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Condicionamento da Torre de Resfriamento

A função de uma parte significativa da água utilizada na indústria é o resfriamento. A água fria é nascente e leva as calorias a serem extraídas de uma fonte termal. A mudança de calorias ou transferência de calor geralmente ocorre acima da superfície metálica sem contato de solda frio e quente. para este processo condicionamento de torre de resfriamento é necessário.

Existem 3 tipos de circuitos de refrigeração.

  • circuitos abertos
  • meio aberto
  • circuitos fechados

Condicionamento de Circuitos de Torre de Resfriamento Abertos

Eles formam circuitos de água “One Pass”. A água é devolvida depois de passar diretamente por vários dispositivos de refrigeração, perdendo-se uma grande quantidade de água neste tipo de circuitos. Esses circuitos são encontrados em sistemas antigos com muita água e baixo custo.

Quais são os principais problemas: Corrosão

Escamas (encadernação de pedra) Lodo (depósito) Formações biológicas. O resfriamento semiaberto é o mesmo problema que será estudado em circuitos de refrigeração. Mas aqui os problemas são mais leves. Como a água é de passagem única, não há alteração significativa em suas propriedades químicas e físicas, pois a água não é concentrada. A diferença de temperatura de ΔT é menos significativa.

Se a água utilizada no circuito aberto for água natural com baixa salinidade, o problema a ser resolvido depende da análise do balanço calcocarbônico. Neste caso, uma água corrosiva (CO2O índice de estabilidade RYZNAR é usado para determinar se está em forma de balança ou balança.

Soluções de condicionamento

Controle de corrosão;

  • Uso de um quelante de acordo com o índice RZYNAR para regular o pH.
  • Prevenção da corrosão por efeito filmogênico

Dificuldades no processo surgem da quantidade de água processada. Porque o uso de água em excesso leva ao consumo de grandes quantidades de produtos químicos. A continuidade do condicionamento é necessária para manter a qualidade do filme.

Em condições corrosivas de circuito aberto, é economicamente preferível escolher um material resistente à corrosão.

Controle de formação de incrustações;

Com a adição de ácido ao sistema (geralmente é usado ácido sulfúrico), o equilíbrio do pH da água é regulado e a forma de incrustação é removida, mas ao mesmo tempo pode ser adicionado excesso de ácido que causará corrosão. A parte difícil desse processo é definir a dosagem de ácido corretamente e garantir que ela permaneça estável. Materiais que estabilizam a água com baixa concentração e evitam depósitos de carbonato de cálcio devem ser usados com dosagem química.

Controle de depósitos;

Os problemas de depósito, que geralmente são causados por substâncias em suspensão na água, não são tão significativos. Tratamentos intermitentes com complexos dispersantes podem ser feitos quando os aglomerados são tão grandes que formam depósitos lamacentos.

Se a água for bem água contendo ferro, ela é oxidada para dar ferro trivalente e hidróxido de ferro e depósitos de ferrugem são formados. Neste caso, alguns complexos de fosfato ou complexos de fosfonato que retêm o ferro como ferro são usados.

controle biológico;

A cloração periódica é aplicada para evitar desenvolvimentos biológicos.

Condicionamento de circuitos semi-abertos de torre de resfriamento

Um circuito de resfriamento semi-aberto é um circuito de recirculação de água no resfriador de ar. O resfriador de ar proporciona a evaporação de parte da água pelo contato água-ar e remove as calorias recebidas através dos trocadores de calor. A cada passagem, sua temperatura sobe no nível dos trocadores e esfria no nível da caixa d'água. A eficiência da torre depende da tecnologia em aperfeiçoar o contato água-ar.

Tipo de torre:

  • Torre de tiragem normal (forma hiperbólica)
  • Torre de tiragem forçada – com ventiladores
  • Equipamentos com exaustores:
  • Tipo madeira, plástico, fibrocimento, aço, galvanizado
  • Sistema de ajuste de gotas
  • Sistema de roteamento ou divisão de ar
  • separador de gotas

Em um sistema de refrigeração semi-aberto, há sempre uma água de reposição para compensar as perdas de água causadas pela evaporação e purga da desconcentração.

