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Avaliação operacional de torres de resfriamento : um estudo de caso em uma torre no RS

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Avaliação operacional de torres de resfriamento : um estudo de caso em uma torre no RS

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Título Avaliação operacional de torres de resfriamento : um estudo de caso em uma torre no RS
Autor Brum, Lara da Silva
Orientador Trierweiler, Jorge Otávio
Trierweiler, Luciane Ferreira
Data 2015
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Química.
Assunto Engenharia química
Resumo Diante da crise financeira e também da necessidade de operações baseadas nos pilares da sustentabilidade, há grande interesse na melhoria de processos para que estes consumam menos recursos naturais e operem com custos mais baixos. Em relação a custo operacional, o consumo energético mostra-se como uma parcela considerável desta conta, devido aos altos preços dos combustíveis e da energia elétrica. Em uma indústria, equipamentos elétricos rotativos, como bombas e ventiladores, são grandes consumidores de energia elétrica e, portanto, a operação eficiente destas máquinas é de suma importância. As torres de resfriamento, por exemplo, são equipamentos muito comuns nas indústrias e que utilizam ventiladores de grande porte para promover o resfriamento da água através do contato com ar atmosférico. Este trabalho apresenta um estudo da relação entre a vazão de ar entregue pelos ventiladores de uma torre de resfriamento de uma indústria petroquímica e a temperatura da água de resfriamento. A metodologia do estudo foi baseada em três etapas: cálculo da característica da torre por um modelo matemático sugerido pelo Cooling Tecnology Institute, determinação da temperatura da água de resfriamento prevista pelo modelo e validação do modelo, comparando a temperatura predita com o valor medido pela instrumentação. Através deste modelo matemático foi possível prever, com uma variação em torno de 1°C ou menos, a temperatura da água de resfriamento da torre para faixas de umidade do ar variando entre 50 e 100%. Com este método, constatou-se que a torre opera, na maior parte do período estudado (janeiro a maio de 2015) com mais ventiladores ligados do que seria necessário, causando assim uma redução da temperatura da água em até 4°C abaixo do limite máximo, que é de 30°C. Para o processo, entregar a água de resfriamento a uma temperatura inferior ao limite máximo não representa um problema. Porém, em termos de energia, reduzir a temperatura da água mais do que o necessário representa um gasto de energia que poderia ser evitado. Este trabalho mostrou que, somente no período de janeiro a maio de 2015, cerca de R$ 300.000,00 poderiam ter sido economizados se a torre operasse com um controle mais rigoroso da rotação dos ventiladores. Com o modelo empírico utilizado neste estudo, foi determinada a razão ideal entre a vazão de água quente e a vazão de ar para que a temperatura da água de resfriamento chegasse a 29°C, para faixas de umidade relativa do ar variando de 5 em 5%, de 50 a 100%. Por fim, foi determinada uma relação linear entre a razão entre as vazões de água e ar e a temperatura do ar ambiente para cada faixa de umidade relativa. Esta relação linear permite que sejam ligados ou desligados os ventiladores necessários para que a temperatura da água se mantenha em 29°C, evitando o gasto de energia desnecessário. Este estudo permite que o ajuste da vazão de ar seja feito de forma discreta pela operação da torre através dos gráficos que relacionam a vazão de ar com a temperatura ambiente. Além disso, os resultados também sugerem que a implantação de inversores de frequência nos ventiladores poderia ser uma alternativa viável e vantajosa, desde que estudada mais profundamente.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/127732
Arquivos Descrição Formato
000970362.pdf (2.555Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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