pratica-torre de resfriamento_0001

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Pratica 5 de Operações Unitárias
Engenharia Química Universidade Paulista (UniP) 23 pag.
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SIMBOLOGIA E NOMENCLATURA
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Distinção
Densidade de empacotamento Temperatura de entrada do ar
Humidade relativa de entrada do ar
Temperatura de saída do ar
Humidade relativa de saída do ar
Temperatura de entrada da água
Temperatura de saída da
Símbolo
AB
Ti
T2
T4
 (
água
Vazão
 
volumétrica
 
da
 
àgua
VW
l/h
Queda
 
de
 
pressão
AP
Pa
Humidade
 
absoluta
X
g/kg
Entalpia
h
Kj/kg
Temperatura
 
de
 
bulbo 
húmido
Tf
°C
Pressão
 
parcial
 
de
 
vapor
PD
KPa
Volume
 
específico
v
m3/Kg
Fluxo
 
mássico
 
do
 
ar
mL
kg/s
Capacidade
 
de
 
resfriamento 
do ar
Carga
 
térmica
 
da
 
àgua
QL
Qw
)Ts
Unidade
OC
' 0
OC
O
OC OC
Aproximação do bulbo	a
humido
Coeficiente de resfriamento	n
Quantidade de água	mw
evaporada
Vazão volumétrica do ar	VL
OC
m3/h
1
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS
AV. Luando Sul, Rua Lateral Via 510, Talotono— Município do Bela—s Luanda/Angola
Telefones: +24422ô430334/4422ô430330 — Correio eIeotrónioo: geral@isptec.oo.ao
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Em muitas operasões, devido a necessidade de se remover carga térmica de um dado sistema e usa-se, na maioria dos casos, água como o fluido de resfriamento, ou seja, em muitos sistemas de refrigeração, ar condicionado e processos industriais, gera-se calor que deve ser extraído e dissipado. A água quente que sai destes resfriadores deve ser reaproveitada devido a motivos económicos e ambientais, para isso esta água deve passar por outro equipamento que a resfrie. (ELKIND,2002)
As torres de resfriamento são equipamentos utilizados para o resfriamento de àgua industrial, como aquela proveniente de condensadores de usinas de gerasão de potência, ou de instalações de refrigerasa , trocadores de calor entre outros. 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 contacto directo das correntes de água e ar ocorre e evaporação da àgua, principal fenómeno que produz resfriamento. (TREYBAL, 1980) Isso ocorre porque a água para evaporar precisa de calor latente, e esse calor é retirado da própria àgua que escoa pela torre. A diferença de temperatura entre o ar e a àgua também é responsável pelo resfriamento.
Expondo-se adequadamente àgua ao ar numa torre de resfriamento, é possível resfriar a àgua à temperatura de bulbo húmido do ar, esta serà mais baixa que a temperatura ambiente. O resfriamento acontece pela evaporasão de uma pequena porção de água,
calor latente sendo fornecido pela variasão do calor sensível do restante. A ênfase está na
evaporação de água somente suficiente para resfriar o restante. Numa torre de resfriamento a variação de calor sensível é a quantidade de interesse principal.
O projeto de uma torre de resfriamento parte dos valores da vazão e da temperatura da água a ser resfriada. Então, uma vez especificada a geometria da torre em termos de suas dimensões e tipo de enchimento, o funcionamento adequado dependerá do controle da vazão de ar. Em termos de insumo energético, a torre demandará potência para fazer escoar o ar, sendo que o enchimento da torre é um elemento que introduz perda de carga; a água deverá ser bombeada até o ponto de aspersão (MELLO, 2016).
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4 Enchimento
A funsão do enchimento de uma torre de resfriamento de água é acelerar a dissipação de calor na torre, aumentando o tempo de contacto entre a água e o ar. Esta função se realiza devido o aumento da área molhada à exposição contínua da superfície da água ao ar e à formação de gotas e filmes na torre (torresfriamento, 2010).
Os enchimentos de torre são classificados em dois tipos, a saber: o tipo respingo e o tipo filme (torresfriamento, 2010). O enchimento do tipo respingo é usado quase que exclusivamente em torre industrial. O enchimento do tipo filme é mais indicado para unidades compactas ou pequenas torres comerciais (torresfriamento, 2010).
4 Temperatura de bulbo húmido
A temperatura de bulbo húmido afecta directamente o tamanho da torre a ser selecionada (torresfriamento, 2010).
4	Psicrometria
Psicrometria é o campo da ciência que estuda as propriedades do ar atmosférico (mistura de ar e vapor de água). Este estudo é muito importante na operasa da torre de resfriamento, jà que neste processo tem-se troca de calor por contato direto ar/água. Como meio de facilitar o entendimento nas equações a serem descritas será usado a seguinte analogia: o índice "A" representará o vapor e o "B" os gases incondensáveis.
