OPERAÇÕES UNITÁRIAS
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
EVAPORAÇÃO
INTRODUÇÃO E OBJETIVO INTRODUÇÃO E OBJETIVO
Ø A Evaporação é um processo que consiste na concentração
de uma solução pela vaporização do solvente na ebulição; Ø Na maioria das vezes o produto evaporado é um produto sem
valor comercial, enquanto que o líquido concentrado é o que tem importância econômica. Exemplos:
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
importância econômica. Exemplos:
Ø Produto desejado normalmente: solução concentrada
(exemplo: na evaporação da água do mar com o objetivo de obter o sal);
Ø Produto desejado ocasionalmente: solvente evaporado
(exemplo: na evaporação da água do mar com o objetivo de obter água potável);
FINALIDADE
FINALIDADE
Ø
O evaporador tem a função principal de fornecer calor
para evaporar a água do produto (troca térmica), através
da ebulição.
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
Prof. Msc. Fernanda Palladino
da ebulição.
Ø
Esta operação de fervura pode ser realizada sob vácuo
no interior do evaporador para que o produto não perca a
sua cor, odor, sabor e demais ingredientes ativos, sendo
assim, o produto entra em ebulição a baixa temperatura
FINALIDADE
FINALIDADE
Alguns fatores são importantes na evaporação da água
dos produtos e devem ser observados:
Ø Viscosidade do Produto: Quanto mais concentrado mais viscoso ele
se torna, até o ponto em que a troca térmica não é mais possível.
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
se torna, até o ponto em que a troca térmica não é mais possível.
Ø Pressão no Evaporador: A temperatura do produto no interior do
evaporador é função da pressão interna ou seja, a temperatura do vapor é igual a temperatura de saturação na mesma pressão.
Ø Vácuo Interno: Aumentando o vácuo interno no evaporador,
aumenta a troca térmica no produto e evita a degradação do mesmo.
EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS
Ø
Operação contínua;
Ø
Grande superfície de troca térmica;
Ø
Ebulição violenta;
Ø
Evaporação mais rápida;
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
Prof. Msc. Fernanda Palladino
Problemas:
Ø
Espumejamento;
Ø
Formação de incrustrações;
Ø
Corrosão;
Ø
Limitações de espaço;
EVAPORADOR DE TUBOS HORIZONTAIS
EVAPORADOR DE TUBOS HORIZONTAIS
•A solução a ser evaporada ferve no exterior dos tubos
horizontais, dentro dos quais o vapor de água condensa;
Desvantagens:
Desvantagens:
ØOs tubos horizontais interferem na circulação natural do líquido fervente e,
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
por conseqüência, a agitação do líquido é minimizada;
ØO coeficiente global de transmissão de calor é mais baixo que nas outras formas de evaporadores, principalmente para soluções viscosas;
ØNão há qualquer dispositivo para quebrar a espuma formada em virtude da ação da ebulição;
Øacúmulo de incrustação provocada pela solução evaporante no exterior dos tubos, de onde não pode ser removida com tanta facilidade como do interior dos tubos;
◦◦
EVAPORADOR DE TUBOS HORIZONTAIS
EVAPORADOR DE TUBOS HORIZONTAIS
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
Corte esquemático
de um evaporador de
tubos horizontais.
EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAISS
EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAISS
• A solução ferve no interior dos tubos verticais e o fluido aquecedor fica numa câmara de vapor através da qual passam os tubos;
• Superam a maior parte das desvantagens operacionais dos evaporadores de tubos horizontais;
• A circulação natural é estimulada e os coeficientes de transmissão de calor são maiores que nos evaporadores de tubos horizontais;
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
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calor são maiores que nos evaporadores de tubos horizontais;
• As incrustações são removíveis por limpeza mecânica e a destruição da espuma é reduzida, mas não eliminada;
• Para líquidos viscosos a circulação lenta e coeficientes de transmissão de calor baixos;
• São impraticáveis quando a solução a evaporar é muito viscosa ou muito espumejante e só suporta as temperaturas do evaporador durante intervalos de tempo muito curtos;
EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAIS
EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAIS
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
Existem variações dos tipos de evaporador;1. Evaporador do tipo cesta
Corte
Prof. Msc. Fernanda Palladino
Corte
esquemático de
um evaporador
tipo cesta
EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAIS
EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAIS
Nos dois tipos a solução ferve no interior dos tubos
Nos dois tipos a solução ferve no interior dos tubos
verticais e o fluido aquecedor, em geral o vapor de água
verticais e o fluido aquecedor, em geral o vapor de água
condensante
condensante fica numa câmara de vapor através da qual
fica numa câmara de vapor através da qual
passam os tubos. No evaporador tipo cesta a caixa de
passam os tubos. No evaporador tipo cesta a caixa de
vapor forma uma cesta suspensa no centro do evaporador.
