Se um chiller de fábrica for muito pequeno, você verá variações nas temperaturas do processo todas as tardes. Se for muito grande, o compressor liga com muita frequência, a eficiência em carga parcial cai e o evaporador pode congelar. É por isso que o primeiro passo não é escolher uma marca ou potência, mas definir a carga térmica e a temperatura de saída da água em números.
Este guia aborda as sete decisões que determinam se um resfriador de água é adequado para uma fábrica: carga de calor, temperatura da água de saída, fonte de resfriamento do condensador, tipo de compressor, vazão e pressão, ambiente operacional e manutenção.
1. Comece com a carga térmica real
A capacidade de resfriamento necessária é a quantidade de calor que deve ser removida da água do processo por hora. Calcule-o a partir do fluxo do fluido do processo e da diferença de temperatura: kW = vazão (m3/h) x diferença de temperatura (°C) x 1,16 . Em unidades imperiais: toneladas = GPM x diferença de temperatura (°F) / 24 .
Não dimensione apenas com base na vazão máxima da bomba. Uma bomba pode fornecer 20 m3/h enquanto o processo remove apenas 15 m3/h, e a água extra irá mascarar a carga real. A abordagem mais segura é medir a diferença de temperatura ao longo do processo em plena produção e, em seguida, adicionar um fator de segurança de 10 a 20%. Evite superdimensionamento acima de 30%; aumenta o custo inicial e torna o chiller instável com carga leve.
2. Decida a temperatura e a tolerância da água de saída
Os requisitos do seu processo determinam a temperatura de saída da água (TLS), e não o chiller. A maioria dos processos gerais de fábrica funcionam com LWT entre 7°C e 12°C. Se você precisar apenas resfriar óleo hidráulico ou moldes, uma LWT de 15–18°C é mais eficiente. Se o processo utilizar salmoura ou glicol, a LWT pode ser de -5°C a 5°C.
- 15°C a 25°C: resfriamento de moldes, óleo hidráulico, soldadores e resfriamento de conforto.
- 7°C a 12°C: água de processo geral, reatores e circuitos HVAC industriais.
- -5°C a 5°C: circuitos de glicol ou salmoura para reatores de baixa temperatura e armazenamento refrigerado.
Depois de fixar o LWT, verifique com que firmeza ele deve ser segurado. Um processo que necessita de /-0,5°C exigirá um tanque tampão e uma válvula de expansão precisamente combinada, e não apenas um resfriador maior. Um tanque tampão dimensionado para 3–5 minutos de fluxo da bomba é uma maneira simples de reduzir os ciclos curtos.
3. Escolha um condensador resfriado a ar ou água
O condensador é onde o resfriador rejeita o calor para o exterior. As máquinas refrigeradas a ar são mais fáceis de instalar e não necessitam de tratamento de água. As máquinas resfriadas a água são mais eficientes em fábricas quentes e podem ser combinadas com uma torre de resfriamento ou com um circuito de água existente na planta.
| Artigo | Refrigerado a ar | Resfriado a água |
|---|---|---|
| Instalação | Rápido e independente | Requer torre de resfriamento ou água da cidade |
| Energia em carga parcial | Bom em climas amenos | Melhor em climas quentes ou quentes durante todo o ano |
| Manutenção | Limpe a bobina do condensador regularmente | Controlar incrustações, algas e qualidade da água |
| Espaço | Precisa de área de fluxo de ar ao ar livre | Área interna mais espaço na torre |
| Ruído típico | O ruído do ventilador é maior | Principalmente ruído de bomba e torre |
Se a fábrica tiver ar empoeirado, um condensador resfriado a ar em forma de V com aletas revestidas é geralmente mais fácil de manter limpo do que uma unidade horizontal.
Condensador refrigerado a ar tipo V com aletas revestidas resistentes à corrosão Este condensador refrigerado a ar em forma de V é adequado para ambientes de fábrica empoeirados onde o acesso para limpeza é importante. Suas aletas revestidas e carcaça de aço fosfatado são projetadas para resistir à corrosão e simplificar a manutenção. Ver Produto → Se você decidir usar resfriamento a água, especifique a temperatura de entrada da água no condensador entre 25°C e 32°C e verifique a vazão necessária e a queda de pressão permitida.
Condensador resfriado a água de casco e tubo com plugue de alívio de segurança A água flui dentro de tubos de cobre rosqueados externamente enquanto o refrigerante condensa entre eles. Este design compacto oferece troca de calor eficiente e o plugue fusível de segurança fornece proteção contra alívio de pressão. Ver Produto → 4. Combine o compressor com a faixa de capacidade
O compressor de um chiller de fábrica deve fornecer capacidade constante em plena carga e ainda controlar suavemente no turno de produção mais baixo. Os compressores scroll são comuns até cerca de 30 toneladas; os compressores de parafuso cobrem a maioria das aplicações de 30 a 300 toneladas; Os compressores alternativos semi-herméticos oferecem capacidade flexível e fácil manutenção.
Para máquinas resfriadas a água, uma unidade condensadora resfriada a água pré-montada economiza tempo de engenharia porque o compressor, o controle de óleo, os controles de pressão e o receptor já estão combinados. É especialmente útil quando você deseja um layout de fácil manutenção.
Unidade de condensação resfriada a água com componentes correspondentes Esta unidade condensadora pré-montada resfriada a água emparelha o compressor, o evaporador, a válvula de expansão e os controles. É adequado para instalações projetadas que necessitam de forte capacidade de refrigeração e menor consumo de energia. Ver Produto → Seja qual for a capacidade que você escolher, exija dados de desempenho em condições nominais padrão e também em seu LWT e temperatura ambiente reais. Uma máquina de 100 toneladas classificada nas condições AHRI só pode produzir 80 toneladas em uma tarde quente se o condensador for subdimensionado.
