Sistemas de Refrigeração: Necessidade de obter economia de energia e água exige mudanças

Como não poderia deixar de ser, os fabricantes de sistemas de refrigeração utilizados pelos transformadores de plásticos atuam hoje na conjuntura de demanda não muito aquecida vigente em praticamente todos os setores da economia nacional.

Mesmo assim – ou mesmo em decorrência dessa conjuntura –, seguem buscando oferecer a esse mercado soluções com as quais pretendem atender de maneira mais precisa a um conjunto bastante vasto de necessidades (aliás, também comuns a toda a cadeia produtiva): entre outras coisas, capazes de aumentar a produtividade e reduzir custos, contribuir com a qualidade dos produtos, e satisfazer aos preceitos da sustentabilidade ambiental.

A redução do consumo de água é uma das vertentes mais explícitas dessa demanda para a qual convergem fatores econômicos e preocupações ambientais.

E a possibilidade atual de diminuição do uso desse insumo amplia a relevância dos dry coolers, capazes de substituir as tradicionais torres de resfriamento nos processos nos quais há necessidade de utilização da chamada água industrial, com a qual os transformadores de plásticos podem, entre outras coisas, resfriar os sistemas hidráulicos das máquinas, os moldes e os condensadores dos chillers.

Foto de Marcelo Zimmaro, gerente comercial da empresa Mecalor - linha de chillers trocou o R-22 pelo R-410A - Revista Plástico Moderno
Zimmaro: linha de chillers trocou o R-22 pelo R-410A

Sistemas de Refrigeração – Dry Cooler

Com um dry cooler, observa Marcelo Zimmaro, gerente comercial da empresa Mecalor, o consumo de água pode ser trinta vezes inferior àquele exigido por uma torre:

“O resfriamento convencional com torres chega a perder cerca de 1% a 1,5% de sua vazão nominal, enquanto no dry cooler essa perda é, em média, de 0,05% da vazão nominal”, compara.

Além disso, prossegue Zimmaro, no confronto com as torres, os dry coolers apresentam outras vantagens, pois mantêm os circuitos de água industrial isentos de impurezas e proporcionam processos mais estáveis.

“Relativamente ao mesmo período de 2013, este ano já crescemos mais de 50% no segmento dos dry coolers”, revela o gerente da Mecalor, empresa que oferece um vasto portfólio de soluções para a transformação de plásticos, composto por itens como chillers com capacidade entre 3 mil e 620 mil kcal – com condensação a ar ou a água –, termorreguladores, e os chamados termochillers, que conjugam chiller e termorregulador em um único produto, e possibilitam o resfriamento em temperaturas diferenciadas de duas áreas diferentes dos moldes.

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O aumento do interesse por dry coolers é percebido também por Ricardo Prado, vice-presidente da Piovan, que os oferece sob a denominação de adiabáticos.

Ricardo Prado, vice-presidente da Piovan - Plástico Moderno, Prado: procura por dry coolers está crescendo nos plásticos
Ricardo Prado: procura por dry coolers está crescendo nos plásticos

Antes de ingressar no trocador de calor que resfria a água do processo, o ar passa por uma espécie de colmeia sobre a qual se pulveriza água, com o objetivo de abaixar a temperatura do ar e, assim, aumentar o desempenho geral do equipamento.

Com isso, o equipamento ganha rendimento, permitindo, por exemplo, o trabalho em regiões quentes”, destaca Prado, salientando que a capacidade e o rendimento do trocador são maiores quanto maior for a diferença de temperatura entre o ar e a água a resfriar.

Além dos dry coolers, a Piovan oferece para a indústria do plástico também itens como termocontroladores e termochillers, além de chillers dos mais diversos portes, desde os pequenos e individuais até aqueles aptos a trabalharem com várias máquinas ou em sistemas centrais de refrigeração.