vapor forma uma cesta suspensa no centro do evaporador.
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
vapor forma uma cesta suspensa no centro do evaporador.
vapor forma uma cesta suspensa no centro do evaporador.
A fervura ou o aquecimento no interior dos tubos provoca
A fervura ou o aquecimento no interior dos tubos provoca
um escoamento ascendente dentro dos tubos, e o líquido
um escoamento ascendente dentro dos tubos, e o líquido
que não foi evaporado escoa para baixo, através de um
que não foi evaporado escoa para baixo, através de um
anel que circunda a cesta
anel que circunda a cesta
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
2. Evaporador de tubos curtos e circulação natural.
Corte esquemático de um evaporador
EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAIS EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAIS
Prof. Msc. Fernanda Palladino
Carga
de um evaporador de tubos verticais curtos e circulação
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
Corte esquemático
EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAIS EVAPORADOR DE TUBOS VERTICAIS
3.Evaporador de tubos longos e circulação forçada:
Prof. Msc. Fernanda Palladino
Corte esquemático de um evaporador de tubos longos e circulação forçada.
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
•Materiais viscosos e corrosivos;
•Não há superfície metálica para transferência de calor, pois os produtos da combustão borbulham através do fluido de QUEIMADOR A COMBUSTÃO SUBMERSA
QUEIMADOR A COMBUSTÃO SUBMERSA
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através do fluido de processo;
•Transferência de calor realizada pelos gases de combustão;
•Grandes economias – redução de custos;
•Neste tipo de evaporador, o vapor liberado da
concentração não é reaproveitado para um pré-aquecimento
do alimento e possui um projeto muito simples.
EVAPORADOR EM UM ESTÁGIO
EVAPORADOR EM UM ESTÁGIO –– SIMPLES EFEITOSIMPLES EFEITO
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
EVAPORADOR EM UM ESTÁGIO
EVAPORADOR EM UM ESTÁGIO –
– SIMPLES
SIMPLES
EFEITO
EFEITO
ØO vapor saturado Ts entra no trocador de valor acima da entrada do alimento Tf. A troca térmica começa a ocorrer e o alimento entra em ebulição a uma temperatura Tp (temperatura de equilíbrio com a temperatura do vapor), ou seja, a quantidade de calor transferida ao alimento, é diretamente proporcional à quantidade de vapor que condensa.
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
Prof. Msc. Fernanda Palladino condensa.
ØA temperatura do vapor é controlada pela pressão mantida no evaporador. O alimento no evaporador em ebulição vai estar em equilíbrio com a temperatura do vapor de aquecimento. A eficiência do processo é calculada pela quantidade evaporada contra o consumo de vapor utilizado. O desperdiço de vapor é a características dos evaporadores de um único efeito.
Os evaporadores de múltiplo efeito conjugam em série dois ou mais evaporadores de um efeito. A grande vantagem desta conjugação e a economia de vapor gasto por kg de água evaporada do alimento. As ligações nos evaporadores de múltiplo efeito são feitas de modo que o vapor produzido em um efeito do evaporador serve como meio de aquecimento para o seguinte efeito e assim sucessivamente até o último efeito.