5. Verifique o fluxo da bomba e a queda de pressão
Um chiller não é apenas um compressor e um condensador; o sistema hidráulico decide se você atinge o ponto de ajuste. Você precisa de fluxo suficiente para criar uma diferença de temperatura sensível, mas não tanto que o evaporador fique sem energia ou corroído.
Use esta verificação rápida de fluxo de água: m3/h = kW necessário / (diferença de temperatura (°C) x 1,16) . Para uma carga de 100 kW a um delta-T de 5°C, são necessários cerca de 17,2 m3/h. Pergunte ao fornecedor qual é a queda de pressão do lado da água do evaporador nesse fluxo. Se a queda estiver acima de 70 kPa, a seleção da bomba e o custo da tubulação começarão a subir.
Não se esqueça do tanque tampão. Se o menor turno de produção criar uma pequena carga de calor, o chiller fará um ciclo curto sem volume de buffer. Uma regra simples é de 3 a 5 minutos de fluxo da bomba em plena carga.
6. Verifique o ambiente operacional
O mesmo modelo de chiller pode funcionar de maneira muito diferente em duas fábricas. Condensadores resfriados a ar devem ser instalados onde o ar quente de exaustão não possa recircular. Em uma planta com teto baixo ou fechada, a pressão de condensação aumenta, a capacidade cai e a energia por tonelada aumenta.
- Ambiente acima de 40°C: reduza a capacidade refrigerada a ar ou escolha refrigeração a água.
- Altitude acima de 1.000 m: a menor densidade do ar reduz o fluxo de ar; ajuste a seleção do ventilador e do compressor.
- Ar agressivo: linhas custoeiras de sal, vapor químico e revestimento precisam de aletas revestidas e painéis resistentes à corrosão.
- Instalação interna: planeje exaustão canalizada ou um condensador remoto.
Um condensador remoto tipo V pode ser separado da área do compressor, o que ajuda quando o chão de fábrica tem pouco espaço ou muita poeira.
7. Compare a eficiência de carga parcial, não apenas a tonelagem de carga total
As fábricas raramente funcionam com 100% de carga durante todo o ano. Um chiller com 0,9 kW/ton em plena carga, mas com controle deficiente do descarregador, pode consumir mais energia do que uma unidade de carga total ligeiramente inferior, que monitora bem a carga parcial. Compare o IPLV quando disponível e solicite dados com carga de 25%, 50%, 75% e 100%.
O custo operacional ao longo de cinco anos é geralmente muito maior do que o preço de primeira compra. O gráfico abaixo mostra uma divisão de custos típica de dez anos para um resfriador de água de fábrica.
Utilize esta divisão para justificar um condensador de maior eficiência ou uma bomba de velocidade variável se o retorno for inferior a dois ou três anos.
8. Plano de Controles e Manutenção
Os resfriadores de água de fábrica geralmente funcionam sem supervisão, portanto, os componentes de proteção decidem se uma pequena falha se torna uma falha no compressor. Um interruptor de fluxo, controlador de pressão alta/baixa, termostato anticongelante e monitor de fase devem ser padrão. Comportamento de baixa pressão de condensação é importante no inverno, porque um chiller descarregado pode perder o retorno do óleo e congelar o evaporador.
Bloqueios no filtro secador, na válvula de expansão ou na linha de retorno de óleo são causas comuns de perda de desempenho. Diagnosticando sistematicamente bloqueio de gasoduto é mais rápido do que trocar peças aleatoriamente. Para sistemas refrigerados a água, o programa de manutenção deve começar com o tratamento da água e não com vazamentos de refrigerante.
Lista de verificação de seleção final
Antes de solicitar orçamentos, coloque os seguintes números em uma folha de especificações:
- Capacidade necessária em kW ou toneladas, incluindo um fator de segurança de 10–20%.
- Temperatura da água de saída e tolerância permitida.
- Tipo de condensador: resfriado a ar, resfriado a água ou condensador remoto.
- Tipo e classificação do compressor de acordo com suas condições operacionais reais.
- Taxa de fluxo do evaporador e queda máxima de pressão.
- Volume do tanque tampão e cabeça da bomba.
- Temperatura ambiente de projeto e fator de altitude.
- Eficiência em carga parcial e horas de operação anuais esperadas.
Um refrigerador de água é um ativo de longo prazo. Ao documentar esses detalhes, os fornecedores podem cotar equipamentos compatíveis e você pode comparar com base no custo do ciclo de vida, em vez de apenas no preço de compra.
Perguntas frequentes
Qual é o tamanho do refrigerador de água que preciso para uma fábrica?
Meça a carga de calor real do processo com a diferença de vazão x temperatura e, em seguida, adicione 10–20% de segurança. Como regra geral, 1 tonelada de resfriamento equivale a cerca de 3,5 kW. Para resfriamento hidráulico, use a quantidade de potência de entrada do motor que termina como calor.
Devo escolher um chiller refrigerado a ar ou a água?
Refrigerado a ar é mais simples e custa menos para instalar. O resfriamento a água é mais eficiente em grandes fábricas ou em climas quentes, mas requer uma torre de resfriamento, tratamento de água e mais manutenção na tubulação.
Uma unidade condensadora pode ser usada para construir um resfriador de água de fábrica?
Sim. Uma unidade de condensação com um condensador e evaporador resfriados a água é o núcleo de um resfriador. Peça ao fabricante para avaliar a unidade de condensação, o evaporador e os controles juntos de acordo com a temperatura de saída da água.
