Essenciais para o funcionamento de sistemas de água gelada, muito comum em HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning – Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado). A principal função dessas bombas é manter a circulação da água gelada entre a unidade de resfriamento e os terminais de distribuição.
Explicando de maneira mais técnica, a função da bomba centrífuga em sistemas de ar-condicionado (HVAC) de água gelada é impulsionar o fluxo constante de água refrigerada através de um circuito fechado. Esse circuito conecta as unidades de resfriamento (chillers) com os pontos de distribuição de ar, como fan coils e unidades de tratamento de ar (AHU).
A bomba cria uma diferença de pressão que impulsiona a água gelada a partir do chiller até as serpentinas de resfriamento nos terminais de distribuição. Nesses pontos, a água absorve o calor do ar ambiente, que circula sobre as serpentinas, sendo então resfriado e distribuído pelos ambientes internos.
A eficiência do sistema depende do correto balanceamento entre a pressão e a vazão da água. As bombas centrífugas precisam garantir a taxa de fluxo necessária para evitar a formação de zonas com baixa circulação, que poderiam reduzir a capacidade de resfriamento.
Em sistemas mais sofisticados, o fluxo pode ser controlado por válvulas de controle proporcional, otimizando o consumo de energia de acordo com a demanda de resfriamento do prédio.
Para melhor compreensão de como esse sistema funciona, vamos dividir em três partes, o “Fan Coil”, o “Chiller” e a “Torre de Aquecimento (ou arrefecimento)”
Fan Coil e sua utilidade:
Fan coils são unidades de resfriamento (ou aquecimento) em sistemas de HVAC que atuam como pontos finais de distribuição de ar climatizado em um ambiente. Eles consistem basicamente de uma serpentina (coil) e um ventilador (fan), que trabalham juntos para transferir calor entre o ar ambiente e o fluido refrigerante (normalmente água gelada) que circula nas tubulações do sistema.
Como funciona um fan coil?
O ar do ambiente é puxado para dentro do fan coil, onde passa por uma serpentina de água gelada (ou aquecida).
Simultaneamente, a água gelada circula pelas serpentinas, que absorvem o calor do ar que passa por elas, ao passar pela serpentina resfriada, o ar cede seu calor para a água gelada, diminuindo sua temperatura. Esse processo esfria o ar e, em sistemas que também fazem desumidificação, ajuda a retirar a umidade do ambiente.
O ventilador (fan) empurra o ar resfriado de volta ao ambiente, mantendo a temperatura e a umidade de acordo com a configuração de conforto definida para aquele espaço.
Tipos de Fan Coils
Há diversos tipos de fan coils, que podem ser instalados no teto, na parede ou sob o piso, dependendo do layout e das necessidades do ambiente. Eles são populares em aplicações comerciais, como em escritórios, shoppings e hotéis, por serem discretos, eficientes e modulares.
Em sistemas de ar condicionado com água gelada, os fan coils são distribuídos estrategicamente no edifício para garantir que o resfriamento seja uniforme e eficiente em todos os pontos.
Explicando o Chiller:
O chiller é o equipamento de resfriamento central que remove calor da água para gerar água gelada, usada em sistemas de ar-condicionado de grandes ambientes, como shoppings, hospitais, edifícios comerciais e datas centers.
Ele funciona como o “coração” do sistema de refrigeração, enviando a água gelada para unidades de distribuição (como fan coils e AHUs) que climatizam os ambientes. Essencial para eficiência e conforto, o chiller permite o controle preciso de temperatura e é fundamental para aplicações que exigem climatização constante e confiável.
No chiller, três componentes principais são responsáveis pelo ciclo de resfriamento: o compressor, o condensador e o evaporador (muitas vezes chamado de cooler ou trocador de calor). Vou explicar cada um:
1. Compressor
- Função: o compressor é o motor do sistema de refrigeração do chiller. Ele comprime o refrigerante em estado gasoso, aumentando sua pressão e temperatura. Porque é importante: ao elevar a pressão do gás, o compressor permite que o refrigerante circule no sistema e absorva e rejeite calor nas etapas seguintes.
2. Condensador
- Função: o condensador é responsável por resfriar o refrigerante comprimido e quente, transformando-o de gás para líquido. Isso ocorre quando o refrigerante cede calor para um meio de resfriamento (geralmente ar ou água). Porque é importante: ao liberar o calor, o refrigerante se condensa e se torna líquido de alta pressão, pronto para ser resfriado no evaporador.
3. Cooler
- Função: o evaporador é onde ocorre a troca de calor entre a água do sistema e o refrigerante. O refrigerante líquido entra no evaporador, onde absorve o calor da água que está sendo resfriada, evaporando e se transformando em gás novamente. Porque é importante: essa etapa resfria a água, que é então enviada para o sistema de ar condicionado, enquanto o refrigerante segue de volta ao compressor para reiniciar o ciclo.
Torre de resfriamento (ou arrefecimento):
A torre de resfriamento é o equipamento utilizado para dissipar o calor gerado no sistema, resfriando a água que circula nos condensadores dos chillers.
Como funciona?
A água quente, que absorveu calor durante o processo de resfriamento do chiller, é enviada para o topo da torre de resfriamento, a água desce pela torre em formato de pequenas gotículas ou finos filmes, aumentando a área de contato com o ar ambiente. O ar que passa pela torre absorve o calor da água, evaporando parte dela e reduzindo sua temperatura. Essa troca de calor permite que a água resfriada seja recolhida na base da torre, essa água é então enviada de volta ao condensador do chiller para continuar o ciclo de resfriamento.
Por que é importante?
A torre de resfriamento é essencial para aumentar a eficiência dos sistemas de refrigeração. Sem ela, a temperatura da água que retorna ao chiller ficaria muito alta, prejudicando a performance do sistema. Elas são amplamente usadas em edifícios comerciais, indústrias e usinas de energia para manter o controle térmico e economizar energia.
Alguns exemplos de estabelecimentos que necessitam desses sistemas de refrigeração:
- Shopping Centers: usam sistemas de ar-condicionado com bombas de água gelada para climatizar áreas de grande circulação, praças de alimentação e áreas de grande trafego de pessoas.
- Hospitais: que necessitam de climatização eficiente e contínua para manter a qualidade do ar e conforto dos pacientes.
- Data Centers: onde o controle de temperatura é crucial para manter os servidores dentro da faixa de operação ideal.
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