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1 RESUMO
Uma das principais causas de poluição das águas porem pouco comentada é a poluição térmica , uma das causas do esgotamento do oxigênio na água. O principal objetivo deste trabalho foi confeccionar um protótipo de minitorre de resfriamento para avaliar a eficiência de resfriamento de água, como alternativa para aproveitamento e reutilização correta da água. O exemplo utilizado foi o da agroindústria sucroalcooleira. Neste trabalho foi realizada a construção da minitorre para quantificar a remoção de calor presente na água, anteriormente utilizada como um líquido refrigerante para o funcionamento e resfriamento de grandes equipamentos utilizados não somente na agroindústria, mas também nas indústrias em geral. O protótipo construído apresentou eficiência de aproximadamente 18% de remoção de calor da água que atingiu temperatura média de 47,5oC. Concluiu-se que o protótipo foi eficiente para o propósito do resfriamento de água em um sistema. Ademais, um fenômeno importante e muito utilizado no dia-dia pode ser visualizado e compreendido, de maneira prática, com um experimento “caseiro”, que não envolva muita tecnologia e instrumentos/equipamentos caros.
Palavras-chaves: Remoção de calor; Arrefecimento; Reuso de água.
2 INTRODUÇÃO Nos últimos anos temos observado uma preocupação ambiental especificamente com o reuso, ou a recuperação da água nas indústrias. Até mesmo o “fechamento de circuito” virou assunto predileto em congressos e em artigos técnicos. A reutilização da água dos circuitos de processo industrial é bem aceita e varia de acordo com os processos aplicados na indústria. A água utilizada nas indústrias tem uma peculiaridade que é ser, ao mesmo tempo, insumo e produto. Entretanto, o maior problema, sob o ponto de vista econômico e ecológico, não está no reuso ou não da água, mas no desperdício. O reuso de água, tem como prioridade a qualidade, também limitado pelo uso harmonizado com as exigências do processo. Na medida em que se reutiliza a água, o ciclo de concentração vai aumentando e saturando esta água com vários tipos de ânions e cátions, além de materiais orgânicos que produzem uma atividade microbiológica nos sistemas. Em julho de 2000, o governo brasileiro criou a ANA - Agência Nacional de Águas, que tem como missão implementar e coordenar a gestão compartilhada e integrada dos recursos
hídricos e regular o acesso a água, promovendo o seu uso sustentável em benefício da atual e das futuras gerações. Depois da criação desta agência, foram alterados alguns procedimentos para o gerenciamento dos recursos hídricos, classificando os principais consumidores deste insumo insubstituível para a vida na terra. Uma das ações deste órgão foi a implantação da cobrança pelo uso da água; captação, uso e despejo final do efluente. Esta relação despejo da água em corpos hídricos após o uso em industrias para o resfriamento de equipamentos ainda é pouco conhecida. Porém, já foi demostrado que é uma forma de poluição, pois consiste no aquecimento das águas naturais pela introdução da água quente utilizada na refrigeração de centrais elétricas, usinas nucleares, refinarias, siderúrgicas e indústrias diversas. A elevação da temperatura afeta a solubilidade do O 2 (oxigênio) na água, fazendo com que esse gás se difunda mais facilmente para a atmosfera; isso acarreta uma diminuição de sua disponibilidade na água, o que prejudica diversas formas de vida aeróbicas aquáticas. Desta forma, os estudos de torres de resfriamento são interessantes para entender a troca de calor de grandes sistemas, com a finalidade de retorno da água aos corpos hídricos com a qualidade desejada, sem alterar o meio aquático. As torres de resfriamento são as mais empregadas nos sistemas de refrigeração de grande porte, visto que seu melhor desempenho está nesta área de aplicação (Stoecker 1985). Num sistema de refrigeração a torre de resfriamento representa a fonte quente do ciclo termodinâmico e merece grande atenção para sua seleção e controle em operação (Dossat, 1992). As torres de resfriamento são classificadas entre os sistemas de resfriamento evaporativo, o que consiste na transformação de calor sensível em calor latente, donde a água e o ar são fluidos de trabalho (Stoecker, 1985). A transferência de calor por evaporação da água no ar é mais eficiente quando a temperatura é alta e o resfriamento se faz mais necessário. As torres de resfriamento podem ser de contato direto ou indireto, dependendo se os fluidos ar e água são ou não misturados. Kim e Smith (2001) apresentam estudo para o projeto de um sistema de água resfriada. Um modelo foi desenvolvido para o desempenho de uma torre de resfriamento permitindo as interações entre o desempenho da torre de resfriamento e o projeto de redes de água a explorar sistematicamente. Ele mostra que a efetividade da torre aumenta quando a temperatura da água na entrada da torre é alta.
- 1 Ventilador, modelo: UF – 15PC23 BHT, com 50/60 Hz.
- 1 Chave margirius, conhecido como (tic-tac), para controle do ventilador.
- 1 Resistência 220 v retirada de um chuveiro convencional, Watt de 6000 e Fusível de 30 Ampere.
- 1 Termômetro de mercúrio graduado de 0°C até 150°C.
