Setor do frio busca projetos energeticamente mais eficientes

Segmento de trocadores de calor oferece ao mercado tecnologia de duplo tubo (tube in tube), casco e tubos, serpentina, aletados e placas brasadas.

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O constante avanço tecnológico dos equipamentos dos segmentos que compõem o HVAC-R inclui também uma forte corrida pela ampliação cada vez maior da eficiência energética dos sistemas de refrigeração e aquecimento. Neste sentido, a indústria tem investido em projetos de trocadores de calor que atendam (e até superem) as expectativas da cadeia produtiva do frio.

Trocadores de calor são dispositivos que transferem calor de um meio para outro, e têm diversas aplicações. O processo depende da área de troca térmica, portanto, quanto maior a área, maior a troca de calor, permitindo com que se opere com diferencial de temperatura menor.

Entre os principais tipos de trocadores estão o tube in tube, geralmente aplicado em sistemas que demandam pequenas capacidades; o casco e tubo, em que um trocador de calor passa ar frio por um núcleo de aletas para resfriar um líquido; a serpentina, a qual permite a troca de calor entre dois fluidos; aletados, indicados para sistemas que geram baixa temperatura, como câmaras frigoríficas; e as placas brasadas, as quais permitem a passagem de fluidos com maior facilidade.

Os trocadores estão presentes em diversos processos. Um resfriador de óleo hidráulico, por exemplo, remove o calor do óleo quente usando água fria ou ar. Ao contrário, para aquecer uma piscina, um permutador pode utilizar a água quente de uma caldeira ou proveniente de aquecimento solar.

Igualmente, bombas de calor também são utilizadas em piscinas. À medida que este equipamento circula a água, ela passa por um filtro e por um aquecedor. Em seguida, um ventilador aspira o ar externo e o direciona sobre a bobina do evaporador.

Fabricante de equipamentos de ar condicionado e de bombas de calor para aquecimento de água, as Indústrias Tosi utilizam todos esses tipos de trocadores de calor. As serpentinas são de fabricação própria e têm quatro geometrias diferentes para tubos de 1/2″, duas geometrias para tubos de 3/8″ e uma para tubos de 7 mm.

Também são de fabricação própria os trocadores de calor do tipo tube in tube, utilizados como condensadores em selfs de condensação a água e em bombas de calor para aquecimento de água. Já os trocadores de calor do tipo casco e tubos e de placas brasadas são adquiridos de fornecedores que podem tanto ser nacionais como importados.

“No caso das serpentinas, são tendências a diminuição do diâmetro dos tubos, para 7 mm ou 5 mm, e o uso de trocadores do tipo microcanal. Atualmente, está ocorrendo o aumento na participação do mercado dos trocadores a placa brasadas. Estamos acompanhando esta tendência, inclusive reconfigurando serpentinas para tubos de 7 mm e utilizando mais trocadores a placas brasadas”, explica o engenheiro de aplicação e de produto da Tosi, Marcos Santamaria Alves Corrêa.

O especialista explica que, no caso dos chillers de condensação a ar, a forma de se aumentar a eficiência energética é elevando o número de “V” de serpentinas. “Com maior área de troca e maior vazão de ar, é possível se reduzir a temperatura e, consequentemente, a pressão de condensação. Isto vai reduzir o trabalho a ser realizado pelo compressor para a rejeição do calor e o consumo de energia”, descreve.

A multinacional Danfoss também aposta em trocadores de calor, incluindo placas soldadas, com gaxeta e microcanais. Esses equipamentos foram desenhados de modo a aumentar a troca de calor e diminuir a carga de fluido refrigerante no sistema.

“De 90% a 95% de todos os componentes, compressores e trocadores de calor são utilizados pela nossa empresa na fabricação de chillers, splitões ou VRFs. Além disso, investe em tecnologia para desenvolver projetos e sistemas HVAC-R com água gelada”, comenta o gerente regional de aplicação e serviços da Danfoss na América Latina, Eduardo de Castro Drigo.

Em seu portfólio, a companhia dinamarquesa dispõe de trocadores de calor SondBlock e de placa soldada, que foram projetados para uso em meio agressivo, temperatura extrema e/ou alta pressão. Os trocadores de calor casco e placas (SPS) são voltados para condensação e aquecimento a vapor, enquanto os trocadores de calor espirais são indicados para aplicações que requerem tratamento específico de fluidos desafiadores.

No caso dos trocadores de calor espirais Sondex, eles foram projetados para manipular lamas, sedimentos, água de esgoto, polpas de celulose, hidrocarbonetos com alta viscosidade e líquidos com risco de incrustação contendo fibras e sólidos.

 Eficiência energética

Em todos os trocadores de calor ocorrem tecnicamente duas trocas térmicas. Na primária, a condução de gás acontece através da tubulação que o envolve, transportando-o para as aletas. Na secundária, há troca de calor entre as aletas e o ar a ser resfriado.

“Os materiais da tubulação têm influência na troca primária, em consequência dos diferentes coeficientes de condutividade térmica entre eles. A escolha do material para atender às caraterísticas da aplicação e do seu fluido refrigerante requer um perfeito dimensionamento para a melhor eficiência do sistema de refrigeração”, detalha o CEO da Mipal, Cláudio Palma.

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A empresa trabalha hoje com tubos de cobre, alumínio e aço inox. A escolha desses materiais está relacionada diretamente às características da aplicação e para todos os fluidos refrigerantes. Seus carros-chefes são os evaporadores de médio perfil, médio alto perfil, alto perfil, alta vazão, condensadores remotos e serpentinas trocadoras de calor.

“Todo foco da tecnologia está voltado à eficiência energética para todos os fluidos refrigerantes disponíveis no mercado. A Mipal está indo além deste passo, inovando em seus produtos para atender à crescente demanda nacional e internacional de equipamentos projetados para propiciar uma instalação com design diferenciado, com operação e manutenção rápida e segura”, salienta o executivo.

Nos últimos meses, a companhia lançou três novas linhas de evaporadores com um conceito totalmente inovador, levando em consideração todas as necessidades de manutenção, operação e dos refrigeristas, projetistas e instaladores. “O resultado são equipamentos com amplo acesso ao seu interior, sem necessidade do uso de qualquer ferramenta, tornando a manutenção fácil, rápida e extremamente segura. E uma manutenção bem feita, garante o bom rendimento e a eficiência do produto”, complementa Palma.

O CEO da Mipal alerta que equipamentos de baixo rendimento provocam a ineficiência total do sistema, e isso reflete em mais gasto de energia elétrica e maior custo operacional, refletindo em perdas. “Recomendamos que sempre sejam seguidas as orientações do fabricante para o dimensionamento, instalação e operação, e as boas práticas do mercado, além de se usar equipamentos de qualidade reconhecida”, enfatiza.