· Humidade Molar: a humidade molar de um gás relaciona o número de moles de àgua presente na mistura gasosa com o número de moles do gàs incondensàvel indicado como gás seco.
· Humidade Absoluta: é definida como a razão entre a massa do vapor carregado por unidade de massa do gás seco.
Para o sistema ar-àgua, tem-se:
· Humidade Relativa: quantifica o grau de saturação do sistema. É a relasão entre a quantidade de água existente no ar e a quantidade de àgua que existiria no ar se o mesmo estivesse saturado à mesma temperatura.
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Quando a humidade relativa é 100%, significa que o ar está saturado. Sendo que para a água a equasão de pressão de vapor usada será a de Antoine:
· Percentagem de Humidade ou Humidade Percentual: é expressa como a razão da massa de vapor contida na humidade de massa do ar seco, pela massa de vapor que poderia estar contida se o ar estivesse saturado.
· Volume Húmido Molar: representa o volume de 1 moI de gás seco mais o vapor associado. É expresso em m’/mol de ar seco.
Onde a temperatura é dada em Kelvin e a pressão em atm.
Para o sistema a—r	àgua:
Ou o volume húmido pode ser dado em m'/kg
· Volume Húmido Específico: é o volume de 1kg da mistura de gàs incondensàvel e seu vapor associado. É expresso em m’/kg de ar seco.
· Densidade do ar Húmido: é a massa de mistura de vapor e gás incondensável referente a uma unidade de volume húmido. Dada em kg/m’.
· Calor húmido: representa a capacidade calorífica à pressão constante de uma unidade de massa de gàs seco e a umidade associada. Expresso em cal/°C g AS.
Para o sistema ar — água:
Onde Y é dado em g àgua/ g AS.
· Entalpia específica do ar húmido: A entalpia específica do ar húmido é referente à unidade de massa do gás seco mais o vapor associado. É usualmente adotado 0°C como temperatura de referência. As capacidades caloríficas são consideradas invariantes com a temperatura e o calor latente da água à temperatura de referência é igual a 2501 kJ/kg.
Expressa em kcal/kg AS.
· Temperatura de Orvalho: é a temperatura na qual indica a condensasão do vapor quando a fase gasosa é resfriada sob pressão e umidade absoluta constantes, sem haver contato direto com o líquido.
· Temperatura de Bulbo Seco: é a temperatura de ar medida em um termómetro cujo bulbo está seco, isto é, cujo bulbo esteja envolvido pelo próprio ambiente.
· Temperatura de Bulbo Húmido: é a temperatura de equilíbrio obtida na superfície da àgua quando exposta ao ar, de tal forma que o calor transferido pelo ar à àgua seja igual ao calor latente necessário à vaporizaçãoda água. A temperatura de bulbo húmido é obtida revestindo-se o bulbo do termómetro com um algodão húmido. Quando o ar não está saturado, há evaporação da água contida no algodão, retirando calor do bulbo do termômetro, havendo abaixamento da torre de mercúrio. Por isso, quando o ar não está saturado, a temperatura de bulbo húmido é menor que a temperatura de bulbo seco. À medida que o ar se satura, a temperatura de bulbo húmido vai ficando mais próxima da temperatura de bulbo seco, até que se igualam para um ar 100% saturado. A diferença entre a
temperatura de bulbo seco e de bulbo húmido mede, portanto, o grau de saturasão do ar. Determinando-se as temperaturas de bulbo húmido e bulbo seco do ar podemos obter as demais propriedades do ar através da Carta Psicrométrica do ar.
· Temperatura de Saturação Adiabàtica: é a temperatura na o qual ocorre a saturação durante um processo adiabàtico. Assim, ao colocar em uma mistura gás
— vapor em contato com um líquido, a fase gasosa se humidificarà e se resfriarà. Se o tempo de contacto for o suficiente para atingir-se o equilíbrio, e o processo for adiabático, isto ocorrerá até que o gás e o líquido alcancem a mesma temperatura, chamada de temperatura de saturasão adiabática.
4	CARTA PSICROMÉTRICA
A maioria das propriedades das misturas de ar e vapor de àgua necessárias nos cálculos de engenharia estão contidas na carta de humidade ou carta psicrométrica. Nestas cartas a humidade absoluta està no eixo das ordenadas e a temperatura de bulbo seco no eixo das abcissas. Geralmente estes gráficos se aplicam a pressões ambientes e a partir de duas propriedades da mistura ar vapor é possível se obter todas as outras através da leitura gràfica. A carta psicrométrica relaciona temperatura, humidade, densidade e entalpia, permitindo analisar a variação de energia envolvida na mudança das características físicas do ar húmido.
I.S....P,...T.. EC...,.
Psicrometria	-	-	"
· Umidade absoluta ou retro do mistura {w}
 (
Umidade
 