O blefe de desconcentração baseia-se na remoção preferencial de água para evitar o aumento da salinidade levando a sedimentos e aglomerações. A evaporação consiste em água pura suplementada com certa salinidade, exceto pela perda real de espalhamento (vento). Como resultado, ocorre um evento de concentração salgada, que é restringido pelo blefe de desconcentração.

Propriedades do circuito semi-aberto

Cada circuito tem um certo número de parâmetros. É necessário conhecê-los antes de iniciar os processos de conservação. Esses parâmetros são:

  • m3como volume (V)

É a quantidade total de água no circuito. (Recipientes de água quente, recipientes de água fria, trocadores, máquinas, tubulações, etc.)

  • m3Fluxo de circulação em /h(Q)
  • Diferença de temperatura de entrada e saída da torre (ΔT) em ᵒC
  • Tipos de metal existentes no sistema
  • m3Taxa de evaporação em /h(E)

É a vazão de água pura evaporada na torre para resfriar a água do circuito. É calculado pela fórmula empírica abaixo.

E = Q /560 x ΔT Q = m3/h

ΔT = ᵒC

E = m3/h

  • m3taxa de fluxo de perda de deriva (vento) em /h(ES)

É a vazão da água que entra na torre de resfriamento e se mistura com a atmosfera em gotículas. A composição química desta água é a mesma da água do circuito e deve ser considerada no cálculo da purga. (PARAS) varia de acordo com o tipo de torre.

  • % 0,2 – 0,3 para torres de calado normal (Q)
  • Para torres de tiragem forçada % 0,3 – 0,5 up(Q)

Em sistemas, pode ser um preventor de perda de vento que limita essa perda a % 0,1 – 0,15.

m3fluxo de descarga em /h (B)

A fim de evitar a concentração excessiva de sais mistos que levam a acumulações significativas

vazão de água descarregada do circuito.

m3fluxo total de purga em /h (BT)

Da perda de vento (ES), purga (B) e várias perdas de água (perdas por fuga B) que devem ser negligenciáveis.K, perdas de tração BCetc.) a soma das taxas de fluxo

BT= ES+ B + BK+ BC+ ……..

BTé a soma dos blefes de desconcentração (preferenciais ou não preferenciais) no circuito.

 Água de suporte em m3/h (composição) (A)

(V) é a vazão a ser adicionada ao circuito para manter seu volume.

A = E + BT

A = E + ES+ B + BK+ BC+ . . . . .

Coeficiente de aumento de concentração ( c )

É a razão entre a concentração de sais misturados com a água do circuito e a concentração da água de suporte. Praticamente, esta razão de concentração é determinada pela quantidade de cloreto. Porque a quantidade e a estabilidade deste toner no circuito podem ser ajustadas facilmente.

Quantidade de cloreto no circuito / Quantidade de cloreto na água de suporte

(A) e (B)T) Como são constantes, atingem um estado de equilíbrio em um circuito com uma certa razão de concentração ( C ) e são iguais à quantidade de sais misturados que entram na água de suporte.

S x A = CS x BT           Como resultado C = A /BT

A razão de concentração é igual ao fluxo da água de suporte dividido pelo fluxo da água de purga.

Processo de trabalho ( T )

Vamos supor um circuito semi-aberto ex0) na concentração ( t0) injetar instantaneamente um item ( x ) . Se não houver água de apoio, ao longo do tempo devido à purga ( Cx0É claro que ) diminuirá O processo de trabalho ( T ) é o mesmo de quando a concentração de ( x ) é reduzida à metade. É encontrado da seguinte forma;

T = 0,7 X (V/BT)

V = m3

BT= m3/h

T = h (horas)

A importância na seleção da razão de concentração depende da razão de concentração do fluxo de purga.

C = A/BT

A = E + BT

C = (E + BT ) / TI

Aqui está o seguinte resultado importante.

BT = E / (C - 1 )

Se a razão de concentração e a descarga forem calculadas para um determinado circuito, os ganhos dos circuitos de refrigeração também serão vistos. Porque esses cálculos reduzirão muito as perdas de água.

Exemplo: Q = 1000 m3/h, E = 20 m3/h, BT   = 20 / (C – 1) ΔT = 11,2ᵒC

Assim, a tabela a seguir pode ser feita.

