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O ensaio de aceitação das torres de resfriamento

Como deve ser executada a correção da água de reposição? Como deve ser determinada a capacidade de desempenho? Quais são as temperaturas de saída do fluido de processo a 19,6 °C de temperatura de bulbo úmido do ar de entrada? Como pode ser feito um exemplo de um gráfico de uma torre de circuito fechado com fluxo de ar induzido? Como pode ser feito um exemplo de um gráfico de uma torre de circuito fechado com fluxo de ar induzido? Essas perguntas estão sendo respondidas no texto sobre o ensaio de aceitação das torres de resfriamento de circuito fechado.

28/03/2018 - Equipe Target

NBR 16662 de 02/2018: o ensaio de aceitação das torres de resfriamento de circuito fechado

A NBR 16662 de 02/2018 - Torres de resfriamento de circuito fechado - Ensaio de aceitação estabelece os requisitos mínimos para o ensaio de aceitação das torres de resfriamento de circuito fechado de tiragem mecânica, tanto do tipo forçada quanto induzida. Sua aplicação é limitada ao resfriamento sensível da água, misturas água/glicol e outros fluidos de processo de fase única, para os dados das propriedades físicas, disponíveis nas literaturas técnicas. Esta norma não se aplica a fluidos de duas fases, por exemplo, condensador evaporativo. Descreve os instrumentos e procedimentos além daqueles estabelecidos na NBR 9792 que sejam necessários para ensaiar e avaliar as torres de circuito fechado. Caso o fabricante possua um programa de seleção do equipamento submetido a um ensaio, este pode ser utilizado, para comprovação dos resultados.

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Como deve ser determinada a capacidade de desempenho?

Como deve ser executada a correção da água de reposição?

Quais são as temperaturas de saída do fluido de processo a 19,6 °C de temperatura de bulbo úmido do ar de entrada?

Como pode ser feito um exemplo de um gráfico de uma torre de circuito fechado com fluxo de ar induzido?

As torres de resfriamento de circuito fechado (contato indireto) assemelham-se a torres de circuito aberto tanto em formato quanto em função, exceto por conterem dois circuitos separados, conforme a seguir: circuito externo no qual a água de recirculação é exposta à atmosfera em cascatas, sobre o lado externo da superfície de um feixe de tubos, trocador de calor; circuito fechado no qual o fluído do processo a ser resfriado circula internamente aos tubos ou placas do feixe de tubos, trocadores de calor.

Em operação, o calor resulta do fluido quente do processo no circuito fechado, pelas paredes dos tubos ou placas do trocador de calor, para o circuito externo de água de recirculação, que por sua vez, é resfriada evaporativamente pelo ar que circula pela torre de resfriamento de circuito fechado. O método do ensaio para torres de resfriamento de circuito fechado de tiragem mecânica deve incluir as mesmas definições de termos, empregando as mesmas condições, limitações e instrumentação estabelecidas na NBR 9792. A metodologia de ensaio deve ser conforme esta norma.

O fluido de processo circulando dentro do circuito fechado pode ser qualquer elemento químico, composto ou mistura, líquido ou gás, em fluxo de fase única. As propriedades físicas e termodinâmicas do fluido de processo ou fonte de referência para estas propriedades devem ser especificadas em documento contratual e acordadas pelas partes interessadas, antes do ensaio.

Uma amostra do fluido de processo deve ser coletada durante o ensaio. Caso surjam dúvidas sobre a composição do fluido de processo, a amostra deve ser analisada por um laboratório, conforme acordo entre as partes interessadas para confirmar a composição do fluido de processo no momento do ensaio e, se necessário, suas propriedades físicas e termodinâmicas.

Quando o fluido de processo, for uma solução de etileno ou propileno glicol e água, as propriedades de transferência de calor e termodinâmicas devem ser baseadas no tipo do glicol e na concentração presente na amostra, colhida durante o ensaio, conforme o seguinte: o refratômetro iluminado com compensação automática de temperatura e uma precisão equivalente de ± 0,001 unidades de refração deve ser usado para determinar a concentração da solução água/glicol.

