Adicionar um refrigerador a uma fábrica parece bastante simples. Compre a unidade, coloque-a num local, ligue os tubos e a eletricidade e ligue-a. Na prática, raramente é assim tão simples. Já vi isto acontecer em algumas instalações onde o chiller chegou antes de alguém ter pensado onde ficaria, como a água chegaria ao equipamento ou se o painel elétrico tinha espaço para outro disjuntor de 200 amperes. Esses projectos tendem a ter muita confusão de última hora.
Integração de um sistema de refrigeração industrial tem mais a ver com a preparação do que com a instalação em si. As que correm bem são aquelas em que alguém percorreu todo o caminho - desde a ligação aos serviços públicos até ao equipamento de processamento - antes de ser cortado o primeiro tubo.
Planeamento da disposição de um sistema de refrigeração industrial
A localização física do refrigerador é mais importante do que as pessoas por vezes pensam. Não se trata apenas de encontrar um canto vazio.
Colocação no interior vs. no exterior
Esta decisão condiciona tudo o resto.
| Colocação | Prós | Contras |
|---|---|---|
| Interior | Protegido das intempéries, mais fácil de controlar, menos risco de vandalismo | Necessita de ventilação, ocupa espaço no chão, a rejeição de calor deve ser gerida |
| Ao ar livre | Liberta espaço de produção, mais fácil para as unidades arrefecidas a ar rejeitarem o calor | Exposto a elementos, requer impermeabilização, tubagens mais longas |
Um refrigerador arrefecido a ar colocado no exterior precisa de espaço livre à volta das bobinas do condensador. Espaço suficiente para o ar entrar e sair, mais espaço para alguém entrar com uma máquina de lavar a pressão quando as bobinas ficarem sujas. Um chiller interior arrefecido a água necessita de uma torre de arrefecimento ou de um refrigerador de fluido algures - normalmente no telhado ou no exterior - e isso acrescenta outra camada de tubagens e bombas.
Proximidade do equipamento de processamento
As tubagens aumentam os custos e criam quedas de pressão. Quanto mais longe o chiller estiver do equipamento que está a arrefecer, maiores têm de ser as bombas e mais calor é captado (ou perdido) pelo caminho. Há um equilíbrio - por vezes, o chiller não pode estar mesmo ao lado do processo devido a problemas de ruído, espaço ou segurança. Mas vale a pena pensar em cada metro extra de tubagem.
Considerações sobre tubagem e bombagem
O sistema de tubagens é o que liga o sistema de chillers industriais ao equipamento atual. É também onde aparecem muitos problemas de integração.
Dimensionamento e material dos tubos
A tubagem subdimensionada é uma dor de cabeça comum. Cria uma queda de pressão excessiva, o que significa que as bombas trabalham mais e as taxas de fluxo sofrem. O chiller pode estar dimensionado corretamente, mas se a água não conseguir movimentar volume suficiente, o equipamento na extremidade oposta não obtém o arrefecimento de que necessita.
- Cobre: Comum para sistemas mais pequenos, fácil de trabalhar, mas nem sempre rentável para longas extensões.
- Aço: Durável, bom para sistemas maiores, mas requer uma proteção adequada contra a corrosão.
- PVC ou HDPE: Custo mais baixo, resistente à corrosão, mas limitado pelas classificações de temperatura e pressão.
Seleção da bomba
As bombas têm de corresponder tanto ao caudal como à pressão de cabeça. As bombas sobredimensionadas desperdiçam energia. As bombas subdimensionadas não conseguem empurrar a água através de tubagens longas ou componentes de alta resistência, como filtros e permutadores de calor. Os accionamentos de frequência variável nas bombas estão a tornar-se mais comuns - ajustam o caudal com base na procura real, o que poupa energia e reduz o desgaste.
Expansão e flexibilidade
A tubagem expande-se e contrai-se com as alterações de temperatura. As ligações rígidas podem causar tensão nos acessórios, válvulas e no próprio chiller. As ligações flexíveis - isoladores de vibração e juntas de dilatação - absorvem o movimento e reduzem a possibilidade de surgirem fugas ao longo do tempo.
Integração eléctrica
Alimentar um chiller não se resume a ter um disjuntor disponível. A parte eléctrica da integração de um sistema de chiller industrial envolve coordenação, proteção e, por vezes, o envolvimento dos serviços públicos.
Cálculos de carga
Um chiller consome uma corrente significativa, especialmente durante o arranque. As instalações precisam de saber se o serviço elétrico existente consegue suportar a carga adicional. Acrescentar um chiller de 150 toneladas a uma fábrica que já está perto do seu limite de serviço pode desencadear a necessidade de uma atualização do serviço - o que acrescenta meses ao calendário.