relativa
 
{D'R
 
ou
 
@)
”
)
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MATERIAIS E MÉTODOS
ESQUEMA DO EQUIPAMENTO
Imagem 2: Esquema de equipamento (torre de resfriamento Gunt WL 320)
Descrição do esquema:
l-Bocal de pulverização; 2-Copa;
3- Painel de controle;
4- Câmara de ar;
5- Ventilador radial;
6- Válvula de drenagem para o tanque de água; 7- Tanque de água com aquecedor;
8- Tanque de alimentação;
9- Sensor de temperatura/Humidade.
7
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4 Modo de operação do equipamento
O WL 320 (torre de resfriamento) examina os principais componentes e princípio de uma torre de resfriamento húmido com ventilação forçada. A àgua é aquecida em um tanque e transportada por uma bomba para um atomizador. O atomizador pulveriza a água a ser resfriada sobre a superfície do convés molhado. A àgua escorre de cima para baixo ao longo da superfície da capa molhada enquanto o ar flui da parte inferior para a parte superior. O calor é transferido directamente da água para o ar por convecção e evaporação. O volume de àgua evaporada é registrado. O fluxo de ar é gerado por um ventilador e ajustado usando uma válvula de borboleta.
A torre de resfriamento é transparente, permitindo uma observação clara da superfície da capa molhada e da água escorrendo. Torres de resfriamento intercambiáveis (WL 320.01
· WL 320.04) permitem estudos comparativos. GUNT software para aquisição de dados via USB no Windows 7, 8.1, 10.
Todos os parâmetros importantes do processo são registrados (vazão volumétrica do ar, temperaturas do ar e da água, umidade do ar, vazão de água). Os valores medidos podem ser lidos em displays digitais. Ao mesmo tempo, os valores medidos também podem ser transferidos directamente para o PC via USB. O software de aquisição de dados está incluído. As mudanças do estado do ar são representadas em um diagrama h-x.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
· Encheu-se o tanque de àgua;
· Montou-se a torre de refrigeração;
· Ligou-se os sensores: Sensores de temperatura / humidade combinados;
· Ligou-se também o sistema à rede elétrica, sistema no interruptor principal, o PC, o aquecedor, seIecionou-se o nível de aquecimento e ligou-se o ventilador;
· Ajustou-se o fluxo de ar;
· Ligou-se a bomba;
· Ajustou-se o fluxo volumétrico de àgua (19-20).
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RESULTADOS E DISCUSSÕES
TORRE DE ARREFECIMENTO 1
Nesta experiência fez-se o tratamento dos dados da torre do tipo WL320.02. que tem uma densidade de empacotamento (AB) de 200 m2/m'.
Para a presente experiência utilizou-se água de um tanque que foi pré-aquecida por um aquecedor e depois injectada na torre utilizando uma bomba. O ar foi injectado pela parte de baixo da torre a partir de uma ventoinha, isso fez com que a água transferisse seu calor latente de evaporação e o ar de humidificação. Os fluidos estavam em contracorrente
A experiência teve a duração de 6 minutos os dados obtidos foram os seguintes:
TABELA 1: Dados Fornecidos pelo Software Para a Torre 1
	'1•1
(%)
	4›2
(%)
	T1
‘C
	T2
‘C
	T3
‘C
	T4
‘C
	T5
‘C
	dV/dt
(l/h)
	dp
(PA)
	49,009
	48,9533
	35,9498
	45,8692
	19,4393
	31,748
	21,3313
	20,3712
	9,6933
	49,3103
	48,4647
	35,5555
	46,0102
	19,6253
	35,8107
	22,234
	20,196
	9,5633
	49,529
	48,6257
	35,3562
	47,3422
	19,796
	39,2433
	23,0713
	19,644
	9,58
	49,7513
	49,0677
	35,1963
	47,7223
	19,9127
	40,9533
	23,706
	19,4688
	9,56
	49,9553
	49,4617
	35,0102
	47,5995
	19,978
	41,8433
	24,21
	18,7848
	9,42
	50,161
	49,958
	34,7822
	47,9005
	20,022
	42,2833
	24,5933
	18,5232
	9,51
TABELA 2 Dados Fornecidos pelo Software Para a Torre 1
	h1
(KJ/Kg)
	h2
(KJ/Kg)
	x1
(g/kg)
	x2
(g/kg)
	v1
(m^3/kg)
	v2
(m^3/kg)
	Tfl
(°C)
	83,4029
	128,1814
	18,3913
	31,7155
	0,9015
	0,9499
	26,7194
	82,2425
	128,0883
	18,0991
	31,6213
	0,9
	0,9502
	26,4587
	81,7225
	135,8586
	17,9773
	34,075
	0,8992
	0,9577
	26,3407
	81,3506
	138,9349
	17,8972
	35,1063
	0,8986
	0,9604
	26,2557
	80,8652
	138,976
	17,7835
	35,1732
	0,8979
	0,9601
	26,1446
	80,2305
	141,7534
	17,6285
	36,1214
	0,8971
	0,9624
	25,9987
TABELA 3: Dados Fornecidos pelo Software Para a Torre I
	dml/dt
(kg/s)
	dVl/dt
(m^3/h)
	Ql
(W)
	Z
(K)
	Qw
(W)
	a
(K)
	ETA
	dmw/dt
(kg/h)
	0,0138
	47,2799
	619,1225
	10,4167
	246,9539
	-5,3881
	2,0715
	0,6632
	0,0137
	46,9688
	629,5217
	13,5767
	319,1016
	-4,2247
	1,4517
	0,6684
	0,0137
	47,1961
	741,0665
	16,172
	369,7125
	-3,2694
	1,2534
	0,7933
	0,0137
	47,2118
	786,3623
	17,2473
	390,7794
	-2,5497
	1,1735
	0,846
	0,0136
	46,8583
	787,8304
	17,6333
	255,2686
	-1,9346
	1,1232
	0,8487
	0,0136
	47,1376
	837,068
	17,69
	381,3417
	-1,4054
	1,0863
	0,9058
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9
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m
)
TABELA 4: Dados Teóricos Para a Torre 1
	4'1 (%)
	'I›2
(%)
	TI
°C
	T2
°C
	T3
°C
	T4
°C
	T5
°C
	dp (PA)
	dV/dt (1/h))
	49
	48,2
	35,5
	45,8
	34,5
	21,4
	20,4
	9
	19
	49,2
	48,4
	35,3
	47,1
	37,8
	22,1
	20,4
	9
	19
	49,4
	48,8
	35,2
	47,5
	39,3
	22,720,5
	8
	19
	49,7
	49,2
	34,9
	47,3
	40,2
	23,2
	20,6
	9
	20
	49,9
	49,7
	34,8
	47,6
	40,6
	23,6
	20,6
	8
	18
	50
	49,9
	34,8
	47,4
	40,8
	23,7
	20,7
	8
	20
Os dados apresentados na tabela 4 foram usados como dados de entrada no diagrama de Mollier para determinar as entalpias (h), as humidades absolutas (x), temperatura de bulbo húmido (Tfl e volumes específicos (v). Os resultados destas determinações encontram-se apresentados na tabela abaixo:
TABELAS: Dados Teóricos Para a Torre 1
	h1
(KJ/Kg)
	h2
(KJ/Kg)
	x1
(g/kg)
	x2
(g/kg)
	v1
(m^3/kg)
	v2
(m^3/kg)
	Tfl
(°C)
	81100
	130200
	18,1
	31,9
	0,906
	0,95
	26,9
	80600
	130000
	17,9
	31,9
	0,899
	0,956
	26,3
	80000
	136100
	17,7
	33,8
	0,898
	0,958
	26,3
	79200
	138800
	17,4
	35
	0,897
	0,961
	26,1
	79100
	138700
	17,4
	35,2
	0,897
	0,961
	26,1
	79000
	138700
	17,4
	35,9
	0,897
	0,962
	25,9
Esses parâmetros determinados foram usados para calcular os outros parâmetros como fluxo mássico de ar, capacidade de resfriamento do ar, carga térmica da água, vazão volumétrica de ar, quantidade de água evaporada, potência da bomba e a potência do ventilador, estes valores estão apresentados na tabela a seguir:
TABELA 6: Dados Teóricos Para a Torre 1
	dml/dt (kg/s)
	dVI/dt (m^3/h)
	Q1 (W)
	Z (K)
	Qw (W)
	a (K)
	ETA
	dmw/dt (kg/h)
	0,013321919
	45,56096131
	654,1061989
	13,1
	289,4153889
	-5,5
	1,723684211
	0,527777778
	0,013280048
	45,70461157
	656,0343478
	15,7
	346,8566111
	-4,2
	1,365217391
	0,527777778
	0,012507473
	43,13577145
	701,6692121
	16,6
	366,7401111
	-3,6
	1,276923077
	0,527777778
	0,013245455
	45,823976 12
	789,4291181
	17
	395,3444444
	-2,9
	1,205673759
	0,555555556
	0,012487935
	43,20325901
	744,2809103
	17
	355,81
	-2,5
	1,172413793
	0,5
	0,012481442
	43,22573145
	745,1421135
	17,1
	397,67
	-2,2
	1,147651007
	0,555555556
 (
ISPTEC
)
 (
10
) (
INSTITUTO
 
