Perguntas Frequentes

A tecnologia de transferência de calor é um assunto complexo e aqui você encontrará algumas das perguntas frequentes sobre trocadores de calor e refrigeradores de óleo, em termos de desempenho, design e operação.

Esperamos que encontre a resposta para sua pergunta na lista abaixo. No entanto, se não estiver lá, também pode clicar em nossa página Contate-nos, preencher e enviar o formulário de consulta e responderemos diretamente à sua pergunta específica.

Um trocador de calor é um dispositivo para transferir energia térmica de um líquido ou gás para outro líquido ou gás sem que os dois entrem em contato um com o outro. Um trocador de calor de cascos e tubos típico conterá um conjunto de tubos dentro de um casco ou estrutura externa. A água fria flui através desses tubos, enquanto a água quente ou gás flui ao redor do exterior dos tubos, permitindo que o calor da água quente ou do gás seja transferido para a água mais fria dentro dos tubos.

Um bom exemplo de como funciona o processo são as piscinas, onde a maioria é aquecida por caldeira, utilizando como fonte de energia Gás, GPL ou Biomassa. Em teoria, a forma mais eficiente de aquecer a piscina seria fazer com que a água da piscina circulasse diretamente pela caldeira. Mas se isso acontecer, os produtos químicos usados na água da piscina para mantê-la segura para uso, corroem rapidamente e danificam as peças vitais dentro da caldeira, levando a falhas prematuras e uma substituição cara.

No entanto, ao usar um trocador de calor para atuar como uma ‘interface’ entre o circuito de água da caldeira e o circuito de água da piscina, a caldeira está protegida contra danos e a água da piscina é rapidamente aquecida até a temperatura desejada; a água da piscina passa pelo ‘núcleo tubular’ central, enquanto a água quente da caldeira circula pelo lado externo dos tubos, transferindo energia térmica para a água da piscina.

Mais exemplos de aplicações onde trocadores de calor da Bowman são usados.

 

Equipamentos mecânicos, como motores de combustão interna, caixas de engrenagens e sistemas de transmissão dependem de óleo para lubrificar os componentes internos móveis, permitindo que funcionem livremente, enquanto reduzem o desgaste das superfícies metálicas.

Além da lubrificação, o óleo do motor também atua como um refrigerante, para remover o calor excedente do equipamento mecânico. Por exemplo, um motor quente transfere calor para o óleo que então circula por um trocador de calor (também conhecido como refrigerador de óleo), usando ar ou água para refrigerar o óleo.

Todos os óleos possuem uma faixa de temperatura de operação recomendada e se esta for excedida, a viscosidade do óleo pode ser enfraquecida, reduzindo suas qualidades de lubrificação. Se o calor excessivo continuar a aumentar, a capacidade do óleo de lubrificar os componentes será significativamente reduzida e, em casos extremos, a viscosidade pode decompor-se, criando condições em que os componentes de metal superaquecem, levando ao desgaste prematuro. Em casos extremos, isso pode até resultar em uma falha catastrófica dos componentes.

Essa situação pode ocorrer quando o equipamento deve ser operado em altas velocidades por longos períodos ou onde as condições climáticas exigem temperaturas do ar ambiente mais altas. Nessas condições, a adição de um refrigerador de óleo no sistema de lubrificação removerá o excesso de calor, reduzindo a temperatura dos óleos de forma que fique dentro da faixa correta para proteger o equipamento, prolongando sua vida útil.

A utilização de um refrigerador de óleo refrigerado a ar ou água depende da aplicação e das condições de operação.

Os refrigeradores de óleo da Bowman são unidades criadas com ‘cascos e tubos’ refrigeradas a água que são robustas e confiáveis em uma ampla gama de condições operacionais. Para mais informações sobre os refrigeradores de óleo da Bowman.

Um refrigerador de óleo é concebido para remover o calor excessivo do óleo usado para lubrificar veículos, máquinas e equipamentos mecânicos. Esses tipos de refrigeradores podem ser do tipo água a óleo ou ar a óleo.

