no superior a 0,75m/s;d) umidade relativa do ar no inferior a 40 (quarenta) por cento.

APLICAO DO RESFRIAMENTO EVAPORATIVORecomendvel para grandes ambientes industriais ou comerciais;Algumas condies inviabilizam o uso de ar condicionado e favorecem o uso do resfriamento evaporativoPossibilidade de climatizao de ambientes totalmente abertos.

Tem grande aplicao em ambientes que necessitam de um controle da umidade do ar onde esta fundamental para o processo de produoCabines de pinturas de toda a indstria automobilstica;Tecelagens e fiaes;Estufas agrcolas, avicultura e pecuria

So mais econmicos que os sistemas de ar condicionado convencionaisCOMPARAO CONSUMO DE ENERGIAAp. janela/split btusConsumo wattsClimatizadorConsumo watts7.500780ROTO 201529.0001.030ROTO 2015212.0001.390ROTO 3548018.0001.820ROTO 3548021.0002.400ROTO 6050024.0002.600ROTO 6050030.0003.150ROTO 80110036.0003.500ROTO 80110048.0005.300ROTO 90110060.0005.800ROTO 10011002 X 60.00011.600ROTO 12012003 X 60.00017.400ROTO 1401400TIPOS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO O fenmeno pode ocorrer de duas maneirasResfriamento evaporativo direto Ocorre contato direto do ar seco com as partculas de gua

Resfriamento evaporativo indiretoA gua fica separada do ar seco a ser resfriado.

17SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO DIRETOO ar externo resfriado e umedecido:Contato direto com uma superfcie slida mida (clula evaporativa)Jatos de gua;Sprays;gua atomizada.O calor sensvel presente no ar de alimentao evapora a gua lquidaReduo da temperatura do ar e aumento da sua umidadeUm resfriamento evaporativo direto ideal adiabticoOcorre somente quando a gua de resfriamento est na temperatura de bulbo mido (TBU) do ar;Na carta psicromtrica, segue uma linha de entalpia contnua e constante;A TBU tambm se mantm constante.

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO DIRETOEquema de um resfriador evaporativo direto (esquerda) e representao na carta psicromtrica do processo ideal(direita)

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO DIRETOO processo real diferencia-se do ideal pois a gua de resfriamento introduz uma parcela de calor sensvel ao sistema.O processo no adiabtico;O ar no resfriado a uma entalpia e a TBU constantes.

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO DIRETOPonto A: Ar externo entrando no resfriadorPonto B: TBU do ar externo;Linha AB: Processo de saturao adiabtica;Linha BC: Calor ganho pela gua ao resfriar o ar at a temperatura de saturao ou ganho por outras fontesEstado D: o estado resultante da mistura das duas fraesGrande parte do ar umidificado e resfriado a uma entalpia crescente at o ponto CUma frao acaba permanece no estado A. Ponto E: Ponto onde o ar sai para resfriar o ambiente.A mistura prossegue do ponto D para os ventiladores e dutos, absorvendo calor

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO DIRETOFatores limitantesO calor sensvel removido no pode ser maior que o calor latente necessrio para saturar o ar com vapor dgua;Utiliza o ar externo diretamente para a climatizao mais sensvel s condies externas;Limita-se a locais com altas temperaturas e baixas umidades relativas; preciso cautela para no elevar em excesso a umidade do ambiente, gerando desconforto ou inadequao s condies exigidas.

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO INDIRETOEnvolve duas correntes de ar que passam por um trocador de calor simultaneamenteAr relativamente seco (primrio); o ar a ser resfriado e que entrar nos ambientes.Ar que entra em contato com a gua (secundrio) Ajuda na evaporao;Resfria as superfcies do trocador de calor;Resfria indiretamente o ar primrioNo h contato entre elas O ar de retorno pode ser o ar primrio ou se misturar a uma parcela do ar externo resfriado logo em seguida.

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO INDIRETOO ar secundrio descartado aps trocar calor atravs de um ventilador secundrio;Os aparelhos que se utilizam desse mtodo so mais eficazes em regies de clima seco e temperado;Os elementos de maior importncia dos sistemas evaporativos indiretos so as superfcies do trocador de calorElas absorvem calor do ar de alimentao e transferem para o ar secundrio midoPodem ser placas ou tubos, de metal ou de plstico, ou outras configuraes;Devem possuirBoa condutividade trmica;Resistncia corroso.

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO INDIRETO

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO COMBINADOSAumentam a umidade do ar primrio j resfriado no sistema REI;Aumentam a umidade e diminuem a temperatura final do ar ambiente;Utilizados quando se deseja uma diminuio maior de temperatura associado ao aumento de umidade So os sistemas mais eficientes quanto diminuio de temperatura.

Sistemas de resfriamento evaporativo indireto/direto

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO COMBINADOSNo altera a umidade relativa do ar primrio;Utilizados a fim de reduzir o custo energtico.Funo de pr-resfriadores.