SUPERIOR
 
POLITÉCNICO
 
DE
 
TECNOLOGIAS
 
E
 
CIÊNCIAS
AV. Luando
 
Sul, Rua
 
Lateral Via 510,
 
Talotono 
— 
Município do
 
Belas
 
— 
Luanda/Angola Telefones:
 
+24422ó430334/4422ó430330
 
—
 
Correio
 
electrónico:
 
geral@isptec.co.ao
) (
D
 
oc
 
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t
 
s
 
h
 
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on
 
www.do
 
cs
 
ity.co
 
m
)
Foi calculado o valor médio dos dados fornecidos pelo software e dos dados teóricos e foi feita uma comparação entre estes valores, esta comparação foi feita a partir do erro relativo % como mostrados na tabela a seguir:
TAB ELA7: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre 1
	
	'I›1
( )
	4'2
( )
	T1
°C
	T2
°C
	T3
°C
	T4
°C
	T5
°C
	dV/dt
(l/h)
	dp
(PA)
	Valor
Teórico
	
49,533
	
49,033
	
35,083
	
47,117
	
38,867
	
22,783
	
20,533
	
19,167
	
8,5
	Valor
Software
	
49,617
	
49,117
	
34,992
	
47,35
	
39,75
	
22,992
	
20,567
	
19,083
	
8,25
	Erro Percentual
	0,168
	0,17
	0,261
	0,495
	2,273
	0,914
	0,162
	0,435
	2,941
TABELA 8: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre I
	
	h1
(KJ/Kg)
	h2
(KJ/Kg)
	x1
(g/kg)
	x2
(g/kg)
	v1
(m^3/kg)
	v2
(m^3/kg)
	Tfl
(°C)
	Valor
Teórico
	
79833,333
	
135416,667
	
17,65
	
33,95
	
0,899
	
0,958
	
26,267
	Valor
Software
	
79516,667
	
137400
	
17,525
	
34,475
	
0,898
	
0,96
	
26,183
	Erro
Percentual
	
0,397
	
1,465
	
0,708
	
1,546
	
0,167
	
0,157
	
0,317
TAB ELA9: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre 1
	
	dm1/dt
(kg/s)
	dV1/dt
(m^3/h)
	QI
(W)
	Z
(K)
	Qw
(W)
	a
(K)
	ETA
	dmw/dt
(kg/h)
	Valor
Teórico
	0,013
	44,442
	715,11
	16,083
	358,639
	-3,483
	1,315
	0,532
	Valor
Software
	0,013
	43,834
	729,696
	16,8
	362,69
	-3,192
	1,241
	0,53
	Erro
Percentual
	
1,474
	
1,369
	
2,04
	
4,456
	
1,129
	
8,373
	
5,623
	
0,435
A partir dos resultados mostrados acima podemos verificar que o maior erro encontrado foi de aproximadamente 8,373, este valor de erro pode ser justificado pelas seguintes razões:
ü• Erro na cronometragem: Os dados foram retirados em intervalos de 1 minuto e um atraso poderia variar minimamente os nossos parâmetros mais ainda assim influenciaria minimamente os dados aumentando assim os erros;
ü• Falha ao se estabelecer o fluxo: Com o passar do tempo o fluxo ia Vendendo a diminuir e havia necessidade de se ajustar manualmente o fluxo.
•°• Falta de precisão na leitura dos dados no diagrama de Mollier; ü• Arredondamentos feitos nos cálculos.
Podemos também verificar que a uma diminuição da temperatura da água pois passa de 22,783 (T4) para 20,533(T5) ou seja a uma redução de 2,25°C na temperatura. Verifica- se também um aumento da temperatura do ar pois passou de 35,083 para 47,117 o que faz um aumento de aproximadamente 12,034 °C.
TORRE DE ARREFECIMENTO 2
Foi seguido exactamente o mesmo procedimento que na torre de arrefecimento 1 diferindo apenas no tipo de torre pois usou-se uma torre do tipo WL320.03 que tem uma densidade de empacotamento (AB) de 0 m2/m’. Sendo assim, efectuou-se o cálculo das grandezas das tabelas 14 e 15.
TABELA 10: Dados Fornecidos pelo Soltware Para a Torre 2
	'P1
	'P2
	T1
	T2
°C
	T3
°C
	T4
°C
	T5
°C
	dV/dt
(1/h)
	dp
(PA)
	53,8903
	52,8747
	31,991
	42,7038
	21,3447
	35,272
	25,398
	18,6864
	4,95
	53,8
	51,1047
	32,2097
	44,816
	21,4733
	37,9513
	24,8227
	20,0424
	4,88
	53,71
	50,4713
	32,288
	46,3572
	21,744
	41,3847
	24,892
	19,7208
	4,8367
	53,6103
	50,4207
	32,4297
	46,4613
	21,742
	42,4173
	25,106
	19,416
	4,9633
	53,5487
	50,474
	32,5007
	45,9557
	21,5507
	42,9747
	25,2367
	18,7848
	4,8433
	53,5123
	50,6413
	32,459
	45,8028
	21,5167
	43,532
	25,3193
	18,5904
	4,9767
TABELA 11: Dados Fornecidos pelo Software Para a Torre 2
	h1
(KJ/Kg)
	h2
(KJ/Kg)
	x1
(g/kg)
	x2
(g/kg)
	v1
(m^3/kg)
	v2
(m^3/kg)
	Tfl
(°C)
	73,5765
	117,7072
	16,163
	28,9638
	0,8869
	0,9365
	24,4076
	74,2592
	126,115
	16,341
	31,3507
	0,8878
	0,9462
	24,5751
	74,4585
	133,6283
	16,3872
	33,6208
	0,8881
	0,9541
	24,624
	74,8705
	134,1346
	16,4906
	33,7735
	0,8886
	0,9546
	24,7244
	75,0679
	131,3488
	16,5389
	32,9053
	0,8889
	0,9519
	24,7724
	74,8932
	130,7835
	16,4876
	32,7498
	0,8887
	0,9512
	24,7302
 (
ISPTEC
)
 (
12
) (
INSTITUTO
 