Os óleos lubrificantes são desenvolvidos para diferentes tipos de faixas de temperatura e condições de operação. Para garantir que um óleo proteja a maquinaria ou equipamento para o qual foi concebido, ele deve sempre operar dentro da faixa de temperatura para o qual foi concebido.

Muito frio e ele fica mais viscoso, dificultando a lubrificação das peças móveis. Muito quente e a viscosidade do óleo pode começar a se decompor, resultando em desgaste prematuro dos componentes e, por fim, falha do equipamento.

O problema é que as peças de metal em movimento geram muito calor, que é transferido para o óleo lubrificante. Ao adicionar um refrigerador de óleo ao circuito de lubrificação, a temperatura do óleo é controlada e sempre mantida dentro da faixa operacional correta.

Os refrigeradores de óleo podem ser refrigerados a ar ou a água, dependendo da natureza da aplicação. A Bowman fabrica uma ampla gama de refrigeradores de óleo com design de ‘cascos e tubos’ refrigerados a água para veículos todo-o-terreno/para a estrada, instalações de construção e equipamentos associados, refrigerando aplicações para serviços pesados, como conversores de torque, transmissão automática e óleos de motor.

Saiba mais sobre os refrigeradores de óleo da Bowman.

 

Um refrigerador de óleo é concebido para remover o calor excessivo do óleo usado para lubrificar veículos, máquinas e equipamentos mecânicos. Por exemplo, um motor quente transfere calor para o óleo que então circula por um trocador de calor (também conhecido como refrigerador de óleo), usando ar ou água para refrigerar o óleo.

Isso é conseguido usando um meio de refrigeração, geralmente ar ou água – para transferir o calor do óleo e para o meio de refrigeração. Ele faz isso sem que o óleo ou o meio de refrigeração entrem em contato direto um com o outro.

Por exemplo, um refrigerador de óleo refrigerado a ar geralmente se parece com um radiador de carro pequeno e atinge seu objetivo ao passar o óleo por tubos aletados. O ar que entra passa por cima e ao redor dos tubos, removendo o calor à medida que passa.

Para muitas aplicações, a refrigeração do ar não é apropriada e nestas situações a refrigeração da água é a solução. Refrigeradores de óleo de cascos e tubos são muito conhecidos, o refrigerante flui através do ‘núcleo de tubos’ central, enquanto o óleo flui ao redor e através dos tubos, fornecendo transferência de calor extremamente eficiente.

A Bowman fabrica uma ampla gama de refrigeradores de óleo de tubos e cascos refrigerados a água para conversores de torque, transmissão automática e óleos de motor. Saiba mais sobre os refrigeradores de óleo da Bowman.

Em certas condições onde há um diferencial de temperatura significativo entre o meio de refrigeração e o líquido sendo refrigerado, um trocador de calor de cascos e tubos é frequentemente a solução de refrigeração mais econômica em comparação com um trocador de calor de placas. Isso se deve ao pequeno caminho do fluxo dentro do trocador de calor de placas, que cria quantidades significativas de turbulência, levando a uma grande perda de carga dentro da unidade.

Como o nome sugere, os trocadores de calor de placas são construídos a partir de uma série de finas placas de metal. Normalmente feitas em aço inoxidável, cada placa contém um intrincado padrão prensado e, para garantir que a unidade seja estanque, juntas de borracha são intercaladas entre todas as placas de metal, que são então aglutinadas em uma estrutura rígida para formar um arranjo de canais de fluxo paralelos com fluidos quentes e frios alternados.