- 1Balde na cor verde composto de polipropileno comum com capacidade de 12 litros.
- 1 Tubo de silicone industrial, para a vedação; 1 Bisnaga de adesivo.
5 DESENVOLVIMENTO A poluição térmica é, talvez, uma das formas de poluição menos conhecida, por não ser diretamente visível. Este tipo de poluição surge quando as indústrias aquecem a água para utilizá-la em um processo chamado arrefecimento, onde a água é usada na refrigeração de turbinas e caldeiras, em atividades hidroelétricas e termoelétricas, afetando assim os aspectos físicos, químicos e biológicos dos cursos hídricos. Nesse processo, muitas indústrias devolvem a água quente aos rios, lagos e oceanos. Mesmo que esteja limpa e livre de contaminantes, a água entra no ecossistema com a temperatura muito acima das condições em que foi retirada do ambiente. Isto provoca a morte das espécies que ali habitam, pois não estão acostumadas ao "choque térmico" resultante do processo; por exemplo, o desaparecimento da truta em rios em que ocorreu um aumento da temperatura da água. Este trabalho apresentou o estudo e observações realizadas de uma minitorre de resfriamento que possui em seu interior uma placa de acrílico e duas camadas de tela metálica. É construída uma bancada experimental que une os processos que ocorrem em uma torre de resfriamento. Para o aquecimento da água utilizou-se o método de um chuveiro elétrico comum, com uma, peça metálica que esquenta quando os elétrons da corrente, inserida no interior de um galão de água de 20 litros, chegando aproximadamente aos 65°C. Um ventilador foi instalado na parte inferior da torre para auxiliar no resfriamento da água. As temperaturas da água foram medidas tanto na entrada da torre quanto na saída. Como avaliação dos resultados, tem-se que, as moléculas da água se quebram no momento em que “bate” na placa de acrílico e em seguida nas camadas de tela em forma de escada, neste momento a água ali presente cai
relativamente sua temperatura, quando passa pelo mini ventilador instalado na base da minitorre que sopra ar para o seu interior, o resfriamento acontece por completo, deixando a água em temperatura próxima à ambiente de aproximadamente 30 °C.
6 RESULTADOS As torres de resfriamento são equipamentos comumente usados para dissipar o calor produzido em unidades de geração de energia elétrica, centrais condicionadoras de ar a partir de água gelada e de processos industriais. Essas quantidades de calor geradas devem ser permanentemente removidas do processo, a fim de manter o correto padrão dos parâmetros de funcionamento. Neste trabalho a torre foi construída com base em esboços de projetos de torres em tamanho real, reduzida para um tamanho que fique de fácil manuseio (Figura 1). Esse equipamento simula o processo industrial, aquecendo a água e resfriando, obtendo alguns dados para posterior analise de eficiência. O resultado obtido foi um equipamento protótipo que tem uma grande semelhança com as torres de resfriamento existentes no setor industrial. Tem-se como principal propósito analisar os benefícios ao meio ambiente local onde a torre for instalada. Os resultados obtidos indicam que o protótipo foi eficiente no tratamento com a torre de resfriamento, antes de serem lançados de volta ao meio ambiente, pode atingir uma temperatura próxima à do ambiente natural, podendo retornar ao meio sem prejudicar a vida aquática existente. O protótipo apresentou eficiência de aproximadamente 18% de remoção de calor da água que atingiu temperatura média de 47,5oC (Tabela 1). Tabela 1. Eficiência do protótipo da minitorre de resfriamento de água.
Data Temp. Ambiente (ºC)^ Temp. Agua Entrada (ºC)^ Temp. Agua Saída (ºC)^ Eficiência (%) 29/04/2015 26,0 48,0 29,0 13,63% 01/05/2015 25,5 46,5 29,0 15,71% 03/05/2015 25,0 47,0 29,5 20,45% 05/05/2015 27,5 50,0 30,5 13,33% 10/05/2015 26,0 48,0 29,5 15,90% 12/05/2015 28,0 50,0 31,5 15,90% 16/05/2015 26,0 46,0 30,5 22,50% 19/05/2015 25,5 46,5 30,0 21,42% 24/05/2015 25,0 47,0 30,5 25,00% 30/05/2015 23,0 48,0 28,0 20,00% Média 25,8 47,5 29,8 17,95%
CONFERÊNCIA INTERNACIONAL DE ORGANISMOS DE BACIAS (CIOC), Madrid,
Dossat, R. J.,1992. “Princípios de Refrigeração”, McGraw-Hill. Floriano, P. E. (2004). Planejamento Ambiental. Caderno Didático nº 6, 1ª ed. Santa Rosa. Santos, R. F. d. (2004). Planejamento Ambiental: Teoria e Prática. São Paulo: Oficina de Textos. Silva, J. d. S. V. d., & Santos, R. F. d. (2004). Zoneamento para Planejamento Ambiental: Vantagens e Restrições de Métodos e Técnicas. Cadernos de Ciência e Tecnologia, 21(2), 221-263. (Citação na página 223). Stoecker, W. F.,1971. “Design of Thermal Systems”, McGraw-Hill Kogakusha, Ltda.