Esta medição, corrigida para a temperatura, deve ser convertida para a concentração da solução de glicol usando-se as tabelas de propriedade dos fluidos, conforme manuais (ver Bibliografia [1]) ou as disponibilizadas pelo fornecedor do fluido. As propriedades da solução de glicol devem ser interpoladas quando necessário (ver Bibliografia [2]), na concentração correspondente ao índice de refração medido e na temperatura representativa do fluido no ponto de interesse.

Alternativamente, se aceitável pelas partes interessadas, dados de propriedades como os fornecidos pelo fabricante do glicol podem ser usados. Se, a qualquer momento de o ensaio a concentração de componentes da solução diferirem em mais de 10 % dos valores especificados nos documentos de contrato, o ensaio não pode ser considerado válido, exceto mediante acordo entre as partes.

A medição da taxa de fluxo do fluido de processo (QPFt) deve ser feita conforme a NBR 9792. Independente do dispositivo de medição empregado, os ajustes e correções podem ser necessários, em função das propriedades físicas do fluido de processo e a temperatura. Nos dispositivos de medição de fluxo devem ser adotados procedimentos para assegurar que eles sejam adequados à pressão e ao fluido existente dentro do circuito de fluxo de processos.

O tubo Pitot é o instrumento geralmente utilizado para a medição das taxas de fluxo do fluido, de acordo com as NBR 9792 e NBR ISO 3966. Quando um dispositivo diferente do tubo Pitot for empregado, este deve ser usado de acordo com as instruções do fabricante. O medidor de fluxo deve ser calibrado especificamente para o fluido utilizado. O dispositivo de medição de fluxo deve ser inspecionado previamente ao ensaio para a conformidade dimensional e funcional.

O não cumprimento desta calibração, instalação e/ou requisitos de uso aumenta significantemente a imprecisão da medição do fluxo, o qual está diretamente relacionado à capacidade da unidade. Para a medição das temperaturas do fluido de processo, poços de leitura devem ser instalados nas linhas de entrada e saída do trocador de calor para facilitar a inserção de medidores de temperatura. Os poços devem ser preenchidos com um líquido ou pasta condutora térmica para garantir que o dispositivo sensor de temperatura seja exposto a uma temperatura representativa.

A medição das pressões do fluido de processo deve ser feita de acordo com a NBR 14105. A máxima incerteza permitida nos medidores de pressão deve ser de 2 % da pressão absoluta do fluido. Os pontos de medição da perda de pressão do fluido de processo do trocador de calor devem ser localizados tão próximo quanto possível, das conexões de entrada e saída do trocador de calor. Correções devem ser feitas para perdas de fixação etc., que produzem diferença de pressão entre os pontos de medição e as conexões.

Se o sistema de água de reposição ao circuito externo de água estiver operando durante o ensaio, a temperatura da água de recirculação (TRW) no circuito externo deve ser medida na descarga da bomba de recirculação. A frequência mínima de leituras deve ser de 12 leituras por hora. A temperatura e a taxa de fluxo da água de reposição também devem ser medidas a uma frequência mínima de duas leituras por hora.

Quando a bomba de recirculação e a tubulação do circuito externo de água forem fornecidas pelo fabricante, a potência de entrada deve ser medida de acordo com os procedimentos especificados na NBR 9792. Para um ensaio válido, a potência de saída do motor da bomba deve ser de pelo menos ± 10 % do valor especificado pelo fabricante nas curvas de desempenho.

Quando a bomba de circulação de água do circuito externo é fornecida por outros, o fabricante deve especificar nas curvas de desempenho, a taxa de fluxo da água de circulação e a pressão estática na entrada do sistema de distribuição de água que corresponda à taxa de fluxo de projeto, ou para sistema de distribuição por gravidade, o nível da água no distribuidor. Para um ensaio válido, a pressão estática na linha de centro da conexão de entrada de água de recirculação (ou nível de água) deve ser ± 10 % do valor especificado pelo fabricante, na curva de desempenho apresentada.

