Torres de resfriamento: eficiência esperando para acontecer

As torres de resfriamento cumprem o papel vital de resfriar a água para os equipamentos de troca de calor da usina. Manter um excelente desempenho do sistema é importante porque um aumento de um grau na temperatura da água pode causar um aumento de 2% no uso de energia. A manutenção adequada e algumas atualizações podem melhorar a eficiência de uma torre de resfriamento, além de economizar água no processo.

A menor ineficácia em uma usina de energia pode custar muito para um gerador, e muitos geradores de energia não precisam procurar além de suas velhas torres de resfriamento para encontrar um viveiro de possíveis ineficácias, lentamente consumindo seus lucros. À medida que a eficiência de uma torre de resfriamento diminui, a temperatura na torre aumenta, aumentando o consumo de energia na unidade em até 2% por aumento de um grau. A boa notícia é que, desde os ventiladores até os bicos, passando pelo meio de enchimento e até mesmo a própria água, há muitas oportunidades para aumentar a eficiência de uma torre de resfriamento.

É claro que ninguém pretende construir um sistema ineficiente, mas muitas das torres de resfriamento de hoje são relíquias do passado e, embora possam ter sido de última geração, estão muito aquém dos padrões atuais. Uma das principais áreas em que as plantas mais antigas ficam para trás é o material de preenchimento. Algumas torres de resfriamento de décadas ainda em uso continuam a usar enchimento de plástico, fibra de vidro ou respingo de madeira. Este sistema posiciona as barras de respingo para quebrar a água que cai em gotas. O preenchimento por respingo é mais adequado para torres de fluxo cruzado, de acordo com a SPX Cooling Technologies Inc., porque o ar pode fluir facilmente horizontalmente através do preenchimento vertical de altura total. As torres de contrafluxo mais recentes podem integrar sistemas de preenchimento por respingo ou de preenchimento de filme mais recentes.

Por volta da década de 1980, os esforços de eficiência da torre de resfriamento aumentaram com o desenvolvimento de meios de preenchimento de melhor desempenho. "Um avanço para os enchimentos de contrafluxo da década de 1980 foi a introdução de embalagens de enchimento de filme de PVC", disse Terry Dwyer, diretor de produtos montados em campo da SPX. Esses novos tipos de preenchimento "aumentam a área de superfície do preenchimento em um determinado pé cúbico da torre de resfriamento, de modo que o PVC - os pacotes de preenchimento de plástico - aumentam a área de superfície, o que aumenta a transferência de calor".

Na verdade, de acordo com Dwyer, a maneira mais fácil de aumentar rapidamente a eficiência de uma torre de resfriamento é trocar o meio de preenchimento. "Temos outros enchimentos de melhor desempenho hoje do que tínhamos há muitos anos", disse Dwyer. "É como com um carro, a economia de combustível de um carro hoje é melhor do que há 20 anos. Muito disso é o design e a tecnologia do motor."

Os preenchimentos de filme de alto desempenho de hoje apresentam quase o dobro do desempenho térmico do preenchimento por respingo. O preenchimento de filme consiste em pilhas de material semelhante a um labirinto através do qual a água e o ar fluem em direções opostas. O preenchimento com filme aumentou muito a exposição da superfície da água ao ar, resultando em uma transferência de calor muito mais eficiente.

No entanto, o preenchimento de filme tem suas desvantagens. Conforme observado, enquanto o preenchimento por respingo funciona para quebrar a água em gotículas - como o nome sugere - fazendo-a respingar em barras relativamente largas dentro da torre, o preenchimento com filme direciona a água através de pequenos funis. Infelizmente, e sem surpresa, a maioria das torres de resfriamento não funciona com água filtrada. A água usada nessas torres geralmente é bastante suja, cheia de sedimentos minerais e biológicos que podem facilmente obstruir o preenchimento com crescimento microbiológico, incrustação ou descamação.

Embora o preenchimento por respingo esteja em desvantagem em relação aos estilos de preenchimento mais modernos na eficiência do resfriamento, ele tem suas vantagens. O preenchimento por respingos é menos denso e, portanto, mais tolerante com águas difíceis. A água pesada em sedimentos pode obstruir o preenchimento de filme com muito mais facilidade do que o preenchimento por respingos, mas, em geral, a compensação não vale a pena, pois os tratamentos químicos para ajudar a lidar com águas difíceis estão avançando rapidamente.

Os quatro principais problemas de qualidade da água que os geradores de energia enfrentam para manter suas torres funcionando em sua melhor forma são corrosão, descamação, incrustação e atividade microbiológica.

A corrosão ocorre quando os produtos químicos na água corroem os componentes da torre de resfriamento. Isso pode resultar em perda de transferência de calor e, por sua vez, diminuição da eficiência. A corrosão também pode levar à falha do equipamento, o que, por sua vez, pode levar à paralisação da planta e aos custos de substituição do equipamento.