Em contraste, os trocadores de calor com design de cascos e tubos são compostos de dois componentes principais; a estrutura externa (ou casco) e o núcleo de tubos (ou conjunto) dentro do casco. O meio de refrigeração flui através do núcleo tubular, enquanto o fluido quente entra no casco através de uma porta de entrada, fluindo através e ao redor do núcleo tubular através de uma série de chicanas, antes de deixar o casco através da porta de saída. Para máxima eficiência de transferência de calor, os fluidos quentes e frios viajam em uma direção de ‘contrafluxo’ através do trocador de calor. Para mais informações sobre o contrafluxo.

Embora os trocadores de calor de placas possam ser bastante compactos e tenham a capacidade de ser aumentados em tamanho, caso os requisitos de refrigeração mudem, a sua manutenção é mais cara do que a necessária para os trocadores de calor de cascos e tubos equivalentes, pois as juntas de borracha endurecem por envelhecimento e precisam ser substituídas a cada 2 anos. Este é um exercício demorado e caro, deixando o trocador de calor fora de serviço por períodos mais longos. Além disso, a detecção de vazamentos pode ser mais difícil e exigir mão de obra qualificada para realizar o trabalho. E, devido à maior resistência ao fluxo de água dentro do trocador de calor, aumenta o risco de incrustação, reduzindo a eficiência da unidade.

Por outro lado, os trocadores de calor de cascos e tubos são de fácil manutenção; a remoção das tampas de fechamento revela o núcleo dos tubos, que pode ser retirado para limpeza e manutenção de rotina. A eficiência de transferência de calor de um trocador de calor de cascos e tubos de qualidade, como o da Bowman, é extremamente boa, enquanto as próprias unidades são resistentes, proporcionando longa durabilidade. Os trocadores de calor de cascos e tubos também podem ser usados com os meios de refrigeração mais exigentes, incluindo água do mar e água rica em minerais ou contaminada.

Mais informações sobre a gama de trocadores de calor de cascos e tubos da Bowman.

 

Se a sua piscina não está aquecendo até a temperatura necessária, existem algumas causas possíveis. Usar esta lista de verificação pode ajudá-lo a localizar o problema:

1: Eu tenho energia suficiente?
Seja aquecendo sua piscina com caldeira a gás, painéis solares, bomba de calor ou outra fonte de energia, é importante que você tenha energia suficiente para fazer o trabalho.

2: Eu tenho o trocador de calor certo?
Um erro comum é quanto maior o trocador de calor, mais rápido ele aquece a piscina! No entanto, esse não é necessariamente o caso. Existem muitos tipos de trocadores de calor usados para aquecer piscinas e eles diferem drasticamente em design, desempenho e eficiência de transferência de calor.

3: Meu sistema de aquecimento é adequado, mas minha piscina ainda não aquece!
Os caudais de ambos os fluidos quentes e frios são vitais para o trocador de calor transferir energia térmica para a piscina. Se o caudal de água quente for muito baixo, a energia disponível não passará pelo trocador de calor. No entanto, o caudal da água da piscina é igualmente importante.

4: E se você fez tudo isso…
Mesmo que todo o equipamento tenha o tamanho adequado, pode haver outras partes do sistema criando problemas que precisam ser verificadas.

5: Em resumo…
Este é o resumo de um artigo mais detalhado desenvolvido para ajudar a identificar problemas com aquecimento de piscinas e trocadores de calor. Leia o artigo completo aqui.

Mais informações do produto sobre trocadores de calor para piscinas da Bowman.

 

A maioria das banheiras de hidromassagem são fornecidas com um aquecedor elétrico de água integrado, que geralmente tem cerca de 3 kW de saída, dependendo da capacidade da banheira de hidromassagem. Este tipo de aquecedor geralmente aumenta a temperatura da água em cerca de 1 – 2 °C por hora, portanto, pode levar até 24 horas para aquecer uma banheira usando água à temperatura ambiente.

Para resolver este problema, alguns usuários enchem sua banheira com água pré-aquecida (25 °C) de uma caldeira adjacente, mas dado que as banheiras de hidromassagem geralmente operam em torno de 38-40 °C, ainda pode levar mais 6 a 10 horas para atingir a temperatura total, dependendo do desempenho do aquecedor elétrico.