Porém, ressalta Prado, embora possa ser interessante em determinadas plantas, a estruturação de uma central única de refrigeração, ou a instalação de um chiller de grande porte para comandar diversas máquinas, não constituem alternativas de uso generalizado, mesmo em plantas onde operam muitas máquinas, pois chillers individuais permitem uma série de escolhas – como temperaturas e vazões de água especificas para cada máquina –, que proporcionam, quando bem trabalhadas, maior rendimento operacional e melhor qualidade dos produtos finais.

Além disso, por mais bem projetada que seja a linha de água de uma planta, ela sempre é concebida para uma situação específica.

“À medida em que o tempo passa e a planta vai ganhando novos equipamentos, pode ser que essa linha de água gere diferenças de vazão entre as várias máquinas, e isso também pode influir no rendimento e na qualidade dos produtos”, explica o vice-presidente da Piovan.

Sistemas de Refrigeração – Novas Torres e Refrigeração a Ar

O mercado do plástico já está consciente da necessidade de otimização do consumo de água – e da capacidade dos dry coolers de servirem a tal propósito –, mas nem sempre se mostra disposto a pagar por esse equipamento, como observa Jaqueline Pivato, diretora de marketing da Refrisat.

Atenta ao potencial representado pelos clientes que ainda preferem a alternativa mais tradicional e de custo inicial mais acessível, representada pelas torres de resfriamento abertas, a Refrisat lançou neste ano uma torre posicionada como “evaporativa e híbrida” que, além de reduzir entre 10% e 30% o consumo de água em comparação com equipamentos convencionais, consegue evitar a contaminação com impurezas, sejam elas provenientes do ar ou de sólidos eliminados na água do processo.

Nessa inovação, o ar é forçado para cima por um ventilador e causa a evaporação de uma pequena quantidade de água; essa evaporação retira calor da serpentina, resfriando-a e consequentemente condensando o gás responsável pela refrigeração.

Foto de Jaqueline Pivato diretora de marketing da Refrisat : esforços para reduzir custos garantem vendas maiores - Revista Plástico Moderno
Jaqueline Pivato: esforços para reduzir custos garantem vendas maiores

De acordo com Jaqueline, essa torre evaporativa é mais similar a um dry cooler – na verdade, uma torre de circuito fechado – do que a uma torre convencional (também fornecida pela Refrisat).

“Relativamente a uma torre de circuito fechado, a grande vantagem da torre híbrida é o preço muito inferior, com desempenho igualmente satisfatório e economia de água”, afiança.

“Diminuem também os custos de manutenção, de instalação e de tratamento de água, que não precisa ser condicionada com agentes químicos”, acrescenta.

Além dessa torre híbrida, o rol de lançamentos mais recentes da Refrisat inclui itens como um sistema desumidificador de ar ambiente para ser utilizado em indústrias de diversos segmentos, e um equipamento denominado Smart Chiller

Inverter. Incorporando recursos, como um compressor cuja rotação varia conforme a necessidade do processo, e sistemas mais sofisticados de automação, incluindo um mecanismo inteligente de identificação de capacidade, esse Smart Chiller pode, de acordo com o ritmo de funcionamento do equipamento, reduzir de 20% a 60% o consumo de energia, quando confrontado com um chiller de mesma capacidade.

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“Também conseguimos, redesenhando nossos produtos e buscando novos fornecedores, principalmente para os chillers, reduzir os preços de nossos equipamentos sem modificar seu desempenho”, diz Jaqueline.

Plástico Moderno, Sistemas de Refrigeração - Refrisat - Smart Chiller se adapta à demanda térmica
Smart Chiller se adapta à demanda térmica

Na Refriac a oferta inclui, além de dry coolers, chillers e unidades compactas de refrigeração de água, entre outros produtos.

E Leonardo Padeiro, diretor dessa empresa, observa que a conjugação de preocupações ambientais e econômicas associadas à água vem também substituindo o emprego desse insumo na refrigeração dos chillers.

Sempre se usou mais chillers refrigerados a água, mas a tecnologia de refrigeração a ar, com ventiladores, hoje ganha espaço”, relata.