A medição da pressão estática na conexão de entrada da água do circuito externo deve ser feita com manômetros, transdutores de pressão ou outro dispositivo equivalente. Para sistemas de distribuição de água de recirculação, os pontos para medição da pressão estática nas conexões de entrada devem ser localizados na lateral do circuito, no plano horizontal da linha de centro do circuito, no local especificado pelo fabricante.

Para sistemas de distribuição de água do tipo gravidade, a cota média da altura manométrica no sistema de distribuição deve ser medida no mínimo em quatro pontos representativos diferentes, utilizando-se um local estável. As torres de resfriamento de circuito fechado podem ser selecionadas com fatores de incrustações aplicados nas superfícies dos circuitos, interno e/ou externo do trocador de calor. A incrustação pode ter um impacto significante e prejudicial no desempenho da unidade.

Quanto à condição do equipamento, o ensaio deve ser feito com os dois lados dos tubos do trocador de calor limpos para minimizar os efeitos da incrustação. As superfícies externas de transferência de calor e as superfícies internas de troca de calor e distribuidores devem estar livres de incrustações, ferrugem, sujeira, óleo ou outros materiais estranhos que possam afetar a transferência de calor e obstruir o fluxo de ar ou água. As superfícies podem ser limpas por métodos recomendados pelo fabricante, caso necessário.

O fator admissível e o método de ensaio para ajustar os resultados da incrustação, devem ser acordados entre as partes interessadas. O desempenho das torres de resfriamento de circuito fechado, com ventilação mecânica, deve ser avaliado a partir dos dados de ensaio utilizando-se o método da curva de desempenho, como descrito no Anexo A.

O fabricante da torre de resfriamento de circuito fechado deve apresentar as curvas de desempenho para a unidade antes do ensaio, e preferencialmente com os documentos de proposta. As curvas de desempenho no mínimo devem conter três jogos de curvas, um jogo cada para 90 %, 100 % e 110 % da taxa de fluxo do fluido de processo.

Elas devem ser apresentadas com famílias de curvas, plotadas com o diferencial como parâmetro, a temperatura de saída (fria) do fluido de processo (TcPF) como ordenada e a temperatura de bulbo úmido (Twb) como abscissa. Quando o fluido de processo é uma solução água/glicol ou outra mistura, as curvas de desempenho devem ser expandidas para conter a concentração como parâmetro com curvas para pelo menos três concentrações: projeto, cinco pontos percentuais acima do projeto, e cinco pontos percentuais abaixo do projeto (por exemplo: para uma concentração de projeto de 25 %, as curvas de desempenho devem ser apresentadas para concentrações de 20 %, 25 % e 30 %).

Estas curvas devem ser interpoladas para a concentração medida no momento do ensaio. Os dados de projetos fornecidos pelo fabricante e as condições medidas no ensaio para torres de circuito fechado de tiragem mecânica induzida são listados na tabela.

Torre

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Como dados adicionais, em todos os casos, as curvas de desempenho apresentadas devem incluir os seguintes dados: composição do fluido de processo no qual as curvas de desempenho são baseadas; densidade do ar de entrada no ventilador no ponto de operação de projeto (ρd); para torres de tiragem induzida, a taxa de fluxo volumétrico de projeto (Qad) do ar que entra no ventilador no ponto de operação de projeto; expoente (EXP) a ser usado no procedimento de correção da potência do acionador.

Alternativamente, o fabricante pode, a seu critério, apresentar uma curva de desempenho da unidade mostrando a porcentagem de capacidade versus a porcentagem da potência de projeto do acionador do ventilador abrangendo no mínimo a faixa de 90 % até 110 % da potência do acionador do ventilador. A potência de saída e a eficiência do motor do circuito externo da bomba quando a bomba e a tubulação são fornecidas pelo fabricante.

Alternativamente, quando a bomba e/ou a tubulação for fornecida por outros, o fabricante deve especificar a taxa de fluxo da água de recirculação e a pressão estática requerida nas conexões de entrada da água de recirculação (ou o nível de água nos sistemas por gravidade) para produzir a taxa de fluxo de projeto.

FONTE: Equipe Target

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