EVAPORADOR
EVAPORADOR DE
DE MULTIPLOS
MULTIPLOS ESTÁGIOS
ESTÁGIOS
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
No evaporador simples o vapor liberado da concentração não é reaproveitado para um pré-aquecimento do
alimento e possui um projeto muito simples e os
evaporadores de múltiplos estágios conjugam em série dois ou mais evaporadores de um efeito. A grande
EVAPORADOR
EVAPORADOR DE
DE SIMPLES
SIMPLES E
E DE
DE MULTIPLOS
MULTIPLOS
ESTÁGIOS
ESTÁGIOS
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
dois ou mais evaporadores de um efeito. A grande
vantagem desta conjugação e a economia de vapor gasto por kg de água evaporada do alimento. As ligações nos evaporadores de múltiplo efeito são feitas de modo que o vapor produzido em um efeito do evaporador serve como meio de aquecimento para o seguinte efeito e assim
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
INTRODUÇÃO E OBJETIVO
INTRODUÇÃO E OBJETIVO
Ø
Obtenção do sólido pela concentração da solução até a
saturação e pela formação de cristais na solução
ØA condição primordial que deve ser cumprida em um
cristalizador é criar uma solução supersaturada, uma vez que,
Prof. Msc. Fernanda Palladino
cristalizador é criar uma solução supersaturada, uma vez que,
a cristalização não ocorre sem que haja supersaturação.
ØA forma empregada para propiciar a sobresaturação
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO E
E OBJETIVO
OBJETIVO
Ø
Processos industriais preferencialmente contínuos;
Ø
Devem gerar partículas com características uniformes
em:
Dimensões;
Formas;
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Formas;
Teor de umidade;
Pureza;
Coloração;
Aroma;
Características de torteamento;
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
1.Cristalizadores que conseguem a precipitação mediante o resfriamento de uma solução concentrada e quente;
Resfriadores de tabuleiro; Cristalizadores descontínuos;
Cristalizador contínuo (Swenson-Walker);
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
2.Cristalizadores que conseguem a precipitação mediante a evaporação de uma solução;
Evaporadores-cristalizadores;
Cristalizadores com tubo de tiragem; Cristalizadores Oslo;
3.Cristalizadores que conseguem a precipitação pela evaporação adiabática e pelo resfriamento;
Cristalizadores a vácuo
O mecanismo de cristalização consiste na concentração da fase fluida deve ser maior que a da saturação. A
cristalização principia com um mecanismo de nucleação pelo qual se forma um pequeno cristal; Juntam-se ao aglomerado moléculas adicionais e ele
MECANISMO DE CRISTALIZAÇÃO
MECANISMO DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Juntam-se ao aglomerado moléculas adicionais e ele principia a assumir o espaçamento regular das moléculas e a formar uma nova fase; Neste ponto o aglomerado é chamado de embrião; a adição de maior nº de moléculas ao embrião faz ele crescer e forma-se o
núcleo do cristal; Sua tendência é crescer e formar cristais maiores
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Destinado a operar continuamente
Consiste numa grande calha semicilindrica com camisa de calha de resfriamento e um misturador de fitas quee gira cerca de 7
rpm.
Cristalizador Swenson-Walker - RESFRIAMENTORESFRIAMENTO
rpm.
A solução quente concentrada é introduzida continuamente numas da extremidades e flui lentamente para a outra
extremidade enquanto vai sendo resfriada. A função do agitador é a de raspar os cristais da paredes frias da unidade e agitar os
cristais na solução de modo que a precipitação ocorre principalmente pelo acumulo de material sobre os cristais fomados anteriormente, em lugar de ser fruto da formação de
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Prof. Msc. Fernanda Palladino
Cristalizador
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Tipos de
Tipos de
Tipos de
Tipos de
cristalizadores
cristalizadores
cristalizadores
cristalizadores
Cristalizador Oslo Cristalizador Oslo EVAPORAÇÃO EVAPORAÇÃOEQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Tipos de
Tipos de
Tipos de
Tipos de
cristalizadores
cristalizadores
cristalizadores
cristalizadores
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Cristalizador a vácuo EVAPORAÇÃO EVAPORAÇÃOTipos de
Tipos de
Tipos de
Tipos de
cristalizadores
cristalizadores
cristalizadores
cristalizadores
EVAPORAÇÃO EVAPORAÇÃO BAIXA PRESSÃO BAIXA PRESSÃO Cristalizadores que conseguem a precipitação pela evaporaçãoadiabática e pelo resfriamento.