Este tempo de aquecimento longo criou um alto nível de insatisfação para muitos proprietários, que desejam que suas banheiras de hidromassagem estejam disponíveis para uso muito mais rápido do que o sistema de aquecimento padrão permite.

Consequentemente, muitos usuários de banheiras de hidromassagem, principalmente os do setor comercial, estão mudando para um novo tipo de sistema de aquecimento, utilizando uma caldeira externa, ligada a um trocador de calor da Bowman. Os benefícios incluem tempos de aquecimento significativamente reduzidos – normalmente 3 a 4 horas usando água à temperatura ambiente ou 1 hora usando água pré-aquecida), além de custos de energia significativamente reduzidos em comparação com o aquecimento elétrico.

Mais informações sobre o aquecimento de banheiras de hidromassagem com trocadores de calor da Bowman.

 

A maioria das banheiras de hidromassagem são fornecidas com um aquecedor elétrico integrado, geralmente com cerca de 3 kW de saída, dependendo da capacidade de água. No entanto, mais recentemente, tem havido uma tendência crescente de usar aquecimento a gás através de uma caldeira externa porque é mais rápido no  aquecimento da água em comparação com o elétrico. Isso significa que quando você não estiver usando a  banheira de hidromassagem, pode mantê-la em uma temperatura mais baixa ou até mesmo desligar o aquecimento completamente, porque não demorará muito para trazê-la à temperatura quando estiver pronto para usá-la.

O principal motivo é o tempo necessário para aquecer uma banheira de hidromassagem com aquecedor elétrico – normalmente até 24 horas, usando água fria. Para acelerar as coisas, alguns proprietários enchem previamente sua banheira com água quente de uma caldeira, mas mesmo isso pode exigir mais 6 a 10 horas de aquecimento para atingir a temperatura necessária de 38-40 °C.

Embora muitos usuários domésticos estivessem dispostos a suportar o inconveniente, os usuários comerciais, como parques de férias, não podiam!

A demanda por banheiras de hidromassagem ao reservar alojamentos de férias aumentou drasticamente e agora é a segunda comodidade mais solicitada pelos hóspedes. Para atender a essa demanda, os locais de férias tiveram que encontrar uma forma mais rápida de aquecê-las, devido aos períodos de troca de hóspedes. Normalmente, há apenas cerca de 4-5 horas disponíveis para drenar, limpar, voltar a encher e aquecer antes da chegada de novos hóspedes.

A solução era relativamente simples – usar uma fonte externa de calor, como uma caldeira a gás, e simplesmente dispensar o aquecedor elétrico das banheiras de hidromassagem. Para permitir isso, é necessário um trocador de calor para transferir o calor da água da caldeira para a água da banheira de hidromassagem. É exatamente o mesmo princípio usado para a maioria das piscinas, mas apenas em menor escala.

A Bowman desenvolveu um trocador de calor ultracompacto que poderia ser instalado na tubulação das banheiras de hidromassagem e o resultado foram banheiras aquecidas em 3-4 horas com água fria, ou em cerca de 1 hora com água pré-aquecida.

Houve também outro benefício. Aquecer banheiras de hidromassagem com eletricidade pode ser muito caro. Ao mudar para o aquecimento por caldeira a gás, muitos usuários relataram uma redução significativa nos custos de energia – alguns mesmo 500 £ por banheira de hidromassagem!

Como os parques de férias podem se beneficiar mudando para o aquecimento a gás.

Mais informações sobre os trocadores de calor para banheira de hidromassagem da Bowman.

 

 

Em um trocador de calor de cascos e tubos, o líquido refrigerante geralmente flui através do ‘núcleo tubular’ central para refrigerar óleo quente, água ou ar que passa por cima e em volta dos tubos. A direção em que os dois fluidos passam pelo trocador de calor pode ser ‘fluxo paralelo’ ou ‘contrafluxo’.

