Condensador resfriado a ar e resfriador de ar industrial: guia completo

O que as tecnologias de condensador resfriado a ar e de resfriador de ar industrial realmente fazem

Um Condensador resfriado a ar remove o calor de um fluido de processo ou refrigerante passando o ar ambiente através de tubos com aletas ou bobinas de placas, rejeitando o calor diretamente para a atmosfera sem consumir água. Um resfriador de ar industrial usa o mesmo princípio fundamental de troca de calor ar sobre tubo para resfriar fluxos de processo, incluindo misturas de gás, líquido ou duas fases em refino de petróleo, processamento químico, geração de energia e compressão de gás natural. Ambas as tecnologias resolvem o mesmo problema industrial – rejeição de calor em escala – mas são aplicadas em diferentes pontos dos sistemas térmicos industriais e são dimensionadas, configuradas e operadas de acordo com diferentes critérios de projeto.

O mercado global de equipamentos de troca de calor refrigerados a ar ultrapassou US$ 4,5 bilhões em 2023 e deverá crescer mais de 5% ao ano até 2030 , impulsionado por preocupações com a escassez de água, pela regulamentação ambiental da descarga de água de resfriamento e pela expansão da infraestrutura de processamento de gás natural em todo o mundo. Para qualquer engenheiro, gerente de fábrica ou profissional de compras que avalie equipamentos de rejeição de calor, compreender a distinção entre essas duas categorias de equipamentos e as principais variáveis ​​de especificação que governam sua seleção é essencial para fazer escolhas confiáveis ​​e econômicas.

Como funciona um condensador resfriado a ar: mecanismo e componentes principais

Um condensador resfriado a ar opera com base no princípio da transferência de calor por convecção forçada: um ventilador ou conjunto de ventiladores puxa ou força o ar ambiente através de uma superfície aletada do trocador de calor através da qual o fluido do processo flui. A diferença de temperatura entre o fluido de processo quente dentro dos tubos e o ar ambiente mais frio no exterior impulsiona a transferência de calor da parede do tubo através da superfície da aleta e para o fluxo de ar, que transporta o calor para longe da unidade à medida que o ar sai da descarga do ventilador.

Componentes principais de um condensador resfriado a ar

Cada Condensador Refrigerado a Ar, independentemente do tamanho ou aplicação, consiste nos mesmos elementos funcionais:

• Pacote de tubos com aletas: A superfície primária de transferência de calor, consistindo de tubos de aço carbono, aço inoxidável ou alumínio com aletas de alumínio extrudadas ou embutidas. As aletas aumentam a área de superfície do lado do ar por um fator de 15 a 25 em comparação com o tubo descoberto, compensando o coeficiente de transferência de calor relativamente baixo do ar em comparação com líquidos
• Cabeçalhos e variedades: Câmaras de distribuição soldadas ou aparafusadas em cada extremidade do feixe de tubos que distribuem o fluido do processo uniformemente por todos os tubos e o coletam após passar pelo feixe
• Conjunto de ventilador e unidade: Ventiladores axiais acionados por motor elétrico que criam o fluxo de ar através do feixe de tubos. O diâmetro do ventilador varia de 0,6 metros para pequenos condensadores de refrigeração a 7 metros para grandes condensadores industriais refrigerados a ar em aplicações de energia e de processo
• Plenum ou pilha de ventiladores: O invólucro estrutural que canaliza o fluxo de ar para cima através do feixe (tiragem induzida) ou para baixo no feixe (tiragem forçada), dependendo da configuração da unidade
• Quadro estrutural: Estrutura de suporte em aço galvanizado ou aço carbono pintado que transporta o conjunto de tubos e o conjunto do ventilador na elevação necessária acima do nível do solo para uma folga de entrada de ar adequada