SUPERIOR
 
POLITÉCNICO
 
DE
 
TECNOLOGIAS
 
E
 
CIÊNCIAS
AV. Luando Sul, Rua
 
Lateral Via 510, Talotono 
— 
Município do
 
Belas
 
— 
Luanda/Angola Telefones:
 
+24422ó430334/4422ó430330
 
—
 
Correio
 
electrónico:
 
geral@isptec.co.ao
) (
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L
 
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ivy.
 
co
 
m
)
TABELA 12: Dados Fornecidos pelo Software Para a Torre 2
	dml/dt
(kg/s)
	dVl/dt
(m^3/h)
	Ql
(W)
	Z
(K)
	Qw
(W)
	a
(K)
	ETA
	dmw/dt
(kg/h)
	0,01
	33,5473
	439,1362
	10,874
	214,7283
	0,9904
	0,9088
	0,4586
	0,0098
	33,4818
	509,7057
	13,1287
	306,2251
	0,2475
	0,9815
	0,5311
	0,0097
	33,4716
	576,6079
	16,4927
	378,5174
	0,268
	0,984
	0,6046
	0,0099
	33,9166
	584,8777
	17,3113
	391,1657
	0,3816
	0,9784
	0,614
	0,0098
	33,4553
	549,4797
	17,738
	387,7767
	0,4643
	0,9745
	0,5752
	0,0099
	33,9006
	553,3231
	18,2127
	394,0331
	0,5892
	0,9687
	0,5796
TABELA 13: Dados Teóricos Para a Torre 2
	'I›1
(%)
	'I›2
(%)
	T1
°
	T2
°
	T3
°
	T4
°
	T5
°
	dV/dt
t >)
	dp
(
	53,4
	50,8
	32,1
	44,6
	36,6
	23,8
	22,7
	20
	4
	53,3
	50,2
	32,2
	46,1
	39,8
	23,9
	22,6
	19
	4
	53,2
	50.1
	32,4
	46,2
	40,8
	24,1
	22,6
	18
	4
	53,2
	50,2
	32,4
	45,7
	41,3
	24,2
	22,7
	19
	4
	53,1
	50,3
	32,4
	45,5
	41,8
	24,3
	22,8
	18
	4
	53,1
	50,6
	32,4
	45,1
	42,1
	24,4
	22,8
	19
	4
TABELA 14: Dados Teóricos Para a Torre 2
	h1 (KJ/Kg)
	h2 (KJ/Kg)
	x1 (g/kg)
	x2 (g/kg)
	v1 (m^3/kg)
	v2 (m^3/kg)
	Tfl (°C)
	74100
	121000
	16
	30
	0,876
	0,94
	23
	74200
	126100
	16,1
	31,5
	0,878
	0,947
	23,7
	74300
	131800
	16,3
	32,8
	0,876
	0,945
	23,9
	74600
	131400
	16,3
	33,2
	0,875
	0,95
	23,7
	74800
	130000
	16,4
	33,1
	0,878
	0,951
	23,8
	75000
	131000
	16,5
	32,6
	0,877
	0,951
	24
 (
ISPTEC
)
 (
13
) (
INSTITUTO
 
SUPERIOR
 
POLITÉCNICO
 
DE
 
TECNOLOGIAS
 
E
 
CIÊNCIAS
AV. Luando Sul, Rua
 
Lateral Via 510,
 
Talotono 
—
 
Município do
 
Belas
 
— 
Luanda/Angola Telefones:
 
+24422ó430334/4422ó430330
 
—
 
Correio
 
electrónico:
 
geral@isptec.co.ao
) (
D
 
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cs
 
ity.co
 
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)
TABELA 15:Dados Teóricos Para a Torre 2
	dml/dt
(kg/s)
	dVl/dt
(m^3/h)
	Ql
(W)
	Z
(K)
	Qw
(W)
	a
(K)
	ETA
	dmw/dt
(kg/h)
	
0,008928395
	
30,21368826
	
418,7417197
	
12,8
	
297,6711111
	
0,8
	
0,941176471
	
0,555555556
	
0,008895335
	
30,32597738
	
461,6679062
	
15,9
	
351,2751667
	
0,2
	
0,98757764
	
0,527777778
	
0,008904743
	
30,29393724
	
512,0227488
	
16,7
	
349,531
	
0,2
	
0,98816568
	
0,5
	
0,008881279
	
30,3739742
	
504,4566476
	
17,1
	
377,7865
	
0,5
	
0,971590909
	
0,527777778
	
0,008876608
	
30,3899563
	
489,9887802
	
17,5
	
366,275
	
0,5
	
0,972222222
	
0,5
	
0,008876608
	
30,3899563
	
497,0900669
	
17,7
	
391,0421667
	
0,4
	
0,977900552
	
0,527777778
TABELA 16: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre 2
	
	'I›1
(%)
	4'2
(	)
	T1
°C
	T2
°C
	T3
°C
	T4
°C
	T5
°C
	dV/dt
(I/h)
	dp
(PA)
	Valor
Teórico
	