Cablagem de controlo
Para além da energia, os chillers necessitam de cablagem de controlo. Esta está ligada ao sistema de gestão de edifícios (BMS) da fábrica ou aos controladores lógicos programáveis (PLCs). O chiller precisa de comunicar com as bombas, torres de arrefecimento e, por vezes, com o próprio equipamento de processo. Uma falta de coordenação neste domínio conduz a situações em que o chiller funciona mas as bombas não, ou em que a ventoinha da torre de arrefecimento funciona independentemente do chiller - desperdiçando energia e provocando oscilações de temperatura.
Sinais de controlo comuns a planear:
- Ativar/desativar a partir da automação do edifício
- Ajuste do valor nominal (reset remoto)
- Monitorização e notificação de alarmes
- Encravamentos de verificação do fluxo
Torre de arrefecimento e rejeição de calor
Para sistemas que utilizam um chiller refrigerado a água, Para além disso, existe o componente adicional de uma torre de arrefecimento ou refrigerador de fluido. Esta peça é frequentemente negligenciada no planeamento inicial.
Localização da torre e água de reposição
As torres de arrefecimento têm de ser colocadas num local onde tenham um fluxo de ar adequado e onde a deriva não crie problemas para o equipamento próximo ou para as áreas pedonais. Também necessitam de um abastecimento de água de reposição - uma fonte constante de água para substituir o que se evapora. Se a pressão ou o caudal de água da instalação não for suficiente, pode ser necessário um tanque de armazenamento e uma bomba de reforço.
Operação de inverno
Em climas mais frios, as torres de refrigeração necessitam de proteção contra congelamento. Isso pode significar aquecedores de bacia, estratégias de operação a seco ou drenagem da torre durante os períodos de paragem. As instalações que instalam uma torre de arrefecimento sem ter em conta as operações de inverno dão muitas vezes por si a lutar quando chega o primeiro congelamento.
Integração com sistemas existentes
Um novo chiller raramente funciona de forma isolada. Está a juntar-se a uma rede de equipamento existente, e a forma como funciona com os outros determina se a integração é perfeita ou problemática.
Funcionamento em paralelo
Se já existir um chiller no local, a nova unidade pode funcionar em paralelo. Isto requer uma configuração cuidadosa da tubagem (são comuns os circuitos primário-secundário) e controlos que sequenciem os chillers com base na carga. Sem uma sequenciação adequada, um chiller pode funcionar enquanto o outro fica inativo, ou ambos podem funcionar de forma ineficiente em carga parcial.
Planeamento da redundância
Uma questão que vale a pena colocar desde logo: este chiller destina-se a uma capacidade adicional ou a uma reserva? Se for de reserva, a tubagem e as válvulas têm de permitir o isolamento para que uma unidade possa ser assistida enquanto a outra continua a funcionar. Se for para capacidade adicional, o sistema de distribuição precisa de lidar com o caudal combinado.
Colocação em funcionamento e testes
A integração não está completa até que o sistema tenha sido testado em condições reais de funcionamento. Por vezes, esta fase é encurtada quando os prazos de produção são apertados, mas o facto de a saltar tende a criar problemas mais tarde.
Testes funcionais
Cada componente tem de ser testado individualmente - bombas, ventiladores, válvulas, controlos - antes de o sistema completo funcionar. Depois, o sistema percorre as suas gamas de funcionamento: carga baixa, carga alta, transições entre fases e quaisquer cenários de falha.
Equilíbrio
O caudal de água tem de ser equilibrado em todo o equipamento ligado. É surpreendentemente comum uma zona receber demasiado caudal enquanto outra recebe muito pouco. As válvulas de equilíbrio, os manómetros e uma abordagem metódica para definir os caudais evitam que isso aconteça.
FAQ
Quanto tempo é necessário para integrar um sistema de refrigeração industrial numa fábrica existente?
Desde o planeamento até à colocação em funcionamento, os projectos típicos demoram 3 a 8 meses, dependendo da complexidade. Factores específicos do local, tais como actualizações eléctricas, passagens de tubagens e autorizações, podem prolongar o prazo.
Posso instalar um chiller sozinho ou tenho de recorrer a um empreiteiro externo?
A instalação envolve trabalhos eléctricos, de canalização e de controlo que normalmente requerem empreiteiros licenciados. A maioria das instalações trabalha com um empreiteiro mecânico que trata das tubagens, um empreiteiro elétrico para a energia e um integrador de controlos para a automatização.
Qual é o erro mais comum na integração de um chiller?
Subestimar os requisitos de espaço e espaço livre - tanto para o próprio chiller como para o futuro acesso de manutenção. Além disso, não coordenar os controlos entre o chiller e a automação do edifício existente leva a dores de cabeça operacionais.
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