Configuração de Rascunho Induzido vs. Rascunho Forçado

As duas configurações principais de ventiladores definem o caminho do fluxo de ar e têm implicações distintas no desempenho. Em um condensador resfriado a ar de tiragem induzida, o ventilador é montado acima do feixe de tubos e puxa o ar para cima através da superfície aletada. Esta configuração proporciona uma distribuição de ar mais uniforme em todo o conjunto, melhor resistência à recirculação de ar quente e protege o ventilador e o motor contra detritos de entrada, mas coloca o ventilador na corrente de ar de descarga quente. Em uma configuração de tiragem forçada, o ventilador fica abaixo do feixe de tubos e empurra o ar para cima através dele, colocando o ventilador no ar de entrada frio (prolongando a vida útil do motor e do rolamento), mas tornando o sistema mais suscetível à recirculação de ar quente da descarga.

Condensadores resfriados a ar com tiragem induzida são especificados para aproximadamente 70% das grandes instalações industriais porque sua uniformidade superior do fluxo de ar e resistência à recirculação superam a desvantagem da temperatura do ventilador na maioria dos ambientes de processo. As unidades de tiragem forçada são preferidas em locais com temperatura ambiente muito alta, onde manter os rolamentos do motor e do ventilador em uma entrada de ar mais fria prolonga os intervalos de manutenção.

Temperatura de bulbo seco: o parâmetro crítico do projeto

Ao contrário das torres de resfriamento, que podem resfriar a água do processo a temperaturas próximas à temperatura do bulbo úmido do ar ambiente, um condensador resfriado a ar é limitado pela temperatura ambiente do bulbo seco. A temperatura de saída do fluido de processo de um condensador resfriado a ar pode, teoricamente, aproximar-se da temperatura ambiente de bulbo seco, mas na prática, uma temperatura mínima de aproximação de 8 a 15°C é alcançável com uma área de superfície de transferência de calor econômica. Em climas onde as temperaturas de bulbo seco projetadas no verão excedem 40°C, um condensador resfriado a ar deve ser especificado nas condições de pico do verão para garantir a capacidade adequada de rejeição de calor durante os períodos de operação mais quentes. , que gera maior área de superfície das aletas e maiores requisitos de potência do ventilador em comparação com unidades projetadas para climas mais frios.

Resfriador de Ar Industrial: Aplicações, Tipos e Padrões de Projeto

Um Refrigerador de ar industrial , muitas vezes chamado de resfriador de aletas de ar ou trocador de calor de aletas de ar na terminologia da indústria de processo, é um trocador de calor no qual o fluido do processo flui através de tubos com aletas enquanto o ar ambiente circula através da superfície das aletas por ventiladores motorizados. O refrigerador de ar industrial é a tecnologia robusta de rejeição de calor das indústrias de refino de petróleo, petroquímica, processamento de gás natural e geração de energia, onde grandes quantidades de calor devem ser rejeitadas continuamente sem acesso à água de resfriamento ou onde a escassez de água de resfriamento ou regulamentações de descarga tornam o resfriamento à base de água impraticável.

Aplicações de processos primários de resfriadores de ar industriais

O refrigerador de ar industrial aparece em vários pontos nos fluxogramas de refino de petróleo e processamento de gás:

• Condensadores aéreos em colunas de destilação: Resfriar e condensar o vapor que sai do topo das colunas de destilação atmosférica, destilação a vácuo e de craqueamento catalítico fluido. Estas estão entre as maiores instalações de refrigeradores de ar industriais em qualquer refinaria, com unidades individuais realizando tarefas de 50 a 200 MW de rejeição de calor
• Pós-resfriadores de compressão de gás: Resfriar gás natural comprimido, gás de processo ou ar de instrumento após cada estágio de compressão para remover o calor da compressão e reduzir a temperatura para a especificação de entrada do próximo estágio
• Resfriadores de óleo lubrificante e óleo de vedação: Manter o óleo lubrificante e o óleo de vedação de equipamentos rotativos nas temperaturas projetadas para proteger rolamentos e vedações mecânicas em compressores, turbinas e bombas grandes
• Resfriadores de produtos do reator: Resfriar os fluxos de efluentes dos reatores de hidroprocessamento catalítico, reforma e polimerização antes das etapas de separação a jusante
• Condensadores de vapor para usinas de energia: Condensadores de vapor resfriados a ar (ACC) em usinas de energia em regiões com escassez de água, condensando o vapor de exaustão de baixa pressão das turbinas a vapor para maximizar a eficiência térmica e permitir a geração de energia sem água