C1.051.11.21.31.51.82.02.5345
BT(m3/h)40020010066.640252013.3106.65

Dois resultados importantes são obtidos a partir desta tabela.

C = 1,05 (P = 400 m3/h) de

C = 2,0 (P = 20m3/h) a uma significativa economia de água ( 380 m3/h ) permite fazer.

Transição de C = 3 para C = 5 apenas 5 m3/h ganhos.

A escolha da razão de concentração é um evento importante, pois os problemas de corrosão e depósitos de incrustações aumentam com a razão de concentração.

Taxa de concentração;

— Deve ser alto o suficiente para que o sistema funcione em condições econômicas.

— Mas não deve ultrapassar um certo limite.

Problemas com circuitos de refrigeração semi-abertos

As condições de operação de um circuito semiaberto são determinadas pelos diversos parâmetros do circuito e principalmente pela escolha da razão de concentração.

— Eles devem preservar a troca de calor, a tarefa mais importante do circuito é o resfriamento.

Eles devem manter a instalação intacta pelo maior tempo possível sem envelhecer.

— Os custos operacionais devem ser reduzidos tanto quanto possível. (Água, consumo de produtos químicos etc.)

Quando começa a trabalhar no circuito, o operador encontra os 4 problemas clássicos mais comuns.

  • Corrosão
  • Encadernação de pedra (escala)
  • poça (lama)
  • microorganismos

A corrosão apresenta problemas de tempo de atividade e depreciação do circuito. A incrustação e o lodo reduzem a eficiência da transferência de calor e causam corrosão local. Os microrganismos são responsáveis pela corrosão e depósitos de lodo orgânico.

Corrosão;

Os problemas de corrosão em circuitos de refrigeração semiabertos são bastante complexos. Porque as razões são inúmeras. Fatores físicos, químicos e biológicos podem interferir. Com todos esses fatores, a taxa de corrosão aumenta em circuitos semiabertos.

Concentração de oxigênio

A água dos circuitos semiabertos é até certo ponto oxigenada, ou seja, o contato ar-água vai oxigenar a água em cada passagem pela torre de resfriamento.

Concentração de sais mistos

A concentração de água em circuitos semiabertos aumenta a salinidade da água de apoio originalmente disponível.

a condutividade aumenta muito e também aumenta a taxa de corrosão. Além disso, os efeitos estimulantes de cloretos e sulfatos na corrosão também são afetados. Toners altos podem ser alcançados em circuitos semi-abertos com a mesma razão de concentração.

- calor

Nos circuitos semiabertos, há uma grande diferença de temperatura entre os lugares mais frios e os mais quentes. Altas temperaturas aumentam a taxa de corrosão em pontos quentes.

- Presença de vários metais

O mais importante é a presença de cobre ou compostos de cobre. Embora a corrosão do cobre seja fraca, o Cu+2origina íons. Estes acumulam-se no aço macio e causam corrosão localizada significativa por microestacas (corrosão galvânica).

— Corrosão de depósitos com aeração diferencial

A corrosão residual é devido à concentração igual do oxigênio misturado. (efeito EVANS) A parte metálica com o resíduo onde a concentração de oxigênio é fraca torna-se anódica e faz com que o tubo perfure. Este evento é importante para coletar os materiais de suspensão contidos na água de suporte ou contaminar o sistema com o contato ar-água na torre de resfriamento.

- Ativação bacteriana

Alguns tipos de bactérias (como sulfatos redutores ou tipos que perdem ferro em reações) causam corrosão.

- Impacto do meio ambiente

A interação de um circuito semi-aberto com o meio ambiente é importante. Sabemos que a torre de resfriamento também desempenha o papel de lavador de ar. Se este ar ficar poluído, os mesmos elementos aparecem na água circundante na água do circuito. Nós vamos ;

-substâncias corrosivas (H2S, SO2, NH3…. )

-substâncias suspensas e lamas (areia, poeiras minerais e orgânicas)

Conclusão;

O problema de corrosão em circuitos de refrigeração semi-abertos deve ser considerado como um problema importante. Para determinar se há corrosão significativa em um circuito semi-aberto;

  • Cálculo de corrosão com o índice RYZNAR

Parâmetros dependendo dos objetos de trabalho do circuito

— Análise de água de apoio

— Análise da água do circuito

— Coeficiente de aumento de concentração do circuito

- calor

Tudo isso servirá para atingir o pH de saturação teórica. pHsÉ dado pelo gráfico e o índice é obtido de acordo com o pH de trabalho do circuito. O índice RZYNAR é o mais realista para circuitos de refrigeração semiabertos.

