Enchimento

O enchimento consiste num conjunto de defletores que atrasam o progresso da ´agua quente atrav´es da torre, garantindo deste modo o m´aximo de contacto entre as gotas de ´

agua e o ar de arrefecimento atrav´es de um aumento da ´area de contacto e de uma dimi- nui¸c˜ao da espessura do filme de ´agua (Hill et al., 1990). Este aumento da ´area de contacto

3.4. Componentes de uma torre de arrefecimento evaporativa

traduz-se num aumento da transferˆencia de massa (evapora¸c˜ao) e consequentemente num aumento da transferˆencia de calor (Stanford III, 2003). Este componente ´e exclusivo a tor- res de arrefecimento evaporativas de contacto direto. De acordo com Stanford III (2003), os enchimentos podem ser divididos em trˆes categorias: enchimento do tipo aerossol, do tipo respingo e do tipo filme.

Enchimento do tipo aerossol

O enchimento do tipo aerossol n˜ao ´e verdadeiramente um enchimento, ou seja, n˜ao existe nenhum componente f´ısico para promover o contacto entre o caudal de ´agua e o caudal de ar. O princ´ıpio de funcionamento deste tipo de enchimento baseia-se no facto de a utiliza¸c˜ao de got´ıculas sobre a forma de aerossol aumentar a ´area de contacto entre os dois caudais em jogo devido ao aumento da ´area superficial da ´agua exposta ao ar. A ´agua quente ´e pulverizada atrav´es de bocais criando got´ıculas com a menor dimens˜ao poss´ıvel. O aerossol ´e contido nas paredes da torre criando uma cortina de pequenas got´ıculas atrav´es da qual a corrente de ar passa. Este tipo de enchimento foi utilizado nas primeiras torres de arrefecimento evaporativo. O enchimento do tipo aerossol apresenta uma eficiˆencia relativamente baixa, exigindo torres de grandes dimens˜oes e grandes caudais de ar quando comparado com outros tipos de enchimento (Hill et al., 1990).

Enchimento do tipo respingo

Este tipo de enchimento utiliza barras paralelas dispostas em diferentes n´ıveis para interromper a queda da ´agua formando deste modo pequenas gotas. Existe uma tendˆencia para estas gotas se aglomerem em gotas de maiores dimens˜oes na extremidade de cada barra, contudo a queda destas gotas para o pr´oximo n´ıvel faz com que se forme novamente gotas de pequenas dimens˜oes mantendo-se essa dimens˜ao reduzida ao longo da passagem da ´agua na torre (Hill et al., 1990). Esta cascata sucessiva de pequena gotas, que ´e formada atrav´es do respingo da ´agua em queda na barras, maximiza a superf´ıcie da ´agua que entra em contacto com o ar. Tamb´em se consegue uma aumento da ´area de contacto atrav´es da pr´opria superf´ıcie molhada das barras (Hensley, 2009). O funcionamento do enchimento do tipo respingo encontra-se esquematizado na Figura 3.7.

O enchimento do tipo respingo ´e caracterizado pela redu¸c˜ao das perdas de carga do lado do ar e n˜ao ´e prop´ıcio para a ocorrˆencia de entupimentos. Contudo ´e muito sens´ıvel em rela¸c˜ao aos suportes das barras, estas devem permanecer na horizontal para que ocorra o correto contacto entre a ´agua e o ar (Hensley, 2009). As torres que utilizam este tipo de enchimento s˜ao, normalmente, de maiores dimens˜oes uma vez que s˜ao necess´arios grandes caudais de ´agua. Existe tamb´em maiores probabilidades de ´agua ser levada na corrente de ar devido `as pequenas dimens˜oes das gotas o que tem como consequˆencia a necessidade de se utilizar maiores caudais de reposi¸c˜ao. Para torres de enchimento tipo respingo ´e aconselh´avel a utiliza¸c˜ao de caudais de ar baixos e tamb´em a utiliza¸c˜ao de eliminadores de gotas (Sampaio, 2010). Geralmente, as barras utilizadas neste enchimento s˜ao de sec¸c˜ao retangular ou de sec¸c˜ao triangular. O escoamento do ar ´e melhorado com a utiliza¸c˜ao de barras de sec¸c˜ao triangular (Hill et al., 1990).

O enchimento tipo respingo foi introduzido nos anos 40 e as barras eram fabricadas em madeira. Em 1980, as barras de madeira foram substitu´ıdas por barras produzidas em PVC, melhorando a forma¸c˜ao de gotas e eliminando o problema de apodrecimento que ocorria em barras de madeira quando sujeitas a ambientes h´umidos. Para al´em do PVC e

da madeira, podem ser utilizadas barras cerˆamicas. Este tipo de barras s˜ao praticamente imperme´aveis `a corros˜ao e ao apodrecimento, contudo o seu custo ´e relativamente alto em compara¸c˜ao com os outros materiais (Stanford III, 2003).

Figura 3.7: Funcionamento de um enchimento do tipo respingo (Tower Components INC., Abril 2020)

Enchimento do tipo filme

O enchimento do tipo filme foi introduzido nos anos 1960 e criou um novo conceito para o projeto de torres de arrefecimento evaporativas. Este tipo de enchimento faz com que a ´agua se espalhe num filme em vez de separar a ´agua em pequenas gotas. O enchimento do tipo filme proporciona maiores ´areas e uma menor velocidade de queda relativamente ao enchimento do tipo respingo, criando deste modo maiores ´areas de contacto entre o ar e ´agua e uma maior transferˆencia de calor devido `a evapora¸c˜ao. Este enchimento ´e tipicamente ´e composto por lˆaminas finas de PVC dispostas em camadas verticais com uma configura¸c˜ao ondulada de modo a garantir uma correta distribui¸c˜ao de ´agua a toda a superf´ıcie do enchimento (Figura 3.8). Este tipo de configura¸c˜ao tem uma pequena resistˆencia `a passagem do ar traduzindo-se numa baixa perda de carga sofrida pelo ar ao longo da torre. O enchimento do tipo filme apresenta um menor custo e uma maior eficiˆencia em compara¸c˜ao com o enchimento tipo respingo. Esta maior eficiˆencia tem como consequˆencia torres com menores dimens˜oes para a mesma capacidade. Devido `a sua maior ´area superficial e a zonas de passagem de ´agua mais pequenas, este enchimento ´e mais suscet´ıvel a entupimentos e as incrusta¸c˜oes microbiol´ogicas. Deste modo, a sua limpeza n˜ao pode ser realizada sem se remover o enchimento da torre aumentando o tempo e custo de manuten¸c˜ao. O enchimento do tipo respingo n˜ao apresenta este tipo de

3.4. Componentes de uma torre de arrefecimento evaporativa

problemas (Stanford III, 2003). O enchimento do tipo filme ´e extremamente sens´ıvel a uma m´a distribui¸c˜ao da ´agua, assim como ao bloqueio de ar e turbulˆencia causados por mau dimensionamento do sistema de suporte. O projeto geral da torre deve assegurar uma distribui¸c˜ao uniforme tanto de ar como de ´agua em toda a superf´ıcie de enchimento de maneira a que torre possa funcionar de um modo mais eficiente (Hensley, 2009).

Figura 3.8: Enchimento do tipo filme (Brentwood, Abril 2020)