API 661: O padrão governante para resfriadores de ar industriais em serviços de processo

O padrão API 661 do American Petroleum Institute (trocadores de calor resfriados a ar para serviços gerais de refinaria) é o principal padrão de projeto, materiais, fabricação, inspeção e teste para resfriadores de ar industriais em aplicações de refino de petróleo, petroquímica e processamento de gás em todo o mundo. A API 661 especifica requisitos para materiais de tubos e coletores, geometria de aletas, desempenho de ventiladores, limites de ruído, controle de vibração, cargas de bicos e procedimentos de teste que, juntos, garantem que os refrigeradores de ar industriais entregues às plantas de processo atendam a um padrão básico de qualidade e confiabilidade.

A conformidade com a API 661 é um requisito de aquisição obrigatório para refrigeradores de ar industriais em qualquer refinaria de petróleo ou planta petroquímica que siga os padrões API , e a maioria das especificações de equipamentos nos setores de refino do Oriente Médio, América do Norte e Sudeste Asiático exigem conformidade total com a API 661 como base contratual. Equipamentos não API podem ser especificados para aplicações de menor criticidade, como resfriadores de óleo lubrificante e pós-resfriadores de ar de instrumentos, onde a economia de custos de uma unidade de nível comercial justifica a margem de especificação reduzida.

Geometria do tubo de aleta: aletas de alta frequência vs. aletas de baixa frequência

A geometria das aletas nos tubos de um resfriador de ar industrial controla diretamente sua eficácia na transferência de calor e sua suscetibilidade a incrustações. As especificações de aletas padrão API 661 exigem aletas de alumínio com densidade de aletas de 8 a 12 aletas por polegada e altura de aleta de 12,7 a 15,9 mm. Uma densidade de aletas mais alta aumenta a área de superfície por unidade de comprimento do tubo e, portanto, reduz o tamanho do feixe de tubos necessário para um determinado serviço térmico, mas também aumenta o risco de entupimento das aletas por poeira transportada pelo ar, pólen e emissões de processo em locais com baixa qualidade do ar.

Para instalações de resfriadores de ar industriais em ambientes empoeirados, como fábricas de cimento, instalações desérticas expostas à areia ou locais próximos a áreas de manuseio de carvão, é especificada uma densidade de aletas mais baixa de 5 a 7 aletas por polegada com espaçamento de aletas mais amplo para permitir a limpeza periódica com água ou ar de alta pressão sem o risco de danos às aletas. Dados de campo de instalações de refrigeradores de ar industriais no Oriente Médio mostram que unidades com 10 a 12 aletas por polegada em ambientes arenosos perdem de 15 a 25 por cento de sua capacidade de transferência de calor em 12 meses de operação sem limpeza regular , ressaltando a importância de combinar a geometria das aletas com o nível de contaminação atmosférica do local.

Condensador resfriado a ar vs. condensador resfriado a água: quando o resfriamento a ar é a escolha certa

A seleção entre um condensador resfriado a ar e uma alternativa resfriada a água é uma das decisões mais importantes no projeto de utilidades de uma planta. Os sistemas refrigerados a ar eliminam totalmente o consumo de água, uma vantagem crítica em regiões com escassez de água e em instalações sujeitas a regulamentos de descarga zero de líquido , mas exigem maior área de superfície de transferência de calor, consomem mais energia do ventilador, ocupam áreas maiores e não conseguem atingir as mesmas baixas temperaturas de saída do processo que os sistemas resfriados a água em climas quentes.