  • Após RZYNARIndexPhSadicionando o efeito de outros fatores de corrosão que não estão no cálculo

– Metálicos – Poluição do ar

– Taxa de circulação – Atividades bacterianas

– Resíduos – Calor

  • A quantidade de ferro na água do circuito

É um fator importante em termos de corrosão. Porque o ferro é formado colocando as paredes de aço do circuito diretamente na solução. Quanto maior a quantidade de ferro, mais importante é na corrosão. (O ferro presente na água de suporte deve ser levado em consideração.) Se o ferro presente em um circuito apresentar corrosão significativa, é impossível determinar a quantidade de ferro com taxa de corrosão, quantidade de concentração e pH. Porque o ferro é dissolvido ou sedimentado.

Se pH < 7,5, o ferro está em solução e se houver 1 ppm de ferro no circuito, a corrosão é insignificante.

Se pH > 8,0, o ferro em solução precipita e a quantidade não tem sentido.

  • Exame interno do circuito

Para ver a importância da sedimentação, é necessário aproveitar os processos de desmontagem, limpeza e reparo e examinar cuidadosamente as condições das superfícies metálicas, especialmente os trocadores de calor. Mesmo que se saiba que há corrosão, é necessário examinar as superfícies internas do circuito para determinar sua importância. O tipo de corrosão deve ser determinado analisando se a corrosão existente é uniforme ou em furos locais e profundos.

  • analise de residuos

Com a porcentagem de óxido de ferro nos resíduos, pode-se determinar muito bem se há corrosão no circuito ou não. Esta análise é especialmente usada em circuitos com pH alto. Porque para eles, a quantidade de ferro dissolvido não é importante, pois o ferro precipita.

  • cupons de teste de corrosão

É um método de cálculo de corrosão. Os cupons de teste de corrosão testemunha pré-preparados e pesados são colocados em locais selecionados do circuito. Esses cupons são removidos em momentos intermitentes e medidos e pesados novamente. Assim, com a perda de peso medida, a taxa de corrosão em um circuito pode ser determinada.

As unidades utilizadas são:

Mícron / ano = 10-6mm/ano, Milipus/ano (MPY) = 25 Micron/ano

Os valores de taxa de corrosão obtidos com os cupons de teste pertencem a uma corrosão uniforme, a perda de peso é distribuída por toda a superfície metálica. Para a determinação do tipo de corrosão, a condição da superfície dos cupons deve ser examinada.

  • corímetro

Existem instrumentos disponíveis para medir tanto a taxa de corrosão instantânea quanto a tendência a pites. Esses instrumentos medem a taxa de corrosão com a corrente elétrica passando pelos eletrodos que são ativados.

  1. Encadernação de pedra (escala)

A incrustação é a formação de depósitos pegajosos e duros nas paredes de um trocador de calor ou tubos de instalação resultantes da cristalização de alguns sais minerais em solução em água.

Depois que esses sais ultrapassam o limite de solubilidade, eles precipitam devido às propriedades do circuito semiaberto.

  • razões

Os circuitos de água semiabertos são muito adequados para a formação de incrustações. Há duas razões principais para isso.

— Evento de aumento de concentração causado por evaporação

Uma água que não possui o recurso de ligação de pedra em circuito aberto pode formar incrustações em circuito semiaberto onde será concentrada muitas vezes.

— Temperamento

Se a temperatura da parede for muito alta em circuitos semiabertos, esse fenômeno causa precipitação nas superfícies de transferência de calor dos sais cuja solubilidade diminui com a temperatura.