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Cristalizador a vácuo EVAPORAÇÃO EVAPORAÇÃOA evaporação é obtida pelo flash da
solução quente num vaso a pressão baixa. Estas unidades podem ser operadas
continuamente em um ou mais estágios ou então operada decontinuamente, onde a carga quente é bombeada para o vaso
EVAPORAÇÃO EVAPORAÇÃO BAIXA PRESSÃO BAIXA PRESSÃO
carga quente é bombeada para o vaso principal e principia-se a agitação da
solução. Dá-se a partida dos ejetores, e a pressão e a temperatura do sistema são gradualmente diminuidas.
O resultado global é que os vapores são
removidos com muito maior economia que a possível na operação continua da unidade de pressão mais baixa.
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Sistema de cristalização de cloreto de potássio (Jordânia)
Cristalizador para KNO
3e NaNO
3(Chile)
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Mecanismos de Cristalização
ØO mecanismo de cristalização influencia as condições dentro do cristalizador e as propriedades do produto que se obtêm;
ØA deposição de um cristal sólido só pode ocorrer como resultado de uma força motriz de concentração dirigida do seio da solução para a interface do sólido;
ØA concentração da fase fluida deve ser maior que a da saturação; ØO grau de supersaturação depende:
ØO grau de supersaturação depende:
Ø Do nº e da forma dos cristais sobre os quais ocorre a precipitação;
Ø Do nível de temperatura;
Ø Da concentração da solução;
Ø Da violência da agitação atuante;
Ø
A cristalização principia com um mecanismo de
nucleação pelo qual se forma um pequeno cristal;
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Mecanismos de Cristalização
ØJuntam-se ao aglomerado moléculas adicionais e ele principia a assumir o espaçamento regular das moléculas e a formar uma nova fase;
ØNeste ponto o aglomerado é chamado de embrião; a adição de maior nº de moléculas ao embrião faz ele crescer e forma-se o núcleo do cristal;Sua tendência é crescer e formar cristais maiores;
cristal;Sua tendência é crescer e formar cristais maiores;
Ø A nucleação primária (nucleação homogênea, descrita
anteriormente e a nucleação sobre partículas insolúveis muito pequenas) ocorre apenas em pequeno grau no magma de um cristalizador;
Ø A nucleação secundária (precipitação sobre a superfície de
um cristal) corresponde a maior parte da cristalização;
OBTENÇÃO
OBTENÇÃO DE
DE SAL
SAL
:
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
Prof. Msc. Fernanda Palladino
Pureza desde o bombeamento da água do mar
A pureza começa na captação, que é feita diretamente de águas virgens do Oceano Atlântico para a área de evaporação.
É o inicio de uma viagem de cerca de 60 dias pelos tanques das salinas.
EVAPORAÇÃO EVAPORAÇÃO 1ª ETAPA 1ª ETAPA Um ecossistema semelhante ao do mar A água do mar é exposta ao sol para
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO –
– obtenção do sal
obtenção do sal
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exposta ao sol para
evaporar e aumentar a concentração de sal. A evaporação média é de 8 milímetros por dia.
Nesta fase, a fauna e a flora ainda são
EVAPORAÇÃO EVAPORAÇÃO--2ª 2ª ETAPA ETAPA Fauna e flora de ambientes salinos Aumenta a concentração de sal, produzindo uma salmoura de maior
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO –
– obtenção do sal
obtenção do sal
salmoura de maior
densidade. As espécies de plantas e de animais
começam a se mostrar diferentes das do mar e aparecem os primeiros exemplares de fauna e
flora típicos de ambientes salinos.
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO--3ª 3ª ETAPA
A artêmia entra em ação
Nesse ponto introduz-se na salmoura a artêmia
salina, um micro-crustáceo que age como filtro
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO –
– obtenção do sal
obtenção do sal
Prof. Msc. Fernanda Palladino
que age como filtro
biológico, absorvendo todos os microorganismos e
purificando a salmoura.
A salmoura continua a se concentrar até atingir o limite de saturação e ficar pronta para ser transferida para os cristalizadores.
CRISTALIZADORES CRISTALIZADORES Cristais acumulados: hora da colheita
Nos cristalizadores, a evaporação da salmoura saturada precipita os
cristais de sal. Cada cristalizador mantém uma lâmina de 30 a 40
CRISTALIZAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO –
– obtenção do sal
obtenção do sal
Prof. Msc. Fernanda Palladino mantém uma lâmina de 30 a 40
centímetros de salmoura, que é trocada a cada trinta ou quarenta dias.
