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Resfriamento: compressores resfriados a água versus resfriados a ar

Compressors Dimensioning Compressed Air Wiki Compressor Installations

Tal como com os computadores, existem várias formas de resfriar um compressor. A primeira escolha que você precisa fazer é entre um compressor resfriado a ar ou um compressor resfriado a água. Se escolher essa última, saiba que existem três métodos diferentes para o resfriamento a água. Vamos dar uma olhada nessas diferentes opções de resfriamento e qual você deve considerar no seu sistema de ar comprimido.

Diferentes métodos de resfriamento a água de uma instalação de compressores

Resfriamento de uma instalação de compressores

Quanto mais ar comprimido for resfriado dentro do resfriador intermediário e do resfriador posterior de um compressor, mais eficiente energeticamente será o compressor e mais vapor de água será condensado. Uma instalação de compressores resfriados a água coloca pouca demanda no sistema de ventilação da sala do compressor, pois a água de esfriamento contém, na forma de calor, aproximadamente 90% da energia absorvida pelo motor elétrico. Os sistemas de resfriamento a água para compressores podem ser baseados em um dos três principais princípios:

  • Sistemas abertos sem circulação de água (conectados a um fornecimento de água externo) 
  • Sistemas abertos com circulação de água (torre de resfriamento) 
  • Sistemas fechados com circulação de água (incluindo um radiador/trocador de calor externo)

Sistema aberto sem circulação de água

Em um sistema aberto, sem circulação de água, a água é fornecida por uma fonte externa: rede municipal de água, lago, riacho ou poço, e após passar pelo compressor, essa água é descarregada como águas residuais. O sistema deve ser controlado por um termostato para manter a temperatura do ar desejada, bem como para regular o consumo de água.

Geralmente, instalar um sistema aberto é fácil e barato, mas caro de se manter em funcionamento, especialmente se a água de resfriamento for retirada da rede municipal de água. A água de um lago ou riacho normalmente é gratuita; no entanto, deve ser filtrada e purificada para limitar o risco de entupimento do sistema de resfriamento. Além disso, água rica em cal pode causar a formação de incrustações dentro dos resfriadores, prejudicando gradualmente o resfriamento. O mesmo se aplica à água salgada, que pode ser utilizada se o sistema for projetado corretamente e dimensionado em conformidade.

Sistema aberto com circulação de água

Em um sistema aberto com circulação de água, a água de resfriamento do compressor é resfriada novamente em uma torre de resfriamento aberta. A água é resfriada na torre de resfriamento, permitindo que ela seja borrifada em uma câmara conforme o ar circundante é soprado. Como resultado, parte da água evapora e a água restante é resfriada a 2 °C abaixo da temperatura ambiente (isso pode variar dependendo da temperatura e da umidade relativa).

Os sistemas abertos com circulação de água são usados principalmente quando a disponibilidade de um fornecimento de água externo é limitada. A desvantagem deste tipo de sistema é que a água é gradualmente contaminada pelo ar circundante. O sistema deve ser continuamente diluído com água externa devido à evaporação. Os sais dissolúveis são depositados nas superfícies de metal quente, reduzindo a capacidade de transferência térmica da torre de resfriamento. A água deve ser regularmente analisada e tratada com produtos químicos para evitar o crescimento de algas na água. Durante o inverno, quando o compressor não estiver em funcionamento, a torre de resfriamento deve ser drenada ou a água deve ser aquecida para evitar o congelamento.

Sistema fechado com circulação de água

Em um sistema de resfriamento fechado, a mesma água circula continuamente entre o compressor e alguma forma de trocador de calor externo. Este trocador de calor é por sua vez resfriado por meio de um circuito de água externo ou pelo ar circundante. Quando a água é resfriada usando outro circuito de água, usa-se um trocador de calor de placa plana. Quando a água é resfriada usando o ar circundante, usa-se uma matriz de resfriamento composta de tubos e aletas de resfriamento. O ar circundante é forçado a circular através dos tubos e aletas com o uso de um ou mais ventiladores. Este método é adequado se a disponibilidade de água de resfriamento for limitada.

A capacidade de resfriamento de circuitos abertos ou fechados é praticamente a mesma, isto é, a água do compressor é resfriada a 5 °C acima da temperatura do líquido de arrefecimento. Se a água de resfriamento for resfriada pelo ar circundante, será necessária a adição de um anticongelante (por exemplo, glicol). O sistema de água de resfriamento fechado é abastecido com água pura e abrandada.

Quando glicol é adicionado, o fluxo de água do sistema do compressor deve ser recalculado, pois o tipo e a concentração de glicol afetam a capacidade térmica e a viscosidade da água. Também é importante que todo o sistema seja cuidadosamente limpo antes de ser enchido pela primeira vez. Um sistema de água fechado implementado corretamente exige pouca supervisão e baixos custos de manutenção. Para instalações em que a água de resfriamento disponível é potencialmente corrosiva, o resfriador deve ser projetado em um material resistente à corrosão, como Incoloy.

Compressores resfriados a ar

A maioria dos conjuntos de compressores modernos também estão disponíveis em uma versão resfriado a ar, onde a ventilação forçada no interior do conjunto de compressores de ar contém perto de 100% da energia consumida pelo motor elétrico.

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