Sistemas de resfriamento evaporativo indireto associado a uma central de climatizao por ar condicionado

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO COMBINADOSUtilizao de estgio auxiliar com refrigerao mecnica por expanso direta ou gua gelada;So aplicadas quando o resfriamento evaporativo no suficiente para se atingir o estado desejado do ar final.

Sistemas de resfriamento evaporativo indireto/direto com refrigerao de apoio

SISTEMAS DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO COMBINADOSSistemas de resfriamento evaporativos versteis Indireto, direto ou direto/indireto (Vero Inverno)CLIMATIZADORES DE ARPodem ser simples (climatizadores evaporativos diretos) ou combinados (por resfriamento indireto/direto, com apoio, vero/inverno etc)O resfriamento evaporativo indireto dificilmente utilizado sozinho.De mais simples construo comparativamente aos sistemas de ar condicionado convencionais Baixo custo de instalao e operacional.Os resultados globais atingidos por qualquer dos sistemas a serem descritos dependem do fluxo do ar necessria a adequao de vazo e velocidade para que se obtenham as melhores condies ambientais.

CLIMATIZADORES DE AROs climatizadores podem ter dois tipos de funcionamentoLanam a gua micro pulverizada, atomizada ou em spray no ambiente diretamente, com o auxlio de um sistema de ventilaoPode encontrar uma regio de ar saturado, promovendo a precipitao e molhando as superfcies com as quais mantiver contatoNecessitam de uma gua de alimentao muito bem tratada (maior perigo de contaminao);No h reaproveitamento da gua utilizada;S so indicados para ambientes com umidades relativas muito baixas.

CLIMATIZADORES DE ARCom umidificao do ar efetuada dentro do resfriadorA parte molhada do sistema fica restrita ao equipamentoNunca se ultrapassa o ponto de saturaoO ar s absorve a humidade que pode comportarA gua excedente fica no equipamentoRealiza uma lavagem do arRetm poeira e sujeiras na colmeia ou na manta do painel evaporativo, as quais so continuamente lavadas pela gua excedente

CLIMATIZADORES DE ARSeus componentes bsicos so:Painel evaporativo;Distribuidor de gua;Bomba;Ventilador.Esses equipamentos funcionam da seguinte maneiraO resfriador de ar possui um ventilador que aspira ar externo;O ar externo passa de um painel evaporativo sobre o qual a gua circulada continuamente por uma pequena bomba;A gua que evapora reposta por uma boia que mantm nvel constante no reservatrio;O ar j umidificado ventilado para o ambiente.

CLIMATIZADORES DE ARSeus componentes bsicos so:Painel evaporativo;Distribuidor de gua;Bomba;Ventilador.Esses equipamentos funcionam da seguinte maneiraO resfriador de ar possui um ventilador que aspira ar externo;O ar externo passa de um painel evaporativo sobre o qual a gua circulada continuamente por uma pequena bomba;A gua que evapora reposta por uma boia que mantm nvel constante no reservatrio;O ar j umidificado ventilado para o ambiente.

CLIMATIZADORES DE ARCLIMATIZADORES DE ARAlgumas condies so necessrias para a instalao de climatizadores1.Renovao de arAps passar por um sistema de resfriamento evaporativo, a ar tem sua umidade relativa elevada para nveis prximos saturao;Ao adentrar o ambiente este ar se aquece, abatendo as cargas trmicas existentes no local e reduzindo a UR sem, no entanto, voltar aos nveis originais;Caso este ar recircule pelo resfriador, a eficincia ser menor a cada nova passagem, tendendo a ser nula aps poucas recirculaesResultaria em uma situao de temperatura e umidade elevadas, o que muito desconfortvel.Portanto, fundamental que o ar de circulao seja continuamente renovado

CLIMATIZADORES DE AR2.Exausto e aberturasA renovao total do ar implica em exausto ou aberturas compatveis com a vazo de ar admitida;Portas, janelas, frestas ou exaustores so utilizados para esse propsito;H a necessidade de se verificar a disposio das mesmas para se otimizar a circulao do ar por todo o ambiente.

3. Isolamento trmico: um item auxiliador, caso exista;Para instalaes novas, entretanto, dispensvel;Projetar um sistema evaporativo com a capacidade aumentada tem um custo reduzido em relao ao custo do isolamento de telhados e paredes

CLIMATIZADORES DE AR4.Qualidade da guaComo regra geral, recomendvel a utilizao de gua potvel na alimentao dos resfriadores evaporativosgua com altos teores de minerais, principalmente clcio (gua "dura"), deve ser evitada pois a concentrao dos slidos solveis tende a aumentar com a evaporaoPerigo de supersaturao e precipitao dos minerais, formando depsitos nos painis evaporativos e diminuindo a performance do aparelho;Caso seja necessrio utilizar este tipo de gua, necessrio manter uma purga contnua (bleed-off) de modo a evitar o crescimento da incrustaogua com carncia de minerais tende a compensar esta carncia captando minerais das colmeias dos painisEnfraquecimento da resina enrijecedoraO PH ideal situa-se em 7 a 8, sendo aceitveis valores entre 6 e 9