53,217
	
50,42
	
32,317
	
45,533
	
40,4
	
24,117
	
22,7
	
18,833
	
4
	Valor
Software
	
53,2
	
50,3
	
32,4
	
45,617
	
41,05
	
24,158
	
22,7
	
18,917
	
4
	Erro
Percentual
	
0,031
	
0,238
	
0,258
	
0,183
	
1,609
	
0,173
	
0
	
0,442
	
0
TABELA 17: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre 2
	
	h1
(KJ/Kg)
	h2
(KJ/Kg)
	x1
(g/kg)
	x2
(g/kg)
	v1
(m^3/kg)
	v2
(m^3/kg)
	Tfl
(°C)
	Valor
Teórico
	
74400
	
128550
	
16,267
	
32,2
	
0,877
	
0,947
	
23,683
	Valor
Software
	
74500
	
130500
	
16,3
	
32,7
	
0,877
	
0,949
	
23,75
	Erro
Percentual
	
0,134
	
1,517
	
0,205
	
1,553
	
0,019
	
0,141
	
0,281
TABELA 18: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre 2
	
	dml/dt
(kg/s)
	dVI/dt
(m^3/h)
	Ql
(W)
	Z
(K)
	Qw
(W)
	a
(K)
	ETA
	dmw/dt
(kg/h)
	Valor
Teórico
	
0,009
	
30,331
	
480,661
	
16,283
	
355,597
	
0,433
	
0,973
	
0,523
	Valor
Software
	
0,009
	
30,353
	
493,539
	
16,9
	
360,936
	
0,417
	
0,976
	
0,525
	Erro
Percentual
	
0,071
	0,07
	2,679
	3,787
	1,501
	3,846
	0,246
	0,442
 (
14
) (
INSTITUTO
 
SUPERIOR
 
POLITÉCNICO
 
DE
 
TECNOLOGIAS
 
E
 
CIÊNCIAS
AV. Luando Sul, Rua
 
Lateral Via 510,
 
Talotono 
—
 
Município do
 
Belas
 
— 
Luanda/Angola Telefones:
 
+24422ó430334/4422ó430330
 
—
 
Correio
 
electrónico:
 
geral@isptec.co.ao
) (
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oc
 
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cs
 
ity.co
 
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)
ISPTEC
A partir dos resultados mostrados acima podemos verificar que o maior erro encontrado foi de aproximadamente 3,846, este valor de erro pode ser justificado pelas mesmas razões apresentadas no experimento 1 pois utilizou-se exactamente o mesmo procedimento.
A redução na temperatura da àgua também foi verificada pois a temperatura passou de 24,117 para 22,7, assim teve uma diminuição de 1,417 °C o que é uma redução menor quando comparada a torre 1, outro factor característico é o aumento da temperatura do ar pois passou de 32,4 para 45,617 que faz um aumento de 13,217 °C sendo esse aumento de temperatura superior ao da torre 1.
TORRE DE ARREFECIMENTO 3
Foi seguido exactamente o mesmo procedimento que na torre 1 diferindo apenas no tipo de torre pois usou-se uma torre do tipo WL320.04. Sendo assim, efectuou-se o cálculo das grandezas das tabelas 23 e 24.
TABELA 19: Dados Fornecidos pelo Software Para a Torre 3
	4'1
(%)
	4'2
(%)
	TI
°C
	T2
°C
	T3
°C
	T4
°C
	T5
°C
	dV/dt
(l/h)
	dp
(PA)
	57,4653
	56,2473
	30,393
	42,841
	22,166
	43,5187
	29,0247
	20,0424
	9,4533
	57,461
	55,937
	30,4305
	40,5327
	22,5493
	45,232
	28,984
	18,7848
	10,39
	57,5
	55,803
	30,502
	42,5303
	22,3373
	46,7247
	29,1567
	19,404
	10,4
	57,5163
	56,1763
	30,3925
	42,179
	22,4227
	45,942
	29,5647
	18,636
	10,4067
	57,5007
	56,3
	30,4917
	41,625
	22,5367
	44,956
	29,394
	18,5232
	10,3467
	57,5923
	56,3163
	30,5333
	41,1492
	22,7273
	44,642
	29,122
	18,6864
	10,4133
TABELA 20: Dados Fornecidos pelo Software Para a Torre 3
	h1 (KJ/Kg)
	h2 (KJ/Kg)
	x1 (g/kg)
	x2 (g/kg)
	v1 (m^3/kg)
	v2 (m^3/kg)
	Tfl (°C)
	70,8037
	123,4558
	15,7267
	31,1365
	0,8816
	0,94
	23,7074
	70,928
	111,0083
	15,7601
	27,2576
	0,8818
	0,9276
	23,7389
	71,1996
	121,1138
	15,8374
	30,3566
	0,8821
	0,938
	23,8074
	70,8386
	119,782
	15,7406
	29,985
	0,8816
	0,9364
	23,7161
	71,1649
	117,0436
	15,828
	29,151
	0,882
	0,9335
	23,7986
	71,3734
	114,6132
	15,8926
	28,4037
	0,8823
	0,9311
	23,8509
 (
15
) (
INSTITUTO
 
SUPERIOR
 
POLITÉCNICO
 
DE
 
TECNOLOGIAS
 
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CIÊNCIAS
AV. Luando Sul, Rua
 
Lateral Via 510, Talotono 
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Município do
 
Belas
 
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+24422ó430334/4422ó430330
 
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electrónico:
 
geral@isptec.co.ao
) (
D
 
oc
 
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L
 
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h
 
a
 
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on
 
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c
s
 
ivy.
 