Segundo Padeiro, é possível notar nas plantas mais modernas a preferência por projetos e instalações personalizadas, nas quais pode haver, por exemplo, equipamentos com bombas mais potentes, capazes de disponibilizar maior pressão ao sistema, por vezes superior a 10 bar, para garantir a homogeneização da refrigeração em moldes com múltiplas cavidades.

“Esses sistemas são utilizados, por exemplo, em moldes de preformas, ou na produção de peças grandes, como cadeiras, mesas ou paletes”, relata o diretor da Refriac.

Simultaneamente, também são hoje mais empregados secadores de ar para resfriar moldes que trabalham com matérias primas sensíveis a umidade, como as preformas de PET, como forma de eliminação dos anéis de umidade capazes de estourar as peças.

“Com a utilização do secador de ar pode-se trabalhar com a temperatura de água mais baixa, reduzindo o tempo do ciclo sem perda de peças”, diz Padeiro.

“Hoje se usa o secador de ar também para máquinas sopradoras para evitar o excesso de condensação no molde, ou em injetoras dedicadas a produzir peças que exigem acabamento muito fino e prezam pelo brilho, como autopeças, embalagens de cosméticos e televisores”, acrescenta.

Sistemas de Refrigeração – Trocadores de Calor

Por sua vez, a Apema fornece trocadores de calor para o resfriamento de unidades hidráulicas das injetoras e para outros gêneros de equipamentos, além de condensadores e evaporadores para produtores de chillers. Seus trocadores podem ser refrigerados a água – tipo casco e tubos –, ou a ar.

Esses dois modelos adequam-se às mesmas aplicações, mas a refrigeração a ar é usada basicamente quando o suprimento de água é limitado, explica Hugo Matos, gerente comercial da Apema.

“Quando não há essa restrição, os trocadores de calor de casco e tubos são os mais recomendados, pois a água é melhor condutora de calor do que o ar, e isso resulta em equipamentos mais econômicos”, compara.

Os trocadores com casco e tubos da Apema estão agrupados em duas linhas: TST (tubos lisos), e TA (tubos aletados).

As aletas, explica Matos, aumentam a superfície de contato entre os lados que devem trocar calor e, por isso, os equipamentos aletados são mais compactos.

Trocadores com tubos lisos, ele ressalta, são usados basicamente em equipamentos que utilizam óleo com viscosidade elevada.

“Como as unidades hidráulicas de força normalmente utilizam óleos com viscosidades abaixo de 100 cSt, elas usam trocadores aletados”, conta Matos.

Plástico Moderno, Sistemas de Refrigeração - Resfriadores de óleo a ar da linha TE, criados pela Apema
Resfriadores de óleo a ar da linha TE, criados pela Apema

Mais rendimento

Apesar da conjuntura mercadológica fria, as empresas seguem investindo no aprimoramento de seus dispositivos e sistemas de refrigeração.

A Piovan, por exemplo, neste ano lançou versões redesenhadas e reformuladas de seus chillers de maior porte, com capacidades entre 180 mil e 440 mil kcal, que ganharam nova disposição de compressores, novos trocadores de calor e melhorias no programa do sistema de gestão, entre outros itens.

“Com isso, conseguimos obter nessa linha um aumento de rendimento que, dependendo do modelo, varia entre 8% a 30%”, afirma Prado.

Sistemas de Refrigeração Plástico Moderno, Mini chiller ocupa área menor e tem baixo consumo energético
Mini chiller ocupa área menor e tem baixo consumo energético

Simultaneamente, o chiller para pré-formas de PET da Piovan recebeu compressores a parafuso de rendimento ainda maior.

Esse chiller, realça Prado,

“tem uma tecnologia única, com COP (Coeficiente de Performance do Compressor) muito acima de qualquer outro disponível para este tipo de aplicação”.

No segmento de chillers de menor porte, a Piovan hoje mantém a opção do Digitemp.

