Utilização de materiais alternativos como enchimento de torres de resfriamento

Abstract

Neste trabalho é estudado o comportamento de materiais alternativos como enchimento de torres de resfriamento. Foram utilizados os seguintes materiais: Bucha vegetal (Luffa Cylindrica), fibra de coco (Cocos nucifera Linnaeus), bobes e gargalos de garrafas PET. Para a investigação do desempenho desses materiais foi construída uma torre de resfriamento experimental, do tipo contra-corrente, constituída de carcaça formada por perfis de alumínio L e acrílico, recipiente de água em latão e distribuição de água através de tubos de PVC. O sistema também contou com difusores, ventilador axial de pás múltiplas e bomba centrífuga para circulação de água. Toda a torre foi construída em dimensões reduzidas, nos laboratórios do GET/DEMEC/UFPE (Grupo de Engenharia Térmica do Departamento de Engenharia Mecânica da UFPE). Para proceder às simulações necessárias, a torre dispõe de um dimmer para variação da velocidade do ventilador e de um by-pass para controle da vazão da bomba, além de duas resistências de 4400 W cada, para funcionar como carga térmica para a torre. As temperaturas foram indicadas por termopares tipo T e tipo K AWG-26. Foi utilizado um sistema de aquisição de dados baseado no Labview, com computador industrial PXI 1002 e placa de aquisição de dados NI 4351 da National Instruments. Foram analisados os efeitos da vazão mássica da água, da variação da vazão de ar e da carga térmica sobre os enchimentos em comparação a um enchimento padrão, tipo grades trapezoidais de polipropileno utilizado na indústria para águas tipo problemáticas . São apresentados resultados do efeito do tipo de enchimento sobre a capacidade de resfriamento (ΔT) e do approach da torre. O enchimento de grades trapezoidais apresentou o melhor desempenho com uma efetividade de 46,40%, seguido do Bobe com 40,30%, do PET com 33,61%, da Fibra de Côco com 27,8% e por fim a lufa com 20,97% para vazão de ar de 0.49m³/s e de água de 0.11 l/s. Um programa feito em Matlab, foi utilizado para calcular o NUT para cada enchimento. Concordando com os resultados experimentais, os enchimentos que obtiveram o maior NUT foram exatamente os que tiveram a maior eficiência. Com o NUT calculado, foi possível através do programa simular situações diferentes das obtidas nos experimentos, como variação da umidade relativa, variação da temperatura da água de entrada da torre, variação da temperatura de bulbo úmido. Para validar o programa, uma comparação entre os resultados experimentais e numéricos foi feita, dando um erro inferior a 0,01. Com isto, este programa mostrou-se uma ferramenta valiosa no projeto e simulação de torres de resfriamento de contra-fluxo utilizando os materiais alternativos utilizados neste projeto