O fluxo paralelo é quando o fluido que tem de ser refrigerado flui através do trocador de calor na mesma direção que o meio de refrigeração. Embora esse arranjo forneça refrigeração, ele tem limitações e também pode criar tensão térmica dentro do trocador de calor, já que uma metade da unidade estará apreciavelmente mais quente que a outra.

Em refrigeração de contrafluxo, o meio de refrigeração de entrada absorve mais calor à medida que o fluido “quente” se desloca na direção oposta. O meio de refrigeração aquece enquanto percorre o trocador de calor, mas quando a água mais fria penetra no trocador de calor, absorve mais calor, reduzindo a temperatura muito mais do que poderia ser alcançado com o fluxo paralelo.

A diferença média de temperatura entre o meio de refrigeração e o fluido sendo refrigerado também é mais uniforme ao longo do comprimento do trocador de calor, reduzindo a tensão térmica.

Dependendo da vazão e da temperatura, o desempenho de transferência de calor pode ser até 15% mais eficiente com o contrafluxo, provavelmente permitindo a utilização de um trocador de calor menor, economizando espaço e dinheiro!

Mais informações sobre os benefícios do contrafluxo.

 

Durante o decurso de sua vida útil, um trocador de calor de cascos e tubos precisará muitas vezes de limpeza. Os meios de refrigeração de água doce e água do mar contêm atualmente altos níveis de minerais e poluentes, que podem se acumular ao longo do tempo, restringindo o fluxo de água através do núcleo do tubo, resultando em uma taxa de fluxo reduzida e uma eficiência de transferência de calor significativamente menor.

A boa notícia é que os trocadores de calor de cascos e tubos da Bowman são muito mais fáceis de limpar do que muitos outros tipos e as informações a seguir destinam-se a ser um guia básico:

  1. A remoção das tampas de fechamento dá acesso ao núcleo tubular, que pode ser removido da estrutura (ou casco).
  2. As placas dos tubos e os tubos externos podem então ser lavados usando uma mangueira manual ou lança. Também pode usar um dispositivo de limpeza a vapor, se disponível.
  3. Varetas de pequeno diâmetro ou escovas para tubos podem ser usadas para limpar cada tubo e remover quaisquer depósitos persistentes.
  4. Detergentes ou produtos químicos podem ser usados se a incrustação no tubo for grave. Aguarde bastante tempo para que o meio de limpeza funcione antes de lavá-lo com água abundante. NOTA: é importante verificar se os agentes de limpeza usados são compatíveis com o material do tubo.
  5. Lave completamente o núcleo de tubos com água limpa para remover todos os vestígios de produtos químicos/detergentes de limpeza e, se necessário, neutralizar o líquido de limpeza.
  6. Monte novamente o núcleo de tubos na estrutura, volte a colocar as tampas de fechamento em sua orientação original e aperte com os valores de torque recomendados– NOTA: use sempre vedações em ‘O’ novas após a limpeza para garantir uma junção estanque.

Para obter informações mais detalhadas sobre cuidados e manutenção do seu trocador de calor ou refrigerador de óleo da Bowman, baixe uma cópia do nosso ‘Guia de instalação, operação e manutenção’.

Os trocadores de calor para piscinas funcionam transferindo a energia térmica de um circuito de água quente para o circuito de água mais frio da piscina, sem que os dois fluidos entrem em contato direto um com o outro.

A maioria das piscinas é aquecida por caldeira, utilizando combustíveis como gás, GLP ou biomassa como fonte de energia. Em teoria, a forma mais eficiente de aquecer o circuito de água da piscina seria conectá-lo diretamente à caldeira.

Se isso acontecer, os produtos químicos e minerais adicionados à água da piscina para mantê-la segura para uso, corroem rapidamente e danificam os componentes vitais dentro da caldeira, levando a uma falha prematura e uma substituição cara.