A decisão entre resfriamento a ar e água raramente é preto no branco. Muitas instalações industriais usam uma abordagem híbrida na qual a carga básica de rejeição de calor é tratada pelo resfriamento a ar e um sistema evaporativo suplementar ou resfriado a água lida com períodos de pico de carga no verão, quando a temperatura ambiente empurra o condensador resfriado a ar além de sua capacidade projetada. Esta estratégia híbrida capta o benefício da economia de água do resfriamento do ar durante a maior parte do ano operacional, garantindo ao mesmo tempo uma capacidade adequada de rejeição de calor durante as semanas mais quentes do ano.

Selecionando e dimensionando um condensador resfriado a ar ou resfriador de ar industrial: principais variáveis ​​de projeto

O dimensionamento correto de um condensador resfriado a ar ou resfriador de ar industrial requer a quantificação de diversas variáveis ​​interdependentes que, juntas, determinam a área de superfície de transferência de calor necessária, a potência do ventilador e as dimensões gerais da unidade.

Taxa de calor e fluxo de massa

A taxa térmica, expressa em megawatts ou milhões de BTU por hora, é o ponto de partida para todos os cálculos de dimensionamento. É derivado do balanço de calor do processo: o produto da vazão mássica do fluido do processo, seu calor específico (ou mudança de entalpia para fluidos de condensação) e a mudança de temperatura necessária na unidade. Para uma aplicação de condensação como um condensador suspenso, a carga térmica inclui tanto o resfriamento sensível do vapor até o ponto de orvalho quanto o calor latente de condensação, que juntos normalmente respondem por 80 a 95 por cento da carga total em um serviço de condensação em fase de vapor.

Condições de Design Ambiental e Elevação do Local

A temperatura ambiente projetada do bulbo seco é especificada no nível de excedência de 2%, ou seja, a temperatura que é excedida apenas 2% das horas em um ano médio, o que normalmente corresponde ao período mais quente do verão para o local. Para locais na região do Golfo Arábico, temperaturas projetadas de bulbo seco de 46 a 50°C são comumente usadas, exigindo áreas de superfície do Condensador Resfriado a Ar 30 a 40 por cento maiores do que unidades equivalentes projetadas para condições ambientais de 35°C com o mesmo dever de processo e exigência de temperatura de saída.

A elevação do local acima do nível do mar afeta a densidade do ar, o que afeta diretamente o desempenho do ventilador e o coeficiente de transferência de calor do lado do ar. A uma altitude de 1.000 metros acima do nível do mar, a densidade do ar é de aproximadamente 88% do seu valor ao nível do mar. Essa redução de densidade de 12% requer 12% mais fluxo de ar volumétrico (e ventiladores correspondentemente maiores ou maior velocidade do ventilador) para fornecer a mesma taxa de fluxo de massa de ar de resfriamento através do feixe de tubos.

Material do tubo e espessura da parede para compatibilidade com fluidos de processo

O material do tubo em um refrigerador de ar industrial deve ser compatível com o fluido do processo na temperatura e pressão operacional. As seleções de materiais comuns e suas aplicações típicas incluem:

• Aço carbono A214 ou A179: Padrão para serviços de hidrocarbonetos abaixo de 400°C sem hidrogênio ou H2S úmido. Usado na maioria dos condensadores suspensos de refinarias e resfriadores de produtos
• Aço inoxidável 304L ou 316L: Especificado para serviços que contêm fluidos corrosivos, como água com cloretos, condensados ácidos ou fluxos de processos químicos que exigem resistência à corrosão
• Liga de cromo-molibdênio (1,25Cr-0,5Mo, 2,25Cr-1Mo): Necessário para serviços de alta temperatura em hidrocraqueamento, reforma catalítica e aplicações de vapor de alta pressão acima de 400°C, onde a fluência e a fragilização por hidrogênio são preocupações de projeto
• Aço inoxidável duplex 2205: Usado em serviços altamente corrosivos, como extrações de água ácida ou serviços de regeneração de aminas, onde tanto a resistência à corrosão sob tensão por cloreto quanto a resistência à fissuração sob tensão por sulfeto são necessárias simultaneamente

Potência e ruído do ventilador: dois critérios de design frequentemente subestimados