  1. poça (lama)

Dependendo dos desenvolvimentos biológicos, objetos amorfos que são formados pela coleta de partículas sólidas, como areia orgânica ou mineral, argila, poeira, resíduos orgânicos são chamados de lodo.

O significado do evento depende da quantidade de sólidos em suspensão presentes na água do circuito. Mas este evento não depende apenas da qualidade da água de apoio. Porque por mais limpa e límpida que seja a água de suporte, os sólidos em suspensão sobem constantemente nas torres de resfriamento em circuitos semi-abertos. É bem conhecido que uma torre de resfriamento atua como um verdadeiro purificador de ar, 500 ou 1000 volumes de ar passam por um volume de água.

Deve-se saber que a atmosfera é mais ou menos empoeirada e também contém muitos poluentes em comparação com o ambiente industrial circundante. Por essas razões, a seleção do local é muito importante quando um circuito semi-aberto deve ser feito.

A taxa de circulação da água é de grande importância em circuitos contendo sólidos em suspensão. Porque essas substâncias se acumulam especialmente em locais onde a velocidade de transição é fraca. ( < 0,5 m/s ) Em circuitos semi-abertos, especialmente depósitos biológicos e programas de condicionamento incorretos causam a formação de depósitos. Os problemas de acumulação são a causa de muitos inconvenientes.

— Perdas de troca térmica

— Aumentos de perda de pressão que diminuem o fluxo de circulação

— Perigo de orifícios da bomba entupidos

— Corrosão do depósito

- Corrosão bacteriana

  1. microorganismos
  • algas

As algas são criptógamas inferiores que não contêm clorofila. Ocorrem principalmente em torres de resfriamento. Porque aqui eles têm todos os fatores necessários.

  • Cogumelos

Os fungos são criptógamos inferiores contendo clorofila. Isso determina sua diferença com as algas.Os fungos destroem a madeira.

— Ascomicetos

Esses fungos se formam nas partes úmidas da estrutura e das luminárias. Eles degradam a celulose em uma massa preta e gelatinosa de 2-3 mm de espessura.

— Basidiomicetos

Este tipo de fungo prospera em ambientes úmidos que não são úmidos. Eles penetram profundamente na madeira, destruindo a celulose e reduzindo a resistência mecânica.

  • bactérias

Muitos tipos de bactérias vivem em circuitos semi-abertos e é muito difícil evitar a sua presença.A água de suporte e o ar são muito ricos em bactérias. O ponto principal é evitar que essas bactérias formem camadas perturbadoras. Tal como acontece com as algas, existem muitos fatores (ar, luz, calor, CO) que causam o seu desenvolvimento.2etc.) estão disponíveis em sistemas de refrigeração.

Algumas famílias bacterianas participam do mecanismo clássico de corrosão eletroquímica que ocorre entre o ânodo e o cátodo, que é bem conhecido por seus efeitos corrosivos.

- Bactérias aeróbicas

Eles vivem em um ambiente de oxigênio. Bactérias de ferro aeróbicas aceleram a corrosão eletroquímica por polarização anódica. Eles permitem que o ferro bivalente se torne trivalente por meio do oxigênio e, ao final dessa reação, o Fe (OH) é formado.3ocorre.

- Bactérias anaeróbicas

É encontrado em áreas pobres em oxigênio. As bactérias sulfato redutoras são as mais conhecidas por causa dos danos que causam. ( Desulfobrio desulfurican ) Reduz o íon sulfato usando o hidrogênio molecular produzido pelos cátodos. ( Despolarização catódica ) Este evento acelera a corrosão. Na prática, aparecem bolhas no ferro, cujo fundo é oco como uma cratera, e vê-se que o ferro se dissolveu.

Condicionamento de circuitos de refrigeração semiabertos

Condicionar uma água significa mudar radicalmente sua condição adicionando quantidades muito pequenas de produtos químicos sem alterar sua composição. Esses produtos químicos são chamados de inibidores.

Examinamos brevemente os problemas causados pela água nos sistemas de água de resfriamento acima. Até o momento, muitos programas de condicionamento químico foram desenvolvidos para evitar esses problemas. Em geral, esses programas de condicionamento apresentam duas abordagens diferentes.