co
 
m
)
TABELA 21: Dados Fornecidos pelo Software Para a Torre 3
	dml/dt
	dVl/dt
	Ql
	z
	Qw
	a
	ETA
	dmw/dt
	0,007
	23,6619
	368,1567
	14,494
	204,195
	5,3173
	0,7316
	0,3879
	0,0069
	23,1998
	278,4553
	16,248
	308,46
	5,2451
	0,756
	0,2876
	0,0069
	23,3779
	345,574
	17,568
	396,7199
	5,3493
	0,7666
	0,3619
	0,0069
	23,3906
	339,6098
	16,3773
	355,1946
	5,8485
	0,7369
	0,3558
	0,0069
	23,0621
	314,8292
	15,562
	321,7769
	5,5954
	0,7355
	0,3291
	0,007
	23,3563
	301,3066
	15,52
	304,9996
	5,2711
	0,7465
	0,3138
TABELA 22: Dados Teóricos Para a Torre 3
	'I›1
(%)
	'I›2
(%)
	T1
°C
	T2
°C
	T3
°C
	T4
°C
	T5
°C
	dV/dt
(l/h)
	dp
(PA)
	56,9
	55,8
	30,2
	43
	22
	36
	29
	1 s
	s
	56,9
	56
	29,9
	41,1
	22,4
	36,1
	28,6
	14
	3
	57,5
	55,9
	30,3
	41,9
	22,4
	36,3
	29
	14
	2
	57
	55,9
	29,9
	42
	22,5
	37
	29,2
	is
	s
	57,4
	56,3
	30,3
	42
	22,5
	37,5
	29,1
	{5
	2
	57,5
	56,1
	30,4
	41,6
	22,6
	38
	29
	14
	3
TABELA 23: Dados Teóricos Para a Torre 3
	h1 (KJ/Kg)
	h2 (KJ/Kg)
	x1 (g/kg)
	x2 (g/kg)
	v1 (m^3/kg)
	v2 (m^3/kg)
	Tfl (°C)
	71000
	121000
	15,6
	30,5
	0,87
	0,93
	30,3
	70900
	120900
	15,6
	29,9
	0,87
	0,93
	31
	71000
	121000
	15,7
	30,4
	0,87
	0,93
	31,8
	70900
	120600
	15,7
	29,9
	0,87
	0,93
	32
	70900
	119800
	15,7
	29,8
	0,87
	0,93
	33
	71000
	119500
	15,7
	29,8
	0,87
	0,93
	33,3
TABELA 24: Dados Teóricos Para a Torre 3
	dm1/dt (kg/s)
	dV1/dt (m^3/h)
	Q1 (W)
	Z (K)
	Qw (W)
	a (K)
	ETA
	dmw/dt (kg/h)
	0,007773677
	26,02626953
	388,6838341
	14
	211,6255556
	5,7
	1,686746988
	0,361111111
	0,007773677
	26,02626953
	388,6838341
	13,7
	223,0207778
	5,1
	1,593023256
	0,388888889
	0,00634718
	21,25036009
	317,3590216
	13,9
	226,2765556
	4,5
	1,478723404
	0,388888889
	0,007773677
	26,02626953
	386,3517311
	14,5
	219,1836111
	5
	1,526315789
	0,361111111
	0,00634718
	21,25036009
	310,3771231
	15
	261,625
	4,5
	1,428571429
	0,416666667
	0,007773677
	26,02626953
	377,0233191
	15,4
	250,6948889
	4,7
	1,439252336
	0,388888889
 (
16
) (
INSTITUTO
 
SUPERIOR
 
POLITÉCNICO
 
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TECNOLOGIAS
 
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Município do
 
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www.do
 
cs
 
ity.co
 
m
)
TABELA 25: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre 3
	
	'I›1
(%)
	4'2
(%)
	T1
°C
	T2
°C
	T3
°C
	T4
°C
	T5
°C
	dV/dt
(I/h)
	dp
(PA)
	Valor
Teórico
	
57,2
	
56
	
30,167
	
41,933
	
22,4
	
36,817
	
28,983
	
13,833
	
2,667
	Valor
Software
	
57,3
	
56
	
30,233
	
41,917
	
22,45
	
36,908
	
29
	
14
	
2,833
	Erro
Percentual
	
0,175
	
0
	
0,221
	
0,04
	
0,223
	
0,249
	
0,058
	
1,205
	
6,25
TABELA 26: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre 3
	
	h1 (KJ/Kg)
	h2 (KJ/Kg)
	x1 (g/kg)
	x2 (g/kg)
	v1 (m^3/kg)
	v2 (m^3/kg)
	Tfl (°C)
	Valor
Teórico
	
70950
	
120466,667
	
15,667
	
30,05
	
0,87
	
0,93
	
31,9
	Valor
Software
	
70925
	
120533,333
	
15,7
	
29,9
	
0,87
	
0,93
	
31,95
	Erro
Percentual
	
0,035
	
0,055
	
0,213
	
0,499
	
0
	
0
	
0,157
TABELA 27: Erros Percentuais Entre os Valores da Torre 3
	
	dm1/dt
(kg/s)
	dV1/dt
(m^3/h)
	Q1
(W)
	Z
(K)
	Qw
(W)
	a
(K)
	ETA
	dmw/dt
(kg/h)
	Valor
Teórico
	
0,007
	
24,434
	
361,413
	
14,417
	
232,071
	
4,917
	
1,525
	
0,384
	Valor
Software
	
0,008
	
25,23
	
369,218
	
14,458
	
229,174
	
4,808
	
1,502
	
0,389
	Erro
Percentual
	
3,258
	
3,258
	
2,16
	
0,289
	
1,248
	
2,203
	
1,531
	
1,205
A partir dos resultados mostrados acima podemos verificar que o maior erro encontradofoi de aproximadamente 3,258, este valor de erro pode ser justificado pelas mesmas razões apresentadas no experimento 1 pois utilizou-se exactamente o mesmo procedimento.
A redução na temperatura da àgua também foi verificada pois a temperatura passou de 36,817 para 28,983, assim teve uma diminuição de 7,834 °C o que é uma redução quando comparada a torre 1, outro factor característico é o aumento da temperatura do ar pois passou de 39,393 para 42,841 que faz um aumento de 12,448 °C
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c
s
 