O consumo de energia do ventilador em uma grande instalação de refrigerador de ar industrial pode ser significativo. Uma grande refinaria típica com 500 MW de capacidade de rejeição de calor refrigerada a ar pode ter de 20 a 40 MW de potência instalada no motor do ventilador. , representando 4 a 8 por cento da carga eléctrica de uso próprio da refinaria. Os inversores de frequência variável (VFD) nos motores dos ventiladores do resfriador de ar oferecem a capacidade de reduzir a velocidade do ventilador e o consumo de energia durante condições ambientais mais frias, quando o fluxo de ar total não é necessário para atender aos requisitos de temperatura de saída do processo, com economia de energia demonstrada de 20 a 40 por cento anualmente em comparação com a operação do ventilador em velocidade fixa.

O ruído proveniente de instalações de condensadores resfriados a ar e resfriadores de ar industriais é uma consideração de planejamento e permissão em instalações localizadas perto de áreas residenciais ou em zonas industriais sensíveis ao ruído. Grandes ventiladores axiais geram ruído de banda larga na faixa de 75 a 90 dBA a 1 metro do ventilador, e o nível de ruído combinado de múltiplas unidades em uma planta de processo pode ser significativo nas cercas da planta. As opções de mitigação de ruído incluem perfis de pás de ventilador de baixo ruído, designs de ventilador com velocidade de ponta reduzida, invólucros acústicos ao redor dos componentes do motor e da caixa de engrenagens e posicionamento estratégico de compartimentos de resfriadores de ar dentro do layout da planta para usar estruturas existentes como barreiras de ruído.

Operação, manutenção e monitoramento de desempenho de condensadores resfriados a ar

Manter um condensador resfriado a ar ou resfriador de ar industrial com seu desempenho projetado requer um programa disciplinado de inspeção e manutenção focado nas duas causas mais comuns de degradação do desempenho: obstrução das aletas e deterioração mecânica do ventilador e do sistema de acionamento.

Incrustação nas barbatanas: a principal causa da perda de desempenho

As aletas em um condensador resfriado a ar acumulam poeira, pólen, fibras de sementes, restos de insetos e emissões de processo ao longo do tempo, reduzindo progressivamente o fluxo de ar através do feixe de aletas e aumentando a resistência à transferência de calor do lado do ar. Estudos de trocadores de calor refrigerados a ar em operação mostram que uma camada uniforme de poeira de 1 mm na superfície das aletas reduz o coeficiente de transferência de calor do lado do ar em 8 a 15 por cento , e em ambientes com incrustações severas, esse acúmulo pode ocorrer dentro de uma única estação operacional. A consequência prática é que a temperatura de saída do processo sobe acima do seu valor de projeto, potencialmente acionando alarmes de alta temperatura, rendimento reduzido ou, em serviços de condensação, condensação incompleta com transporte de vapor para o equipamento a jusante.

A frequência de limpeza das aletas deve ser estabelecida com base em uma avaliação da taxa de incrustação específica do local durante o primeiro ano de operação. A maioria dos programas de manutenção de plantas de processo programam a limpeza das aletas do Condensador Resfriado a Ar durante as paradas de parada, mas instalações em ambientes com alto teor de incrustações podem exigir uma ou duas limpezas adicionais em serviço por ano, usando lavagem com água de alta pressão ou ar comprimido soprado do lado limpo do feixe (oposto à direção normal do fluxo de ar) para desalojar os detritos acumulados.

Manutenção do sistema de ventilador e acionamento

O ventilador e o sistema de acionamento de um refrigerador de ar industrial requerem inspeção regular do ângulo de inclinação das pás do ventilador (para ventiladores de passo variável), condição das pás quanto a erosão ou danos por impacto, lubrificação dos rolamentos e monitoramento da condição, tensão da correia em V e inspeção de desgaste (para unidades acionadas por correia) e nível e condição do óleo da caixa de engrenagens. O desequilíbrio das pás do ventilador devido à erosão, danos por impacto ou acúmulo de gelo em climas frios é uma causa comum de vibração excessiva que acelera o desgaste do rolamento e pode causar fadiga estrutural na pilha do ventilador se não for tratada.