Precipita-se por mês uma camada de 2,5 a 3 centímetros de sal. Quando a camada chega a uma altura de 15 a 18 centímetros, retira-se a salmoura e inicia-se a colheita.
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
UMIDIFICAÇÃO
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
É uma operação Unitária na qual ocorre uma transferência simultânea de calor e massa, sem que haja a presença de uma fonte de calor externa.
A Transferência simultânea de calor e massa na operação de
umidificação ocorre quando um gás entra em contato com um líquido
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
puro, no qual é praticamente insolúvel, este fenômeno nos conduz a diferentes aplicações além da umidificação de um gás, como sua desumidificação, o resfriamento do gás ( condicionamento de ar), resfriamento de líquidos, além de permitir a medição do conteúdo de
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
Geralmente a fase líquida é a água e a fase
gasosa é um gás. Sua principal aplicação
industrial é o resfriamento de água ( torres
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
industrial é o resfriamento de água ( torres
de resfriamento)
Aplicações industriais e equipamentos
Umidificação:
ØControlar a umidade do ambiente;
ØResfriar e recuperar água mediante o contato com o ar de baixa umidade;
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
umidade;
ØÁgua perde calor para atmosfera pode ser reutilizada em trocadores de calor na planta;
Ø Poderia ser resfriada Trocadores de calor superficiais;
Escolha de outro método decide-se pela ECONOMIA, comparando: ØPerda de água de refrigeração;
ØO custo de fornecimento e da operação da fonte de arrefecimento do resfriador de superfície;
Aplicações industriais e equipamentos
Desumidificação:
ØÉ efetuda como uma etapa nos sistemas de condicionamento de ar;
ØSistemas de recuperação de solvente (tricloroetileno,
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
ØSistemas de recuperação de solvente (tricloroetileno, benzeno, metanol);
Qualquer destas aplicações podem ser efetuadas em equipamento semelhantes;
Entrada de água
Chaminé Câmara de nebulização:
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
Aplicações industriais e equipamentos
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
Solução efluente Entrada de gás Bocal estrangulado Bocal aspersorINTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
Nesta camara , o líquido é dispersado na forma de uma névoa grossa de corrente de gás. A velocidade do gás
mantém-se baixa, de modo a ser dilatado o tempo de contato e a ser pequena a quantidade do líquido arrastado
fisicamente pelo gás da corrente.
São usadas em operações de pequena escala e no controle da umidade de salas ou de oficinas onde se deseja ter a
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
da umidade de salas ou de oficinas onde se deseja ter a umidificação ou a desumidificação do ar efluente. Depurador de fumos:
ØRemover poeiras de uma corrente de gás;
ØReação de um líquido com componente da corrente gasosa;
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
Torres de Arrefecimento:
ØÁgua de arrefecimento de processos ser a mais preciosa o resfriamento e reutilização ð mais comuns;
ØTiragem mecânica ou natural;
ØAplicações de maior porte: torres de resfriamento com
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
ØAplicações de maior porte: torres de resfriamento com tiragem natural;
Torres de resfriamento:
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
Fluxo do ar:
Entrada do ar na torre pela base
[anel aberto em torno da base (7,5m de altura)]; ⇓
Flui para cima
(através do material de recheio - madeira ou plástico) ⇓
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
⇓
Passa pela chaminé ⇓
Sai quente e úmido ⇓
Fluxo da água para resfriamento:
Entrada da água pelo topo ⇓
Distribuída sobre o recheio ⇓
Escorre sobre o material (madeira ou plástico)
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
Escorre sobre o material (madeira ou plástico) ⇓
Torre de resfriamento com tiragem natural
O projeto é complicado pelo fato de a velocidade do gás não ser diretamente controlada;
O ar úmido e quente que sai do enchimento da torre é menos denso que o ar frio e mais seco que entra no enchimento;
Então o ar é deslocado para cima pela força da gravidade;
A velocidade de escoamento do ar vai depender da diminuição de
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
A velocidade de escoamento do ar vai depender da diminuição de densidade provocada pelo processo de transferência que ocorre na torre e pela altura da torre.