ity.co
 
m
)
As 3 torres analisadas apresentaram o mesmo padrão nos dados, ou seja, em todas elas houve aumento da temperatura do ar e diminuisão da temperatura da água.
Das 3 torres analisadas verificou-se que a torre com maior eficiência é a torre 3 (torre tipo
WL320.04) pois apresentou a maior diferença entre a temperatura de entrada e de saída da água. Isso pode ser pelo facto de ser a torre de maior altura assim o ar e àgua permaneciam em contacto durante mais tempo e tinha uma maior superfície de contacto. Outro parâmetro dependente da temperatura que cumpriu com o esperado foi a entalpia pois em todos os casos verificou-se que havia um aumento da entalpia do ar o que é a realidade pois havia um aumento da temperatura do ar.
Em todos casos também foi verificado o aumento da humidade absoluta o que é o esperado pois a medida que a temperatura da água diminui a humidade absoluta vai aumentar pois esses parâmetros são inversamente proporcionais e a uma redusa da humidade absoluta com o aumento da temperatura do ar.
Depois destas verificações, outro ponto muito importante nas experiências para avaliar entre as 3 torres é qual apresenta melhor desempenho. Para isso vamos analisar a aproximasa de bulbo húmido(a) em °C. A aproximação do bulbo húmido (a) é a diferença entre a temperatura da água fria na torre de resfriamento e o limite de resfriamento ou a temperatura do bulbo húmido. Cada torre de resfriamento tem seu próprio valor de aproximação do bulbo húmido. Isso caracteriza seu funcionamento.
A medida que a densidade de empacotamento aumenta, a aproximação do bulbo húmido diminui (Gunt Hamburg, 2014). Na comparação das três torres verifica-se para factor de
empacotamento de 200 m2/m’ o valor de aproximasão do bulbo é de (a=-3,192) que corresponde ao experimento 1 e para o factor de empacotamento 0 m2/m3 (a=0,4l7).
Vale lembrar que a torre 5 não possui um factor de empacotamento.
Para verificar qual foi a melhor torre, observou-se qual apresentou uma maior redução da temperatura da àgua no mesmo espaço de tempo (as 3 torres foram submetidas as mesmas condições de operação), logo seguindo a mesma logica a torre de resfriamento 3 (tipo WL 320.04) pois apresentou a maior redução de temperatura dentre as 3 torres.
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CONCLUSÕES
Do ponto de vista teórico a pratica foi um sucesso pois se cumpriu com todos os procedimentos descritos no relatório e se percebeu o funcionamento de uma torre de arrefecimento.
Quando foram feitos os cálculos referentes a pratica confirmou-se que os procedimentos foram bem empregues pois se obteve valores de erros inferiores a 10% em todas a praticas sendo o maior valor de erro de aproximadamente 8,373%.
Os erros podem ser justificados por vàrios factores tais como:
•°• Erro na cronometragem: OS dados foram retirados em intervalos de 1 minuto e um atraso poderia variar minimamente os nossos parâmetros mais ainda assim influenciaria minimamente os dados aumentando assim os erros;
•°• Falha ao se estabelecer o fluxo: Com o passar do tempo o fluxo ia tendendo a diminuir e havia necessidade de se ajustar manualmente o fluxo.
ü• Falta de precisão na leitura dos dados no diagrama de Mollier; ü• Arredondamentos feitos nos cálculos;
ü• Falta de calibração do próprio equipamento.
Foi verificado que a torre do tipo WL 320.04 é a que melhor arrefeceu a água pois permitiu uma redução de 7,834 °C em apenas 6 minutos de operação. Isso deve-se a maior altura e o tipo de recheio presente dentro da torre, pois uma maior altura implica maior área de contacto entre a água e o ar.
A torre do tipo WL 320.03 foi a que a apresentou a menor redução da temperatura da água nas condições trabalhadas, isso pode ser explicado através do recheio que cada uma das torres possui, pois, a torre do tipo WL 320.02 apresentava a mesma altura e comprimento e só eram diferenciados pelo formato de recheio.
Foi possível familiarizarmo-nos com um equipamento muito importante na industrias, equipa este usado para possa ser arrefecida e reutilizado dentro do mesmo processo, o que reduz os custos de produção da empresa.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
GIORGIA FRANCINE CORTINOVIS. Funcionamento de uma Torre de Resfriamento de Água. EPUSP. [S.l.], p. 2. 2014.
GUNT Hamburg. Web site Gunt, 2014. Disponivel em:
<http://www.gunt.de/es/productos/ingenieria-de-edifícios- hvac/ingenieria- climatica/estados-del-aire/torre-de-refrigeracion-por- via-humeda>. Acesso em: 6 Maio 2018.
MELLO,	M.	S.	Slideshare.	Slideshare,	2016.	Disponivel	enn:
</pt.s1ideshare.net/MrioSrgioMello/torres-de-resfriamento-57228427>. Acesso enn: 7 Maio 2018.
TORRESFRIAMENTO. web site torresfriamento, 2010. Disponivel em:
<http://www.torreresfriamento.com.br/torre-de-resfriamento/torre-de- resfriamento-02.html. Acesso em: 8 Maio 2018.
20
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ANEXOS
Fig. l— Diagrama de Mollier
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Tabela de f-ormulas
Porômelro
ML (kg/s)
ÊÓFFFIUIO
mr=o.t.cj
Resultado 0,0193 kg/s
Qr (W)
Q+ (W)
a (°C) ETA
m+ (kg/h)
QÇ'	thsaída — hentrada)	Ç	1350.87 W
Q+= V+ •D+•Cp+ •(T4-Ts)	668.317 W
O '	T5-Tfentrada	2.18 °C
 (
n
 
=
)T‘—T5	1.134
T4—Tfentrada
 0,389kg/h
VL (M3/h)
VL'	ML”V,atao
63.922 m^/h
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ÍNDICE
SIMBOLOGIA E NOMENCLATURA	1
INTRODUÇAO TEORICA.	2
MATERIAIS E METODOS	6
RESULTADOS E DISCUSSÕES.	9
TORRE DE ARREFECIMENTO 1	9
TORRE DE ARREFECIMENTO 2	12
TORRE DE ARREFECIMENTO 3	15
 (
REFERENCIAS
).
BIBLIOGRAFICAS.	20
23
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