O monitoramento de vibração nos rolamentos do motor do ventilador usando sensores de vibração contínua conectados ao sistema de controle da planta fornece aviso antecipado sobre o desenvolvimento de problemas nos rolamentos e desequilíbrio do ventilador, permitindo que ações corretivas sejam programadas durante uma janela de manutenção planejada, em vez de responder a um desligamento de emergência. A implementação do monitoramento contínuo de vibração nos motores dos ventiladores do condensador resfriado a ar demonstrou uma redução média de 35 a 50 por cento em eventos de tempo de inatividade não planejados relacionados a falhas mecânicas do ventilador. em múltiplas instalações de refinarias e plantas de gás onde esta tecnologia foi implantada.

Perguntas frequentes sobre condensador resfriado a ar e resfriador de ar industrial

1. O que é um condensador resfriado a ar e como funciona?

Um Air-Cooled Condenser is a heat exchanger that rejects heat from a process fluid or refrigerant by passing ambient air across finned tubes containing the hot fluid. Motor-driven fans create forced airflow across the finned surface. The temperature difference between the hot tube-side fluid and the cooler ambient air drives heat transfer from the fluid through the tube and fin surface into the air stream, which carries the heat away from the unit. No water is required at any point in this process.

2. Qual é a diferença entre um condensador resfriado a ar e um resfriador de ar industrial?

Ambos usam o mesmo princípio de troca de calor de ar sobre tubo aletado, mas são aplicados de forma diferente. Um condensador resfriado a ar é projetado especificamente para condensar fluido de processo ou refrigerante em fase de vapor, gerenciando o processo de condensação em duas fases. Um resfriador de ar industrial é a categoria mais ampla que inclui qualquer trocador de calor com aletas de ar em serviço de processo, incluindo resfriadores de líquido monofásicos, resfriadores de gás e condensadores. Todos os condensadores resfriados a ar são resfriadores de ar industriais, mas nem todos os resfriadores de ar industriais são condensadores.

3. Por que escolher um condensador resfriado a ar em vez de um condensador resfriado a água?

As principais razões para escolher um condensador refrigerado a ar são o consumo zero de água (crítico em regiões com escassez de água e para instalações sujeitas a regulamentos de descarga zero de líquido), a eliminação da infraestrutura do sistema de água de resfriamento e dos custos de tratamento químico, a ausência de risco de Legionella devido à operação da torre de resfriamento e a menor complexidade operacional contínua. As compensações são um custo de capital mais elevado, uma pegada maior e uma temperatura de saída mínima alcançável limitada pela temperatura ambiente de bulbo seco, em vez da temperatura de bulbo úmido mais baixa que os sistemas resfriados a água podem atingir.

4. O que é API 661 e por que isso é importante para refrigeradores de ar industriais?

API 661 é o padrão do American Petroleum Institute que especifica requisitos de projeto, materiais, fabricação, inspeção e testes para resfriadores de ar industriais em serviços de refino de petróleo, petroquímica e processamento de gás. A conformidade com a API 661 é o requisito básico contratual para a aquisição de refrigeradores de ar industriais na maioria dos projetos de refinarias e grandes plantas de processo em todo o mundo. Ele garante que o equipamento atenda a um padrão validado de qualidade e confiabilidade e seja adequado às pressões operacionais, temperaturas e condições de serviço de aplicações de processos industriais.

5. Como a temperatura ambiente quente afeta o desempenho do condensador resfriado a ar?

Como um condensador resfriado a ar usa o ar ambiente como meio de resfriamento, seu desempenho diminui quando a temperatura ambiente aumenta. Em temperaturas ambientes mais altas, a diferença de temperatura entre o fluido de processo quente e o ar de entrada é reduzida, o que reduz a taxa de transferência de calor por unidade de área superficial da aleta. O efeito prático é que a temperatura de saída do fluido do processo sobe acima do seu valor de projeto durante o tempo quente. As unidades devem ser dimensionadas para a temperatura ambiente de pico projetada no verão, para garantir desempenho adequado durante os períodos de operação mais quentes.