No entanto, usando um trocador de calor para atuar como uma ‘interface’ entre o circuito de água da caldeira e o circuito de água da piscina, a caldeira está protegida contra danos e a água da piscina é rapidamente aquecida até a temperatura necessária para uso.

Os trocadores de calor com design de cascos e tubos são extremamente usados em piscinas, devido à sua eficiência e facilidade de manutenção. Dentro do ‘casco’ existe um feixe de tubos, conhecido como ‘núcleo tubular’, através do qual a água da piscina passa em um único sentido.

Ao mesmo tempo, a água quente da caldeira circula pela parte externa de todos os tubos no núcleo tubular. Viajando na direção oposta ao fluxo da água da piscina, a água da caldeira transfere seu calor para a água da piscina, antes de ser recirculada de volta para a caldeira, para reaquecimento.

Ambos os circuitos de água operam em um ciclo de aquecimento contínuo, até que o volume total de água da piscina atinja a temperatura necessária, que geralmente é em torno de 28-30 °C.

A Bowman fabrica uma gama abrangente de trocadores de calor para piscinas para tudo, desde piscinas e banheiras de hidromassagem até piscinas olímpicas.

Mais informações sobre trocadores de calor para piscinas da Bowman.

 

Selecionar o trocador de calor correto é muito importante para garantir que a piscina aqueça rapidamente até a temperatura desejada. As principais questões a serem consideradas ao dimensionar um trocador de calor de piscina são:

  1. Tamanho da piscina – qual é a capacidade de água? Os trocadores de calor são dimensionados de acordo com a capacidade, portanto, uma unidade criada para aquecer uma piscina de 80 m³ (18 000 gal) não seria útil se você tivesse uma piscina de 180 m³ (39 500 gal).
  2. Como é aquecida? Normalmente, a escolha é uma caldeira ou energia renovável. Se for a energia renovável, selecione um trocador de calor especialmente criado para a água de baixa temperatura fornecida por painéis solares ou bombas de calor, pois essas unidades precisam de menos energia para aquecer a piscina até a temperatura necessária.
  3. Temperatura da água da caldeira – no entanto, a maioria das piscinas será aquecida por caldeiras, então qual é a temperatura da água da caldeira? Normalmente, a temperatura ideal para aquecimento de piscinas situa-se entre 80 °C e 85 °C. Algumas caldeiras têm temperaturas mais baixas – cerca de 60 °C. Portanto, usando água a 82 °C, um trocador de calor fornecendo 110 kW deve aquecer sua piscina de 180 m³ de forma eficiente. Mas se a temperatura da água da caldeira for de apenas 60 °C, o calor disponível para transferência cai para cerca de 60 kW – uma redução de mais de 40%, portanto, um trocador de calor maior seria necessário para que a piscina atingisse a temperatura total.
  4. Quais são os caudais de água? Os caudais são vitais para o trocador de calor transferir energia térmica para a piscina. Se o caudal de água quente for muito baixo, a energia disponível não passará pelo trocador de calor. No entanto, o caudal da água da piscina é igualmente importante. Muitas vezes, as pessoas pensam que é importante gerar um grande diferencial de temperatura entre a água da piscina que entra e sai do trocador de calor. Elas ficarão satisfeitas se a tubulação conectada à saída do trocador de calor estiver visivelmente mais quente do que na entrada.
    Na realidade, isso reduz a eficiência do processo de transferência de calor! Isso ocorre porque o caudal de água da piscina é muito baixo – a água permanece no trocador de calor por muito tempo, então um volume muito menor de água está sendo aquecido a uma temperatura um pouco mais alta. No entanto, com caudais mais altos, o tempo necessário para circular a água da piscina irá reduzir e até mesmo um pequeno aumento na temperatura da água da piscina através do trocador de calor (1,5 °C, por exemplo) terá um efeito maior na eficiência de aquecimento da piscina.

Mais informações sobre a seleção do trocador de calor, leia o artigo ‘Por que minha piscina não aquece em menos tempo?’