“É um equipamento dotado de um compressor scroll digital, com uma ou duas temperaturas de saída – entre -5°C e 90°C –, e que propicia economia de energia de 35% em comparação com os chillers e termochillers convencionais”, diz o vice-presidente.

A Refriac hoje fornece unidades compactas de várias capacidades, inclusive de grande porte com condensação ar a ou a água, com a possibilidade de instalar diversos opcionais: partida dos motores com dispositivo soft starter – mais utilizados nos equipamentos com motores mais potentes –, inversores de frequência, monitoramento remoto via internet e múltiplas linhas de refrigeração, entre outros.

A combinação entre soft starter e o CLP (padrão em todos equipamentos), por exemplo, pode reduzir significativamente o consumo de energia, pois os compressores que não estão em operação permanecem desligados, e quando acionados recebem de maneira controlada a energia necessária à partida. “Isso é interessante especialmente porque as grandes máquinas hoje não trabalham apenas com um compressor, uma máquina de grande porte pode ter até dez ou doze compressores: alguns ficam em stand-by e vão sendo acionados à medida que a água aquece, sob controle automático e digital”, informa Padeiro.

Sistemas de Refrigeração – Novos fluidos e resfriamento direto

Na Mecalor, uma mais das recentes evoluções da linha de produtos é a utilização do fluido refrigerante R-410A como padrão em todos os equipamentos da empresa.

Esse fluido, diz Zimmaro, é mais eficiente e, consequentemente, mais ecológico que o R-22, o mais utilizado nesse ramo. O R-22, aliás, conforme o Protocolo de Montreal, tratado internacional relativo às substâncias agressivas à camada de ozônio, deve ser gradualmente banido.

Além disso, destaca o gerente da empresa, todos os chillers da nova linha da Mecalor – lançada no ano passado – receberam evaporadores a placas e ventiladores alemães, ambos de alta eficiência, e condensadores microcanal (no caso de chillers com condensação a ar). “A atual concepção desses produtos permitiu aumentar sua eficiência energética em índices situados entre 20% a 25%”, relata Zimmaro.

Ele nota, atualmente, um uso mais intenso de unidades de ar frio nos sistemas de extrusão de balão (filmes), nos quais existem dois pontos de resfriamento: o anel de ar, situado na parte externa do balão, e o IBC (Internal Bubble Cooling), composto pelo ar interno.

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A solução convencional para esse resfriamento, diz Zimmaro, é composta por um chiller associado a um trocador de calor.

A água gelada circula dentro desse trocador e o ventilador da extrusora força o ar ambiente a passar pela parte de fora do mesmo, mandando o ar gelado para a extrusora; mas o sistema da Mecalor para essa aplicação dispensa a água gelada, e assim, como afirma Zimmaro, reduz em até 20% o consumo de energia elétrica.

Nesse equipamento da Mecalor, o ventilador da extrusora de balão capta o ar ambiente e insufla-o pela unidade de ar frio, que o resfria. ”

Sistemas de Refrigeração Plástico Moderno, Linha de unidades móveis de água gelada da Mecalor
Linha de unidades móveis de água gelada da Mecalor

O fluido refrigerante troca calor com o ar diretamente no evaporador e, assim, elimina a necessidade de água gelada”, explica.

Essa tecnologia seria bastante interessante para as linhas de coextrusão, crescentemente empregadas na produção de filmes soprados.

“Na coextrusão são muito importantes fatores como o controle de variação da espessura, brilho, transparência e estabilidade do balão, atributos que só podem ser alcançados com a utilização de ar frio a baixa temperatura e com controle preciso, independente para anel de ar e IBC”, justifica.

Assim como a Mecalor, também a Refrisat já relegou o fluido R-22 a um plano subalterno, utilizando-o exclusivamente quando seja solicitado por algum cliente.

“Atualmente, a maioria de nossos equipamentos utiliza o fluido refrigerante R-410A e, em alguns casos, opções como o R-407C, entre outras”, afirma Jaqueline.

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