6. O que causa perda de desempenho em um refrigerador de ar industrial ao longo do tempo?

As duas principais causas da degradação do desempenho são a incrustação das aletas (acúmulo de poeira, pólen e detritos na superfície das aletas que restringe o fluxo de ar e aumenta a resistência térmica do lado do ar) e a degradação mecânica do ventilador e do sistema de acionamento (rolamentos desgastados, pás do ventilador desequilibradas ou danificadas, desgaste da correia nas unidades de acionamento por correia). A incrustação nas aletas pode reduzir a capacidade de transferência de calor em 15 a 25 por cento em ambientes com muita incrustação dentro de uma única estação operacional se a limpeza não for realizada regularmente.

7. Qual é a diferença entre tiragem induzida e tiragem forçada em um condensador resfriado a ar?

Em um condensador resfriado a ar de tiragem induzida, os ventiladores são montados acima do feixe de tubos e puxam o ar para cima através da superfície das aletas. Em uma configuração de tiragem forçada, os ventiladores ficam abaixo do feixe de tubos e empurram o ar para cima através dele. A tiragem induzida proporciona uma distribuição mais uniforme do fluxo de ar e melhor resistência à recirculação de ar quente, tornando-a a escolha preferida para aproximadamente 70% das grandes instalações industriais. A tiragem forçada coloca os ventiladores em uma entrada de ar mais fria, prolongando a vida útil do motor e dos rolamentos, e é preferida em locais com temperatura ambiente muito alta.

8. Como um refrigerador de ar industrial é dimensionado para uma aplicação de processo específica?

O dimensionamento requer o estabelecimento da taxa térmica a partir do balanço térmico do processo, a especificação das temperaturas de entrada e saída do fluido do processo e a temperatura ambiente de bulbo seco projetada, a seleção do material do tubo com base na compatibilidade do fluido do processo e o cálculo da área de superfície do lado do ar necessária usando correlações de transferência de calor para a geometria da aleta selecionada. O cálculo também leva em conta os efeitos da elevação do local na densidade do ar e no desempenho do ventilador, e inclui uma tolerância de resistência à incrustação apropriada para o ambiente de serviço esperado.

9. Os inversores de frequência variável podem reduzir os custos operacionais dos ventiladores do condensador resfriado a ar?

Sim, significativamente. Os inversores de frequência variável nos motores dos ventiladores do condensador resfriado a ar permitem que a velocidade do ventilador seja reduzida durante condições ambientais mais frias, quando o fluxo de ar total não é necessário para atender às especificações de temperatura de saída do processo. Como a potência do ventilador varia com o cubo da velocidade do ventilador, uma redução de 20% na velocidade do ventilador reduz o consumo de energia em aproximadamente 49%. Economias anuais de energia de 20 a 40 por cento em comparação com a operação de ventiladores de velocidade fixa foram demonstradas em instalações industriais, tornando as modernizações de VFD um dos investimentos de eficiência energética mais econômicos em sistemas de troca de calor refrigerados a ar.

10. Quais materiais de tubos são usados ​​em refrigeradores de ar industriais para serviços de processos corrosivos?

Para serviços levemente corrosivos, o aço carbono é padrão. Para serviços que contenham cloretos ou condensados ​​ácidos, o aço inoxidável 316L oferece resistência adequada à corrosão. O aço inoxidável duplex 2205 é especificado para serviços que exigem resistência simultânea à fissuração por corrosão sob tensão por cloreto e fissuração por tensão por sulfeto. Para serviços contendo hidrogênio em alta temperatura, são necessárias ligas de cromo-molibdênio (1,25Cr-0,5Mo ou 2,25Cr-1Mo). A seleção correta do material deve sempre ser baseada em uma revisão formal dos materiais, considerando toda a composição, temperatura e pressão do fluido do processo nas condições operacionais.