CLIMATIZADORES DE AR5.Tratamento da guaOar lavado ao passar pelo painelAs partculas dele removidas tendem a se agregar no elemento umidificador e deste serem carregadas pela gua para o reservatrio.Entre estas partculas esto fungos, bactrias, algas, etc., as quais, em meio mido, podem proliferarQuando o aparelho no est em operao, pode ocorrer o crescimento de colnias, gerando odores desagradveis na prxima partida do equipamentoA fim de se evitar esse problema, deve-se promoverClorao da gua no reservatrio com pedras de cloro;Purga contnua atravs de dreno, regulvel de acordo com o nvel de sujeira do ar captado;Drenagem e limpeza peridicas do reservatrio para eliminar sujeira acumulada;Desligar primeiro a bomba e deixar o ventilador funcionando at secar o elemento (de 10 a 30 minutos, conforme a humidade do ar captado), quando desligar o aparelho;Caso o equipamento fique desligado por muito tempo, um final de semana por exemplo, esgotar o reservatrio e tornar a ench-lo apenas quando for relig-lo.CLIMATIZADORES DE ARSeleo do climatizador/sistema de resfriamento evaporativoMtodo por clculo de carga trmica: mais preciso, porm envolve levantamento mais correto das condies do ambiente, tais como potncias consumidas, transmisso de calor por conduo e radiao, nmero de pessoas, iluminao, calor dissipado por mquinas. O procedimento bsico consiste em:Calcular a carga trmica total do ambiente a ser atendidoDeterminar a temperatura de bulbo seco, a temperatura de bulbo mido e a umidade relativa do local da instalaoDeterminar a temperatura de sada do ar do resfriador (temperatura resultante) conforme "Tabela de Reduo de Temperatura por meio do Sistema de Resfriamento Evaporativo" acima. Nesta tabela entrar com a temperatura externa (temperatura do bulbo seco) e com a humidade relativaDeterminar a temperatura requerida do ambiente a ser atendido. Normalmente de 3C a 5C acima da temperatura de sada do ar do resfriador;Calcular a vazo de ar requerida para o ambiente em questo (equao 1.1).

CLIMATIZADORES DE ARSeo da Tabela de Reduo de Temperatura por meio do Sistema de Resfriamento Evaporativo Cool Air

CLIMATIZADORES DE ARMtodo das renovaes de ar: mais emprico e demanda, por sua vez, alguma experincia na avaliao das condies. O procedimento bsico consiste em:Determinar a temperatura de bulbo hmido do local de instalao;Determinar se a carga trmica gerada internamente normal ou alta; Carga trmica alta: locais com fornos, estufas, mquinas de solda, maaricos, fundies, caldeiras, cozinhas industriais ou grande ocupao humana etcCarga trmica normal: escritrios, lojas com baixa ocupao, fbricas com baixa gerao de calorDeterminar o grau de isolamento do ambiente ao calor externo (radiao solar); 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.

CLIMATIZADORES DE ARDeterminar o nmero de trocas de ar requeridas por hora para o ambiente em questo, atravs da tabela abaixo

CLIMATIZADORES DE ARVantagens da utilizao de climatizadores evaporativosBaixo custo operacional;Fcil manuteno;Fcil instalao;Renovao total do ar ambiente;Aumento da umidade relativa do ar;No agressivo ao meio ambiente (camada de oznio);Baixo custo de instalao.

CLIMATIZADORES DE ARDesvantagens da utilizao de climatizadores evaporativosQuando utilizado para promover conforto trmico, no gera bons resultados em lugares midosPouca gua seria evaporada para deixar o ar prximo a condio de saturao;Vitria uma cidade onde esse tipo de climatizao no funciona de maneira adequada, uma vez que a umidade relativa do ar elevada durante boa parte do ano.

Pequena reduo de temperatura ambiente quando no utilizado em conjunto com o um sistema de resfriamento evaporativo indireto;Necessidade de utilizao de gua tratada e potvelPerigo de contaminao por bactrias e fungos, provocando doenas srias.

EXEMPLOS DE INSTALAESEXEMPLOS DE INSTALAES

EXEMPLOS DE INSTALAES

EXEMPLOS DE INSTALAES

EXEMPLOS DE INSTALAES

REFERNCIAShttp://www.refrigeracao.net/http://www.ecobrisa.com.br/funcionamento/resfr-evap.htmlhttp://www.munters.com.br/o-Evaporativo/http://www.coolair.pt/pt/o-que-e-arrefecimento-evaporativo-do-ar-http://www.coolair.pt/pt/riscos-associados-a-proliferacao-da-legionelahttp://www.guiatrabalhista.com.br/legislacao/nr/nr17.htmhttp://www.basenge.com.br/tabela-reducao-temperatura-sistema-resfriamento-evaporativoBASTOS, A. I. U., AVALIAO DO USO DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO INDIRETO EM SISTEMAS DE CLIMATIZAO DE EDIFICAES COMERCIAIS Acessado em 23/05/2015WALTHR, F.M., CONDESADOR EVAPORATIVO EM ESCALA REDUZIDA: PROJETO, CONSTRUO E ANLISE EXPERIMENTALGerao Termeltrica - Lora & Nascimento