  • Estéril É formado pela cristalização de sais quando a concentração de sólidos dissolvidos excede o limite de solubilidade. Para evitar essa cristalização, o índice de estabilidade RYZNAR da água é definido na faixa de 7,0 – 7,5 (propenso à corrosão) e o valor de pH na faixa de 6,0 – 7,0. Assim, os sais que podem formar incrustações são mantidos na forma solúvel e sua precipitação é evitada. Neste caso, o caráter da água é corrosivo e as superfícies metálicas estão limpas. Um inibidor de corrosão também deve ser usado para proteger essas superfícies da corrosão. Neste tipo de programa de condicionamento, o inibidor de corrosão deve ser muito eficaz. Isso só pode ser alcançado com cromatos. No entanto, o uso do cromato foi abandonado na tecnologia atual e devido à interação dos sistemas com o meio ambiente. Porque os compostos de cromato são extremamente tóxicos e difíceis de tratar. Além disso, devido às várias propriedades dos compostos de cromato, max. Para proteção, é necessário um controle e monitoramento muito bons do sistema.
  • Neste segundo programa de condicionamento, onde geralmente são usados inibidores orgânicos, a estrutura da água é oposta ao programa anterior. Mantendo o índice de estabilidade RYZNAR da água em 5,5 – 6,5 e o limite inferior de pH em 7,1 (nenhum limite superior é a vantagem da aplicação.) a água se torna menos agressiva e corrosiva, sua propriedade corrosiva mínima. é baixado. A corrosão é completamente interrompida com os inibidores de corrosão usados. As superfícies de transferência de calor são mantidas limpas pela adição de alguns produtos químicos que atuam como modificadores de crescimento de cristais, dispersantes e separadores à água. Taxa de corrosão aceitável máx. É 2.0 MPY. Este programa de condicionamento também é chamado de programas de pH alto, onde a água busca seu próprio pH. A adição de ácido no sistema é minimizada, não há problema com o índice de salinidade, e além da prevenção de incrustação, o acúmulo de incrustação no sistema pode ser disperso com este sistema e com os dispersantes corretos. Não tem efeitos nocivos sobre o meio ambiente e a saúde humana. São produtos biodegradáveis (biodegradáveis). Devido a essas superioridades e por serem econômicos, eles se tornaram o programa preferido na tecnologia atual.

Como resultado, é necessário manter o caráter da água dentro da faixa desejada com o índice de estabilidade RYZNAR, independentemente do tipo de condicionamento feito em todos os sistemas. No entanto, do aditivo químico a ser usado depois disso, max. eficiência pode ser alcançada. Se for; Como pode ser visto na tabela,

1- Dado máx. A purga a ser feita no sistema de acordo com o aumento do coeficiente pode ser alcançada mantendo o valor de pH do sistema dentro da faixa desejada.

Condicionando Circuitos Fechados de Torres de Resfriamento

Um circuito fechado é um circuito recorrente, e a água nele serve apenas para transferência de calorias. No circuito fechado, a água não é exposta a qualquer evaporação ou alteração de concentração. Portanto, blefar não é feito para ajustar a concentração. A água de suporte teoricamente desprezível é necessária. As adições de água geralmente são causadas por problemas de vazamento, tomadas de água descontroladas, reparos, etc. Em um circuito fechado, é necessária mais água de qualidade e condicionada. Nenhuma corrosão e formação de pedra é necessária neste tipo de negócio.

Corrosão

Como a água de um circuito fechado não está constantemente saturada de oxigênio, o problema de corrosão pode ser considerado menor. Na aplicação, como o oxigênio é frequente e leve, a corrosão ocorre na forma de cavidades profundas nos pontos mais quentes. ( Pitting ) Além disso, a corrosão galvânica causada por diferentes metais também é encontrada em circuitos fechados.

formação de aparas

Teoricamente, se a água do circuito não for concentrada por evaporação e a quantidade de água de suporte for pequena, a formação de incrustações é relativamente pouco importante. Em circuitos fechados, se a quantidade de água de suporte for importante, o fenômeno de escaldadura não pode ser desprezado. Para evitar a formação de pedras à base de cálcio e magnésio, a água de suporte deve ser purificada e o condicionamento químico deve ser feito.