Por sua vez, a intensidade do processo de transferência depende da velocidade de escoamento;
Os dados sobre desempenho de recheios de torres de resfriamento de porte industrial são poucos;
Os que existem estão pantenteados e guardados em segredo pelos fabricantes;
Torres de resfriamento:
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
Temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido do ar.
A temperatura de bulbo seco do ar é a própria temperatura do gás (o bulbo do termômetro usado na medição está
"seco").
A temperatura de bulbo úmido é medida com o bulbo do A temperatura de bulbo úmido é medida com o bulbo do termômetro envolto com uma gaze umidificada com água A temperatura de bulbo úmido é menor ou no máximo igual em relação à temperatura de bulbo seco. Isso ocorre porque, exposta a uma corrente de ar não saturado
(umidade relativa menor do que 100 %), parte da água presente na gaze evapora e com isso, a temperatura
Torres de resfriamento:
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
Temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido do ar.
Para entender esse fenômeno de resfriamento devido à
evaporação, pode-se mencionar dois exemplos quotidianos: Quando você sai da piscina, tem uma sensação
Quando você sai da piscina, tem uma sensação
repentina de frio, pois vaporiza parte da água impregnada na sua pele.
Quando você toma água guardada numa moringa de barro, ela é mais fresca, pois como o barro é poroso, parte da água armazenada transpira pelas paredes (a superfície externa da moringa parece "suada"), evapora no ar e com isso, resfria a água da moringa.
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
Torres de resfriamento:
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
Numa torre de resfriamento, a principal contribuição para o resfriamento da água é dada pela evaporação de parte dessa água que recircula na torre.
A evaporação da água causa o abaixamento da A evaporação da água causa o abaixamento da
temperatura da água que escoa ao longo da torre de resfriamento.
A evaporação de parte da água é responsável por aproximadamente 80% do resfriamento da água. A
diferença de temperatura entre o ar e a água é responsável pelos outros 20 % do resfriamento.
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
As torres de resfriamento são equipamentos utilizados para o resfriamento de água industrial, como aquela proveniente de
condensadores de usinas de geração de potência, ou de instalações de refrigeração, trocadores de calor, etc. A água aquecida é gotejada na parte superior da torre e desce lentamente através de “enchimentos” de diferentes tipos, em contracorrente com uma corrente de ar frio
(normalmente à temperatura ambiente). No contato direto das
Torres de resfriamento:
(normalmente à temperatura ambiente). No contato direto das correntes de água e ar ocorre a evaporação da água, principal fenômeno que produz seu resfriamento.
Uma torre de refrigeração é essencialmente uma coluna de transferência de massa e calor, projetada de forma a permitir uma
grande área de contato entre as duas correntes. Isto é obtido mediante a aspersão da água líquida na parte superior e do “enchimento” da torre, isto é, bandejas perfuradas, colmeias de materiais plástico ou metálico, etc, que aumenta o tempo de permanência da água no seu interior e a superfície de contato água - ar.
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
O uso principal das grandes torres de refrigeração industrial é remover o calor absorvido na água, sistemas de refrigeração
circulante utilizado em usinas, refinarias de petróleo, petroquímicas, plantas de processamento, fábricas de Torres de resfriamento:
petroquímicas, plantas de processamento, fábricas de
processamento de alimentos, fábricas de semi-condutores, e para outra unidade industrial equipamentos, tais como em
condensadores de colunas de destilação, para refrigeração líquida na cristalização, etc
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
Crossflow
Tangencial é um projeto em que o fluxo de ar é direcionado
perpendicularmente ao fluxo da água (veja a figura abaixo). O fluxo de ar entra em um ou mais faces vertical da torre de resfriamento para atender o material de preenchimento. O fluxos de água (perpendicular ao ar), através do preenchimento por gravidade. O ar continua através do preenchimento e,
portanto, passado o fluxo de água em uma área de admissão aberta. A
Torres de resfriamento:
portanto, passado o fluxo de água em uma área de admissão aberta. A
distribuição ou bacia de água quente consistindo de um tacho com furos ou orifícios na parte inferior é utilizada em uma torre de fluxo cruzado..
Gravidade distribui a água pelos orifícios uniformemente por todo o material de preenchimento