A umidade é um dos contaminantes mais comuns em um sistema industrial de ar comprimido. À medida que o ar comprimido esfria, o vapor de água pode se condensar em água líquida, contribuindo para corrosão das tubulações, problemas em equipamentos pneumáticos, instabilidade do processo e redução da qualidade do ar a jusante.
Um secador de ar por refrigeração com resfriamento a água remove essa umidade resfriando o ar comprimido abaixo da temperatura na qual grande parte do vapor de água se condensa, separando o condensado e, em seguida, reaquecendo o ar seco antes que ele entre no sistema de distribuição.
Em comparação com um secador por refrigeração com resfriamento a ar, um projeto com resfriamento a água utiliza um circuito de água de resfriamento para rejeitar o calor do sistema de refrigeração. Isso o torna particularmente relevante quando já existe uma fonte confiável de água de resfriamento ou quando a instalação deve depender menos do fluxo de ar ao redor do condensador de refrigeração.
A Série WH da Lingyu foi projetada como um secador de ar por refrigeração com resfriamento a água para altas temperaturas de entrada, com modelos relacionados disponíveis na categoria de secadores com resfriamento a água.
O que é um secador de ar por refrigeração com resfriamento a água?
Um secador de ar por refrigeração com resfriamento a água é um secador de ar comprimido baseado em refrigeração no qual a remoção de umidade é realizada reduzindo a temperatura do ar comprimido e separando o condensado resultante.
O termo “resfriamento a água” refere-se ao método de resfriamento do sistema de refrigeração. Em vez de utilizar um condensador refrigerado a ar e um ventilador como principal sistema de rejeição de calor, o secador utiliza água de resfriamento.
O princípio de secagem do ar comprimido permanece fundamentalmente o mesmo de outros secadores por refrigeração:
Resfriar o ar comprimido → condensar a umidade → separar e drenar o condensado → reaquecer o ar seco.
Para uma explicação mais ampla do processo de refrigeração, consulte como funcionam os secadores de ar por refrigeração.
Como funciona um secador de ar por refrigeração com resfriamento a água?
A Série WH da Lingyu utiliza várias etapas para remover a umidade do ar comprimido.
1. Pré-resfriamento
O ar comprimido em alta temperatura, contendo umidade e óleo, entra primeiro no pré-resfriador refrigerado a água e no trocador de calor ar-ar.
Isso reduz a temperatura do ar comprimido antes que ele chegue ao evaporador de refrigeração, diminuindo a carga de resfriamento sobre a seção de refrigeração.
2. Resfriamento por refrigeração
O ar comprimido pré-resfriado entra então no evaporador ar-refrigerante.
Nesse estágio, o calor é transferido do ar comprimido para o circuito de refrigeração, reduzindo a temperatura do ar até que a umidade comece a se condensar.
Na Série WH, o ponto de orvalho sob pressão especificado é de 2–10 °C nas condições operacionais indicadas.
3. Separação da umidade
À medida que o ar comprimido esfria, água, óleo e algumas impurezas se condensam.
Um separador gás-líquido remove o condensado do fluxo de ar comprimido, e uma válvula de drenagem automática o descarrega do secador.
Uma separação eficiente é importante porque apenas condensar a umidade não é suficiente; o líquido resultante também precisa ser removido de forma confiável do fluxo de ar.
4. Reaquecimento do ar seco
Após a separação da umidade, o ar comprimido seco em baixa temperatura retorna pelo trocador de calor ar-ar.
Nesse ponto, ele troca calor com o ar comprimido mais quente de entrada e é reaquecido em direção à temperatura ambiente antes de sair do secador.
Essa recuperação de calor também pré-resfria simultaneamente o ar de entrada, reduzindo a carga de refrigeração.
5. Rejeição de calor por meio da água de resfriamento
O circuito de refrigeração precisa rejeitar o calor removido do ar comprimido.
Em um secador com resfriamento a água, o lado do condensador utiliza água de resfriamento em vez de depender principalmente do fluxo de ar ambiente.
Para a Série WH da Lingyu, as condições especificadas da água de resfriamento são pressão de 0,2–0,4 MPa, temperatura de ≤32 °C e faixa operacional de 2–38 °C.
Essas condições devem ser consideradas durante o dimensionamento do secador porque o sistema de água de resfriamento afeta diretamente a rejeição de calor do sistema de refrigeração.
Principais especificações operacionais da Série WH
As principais condições operacionais da Série WH são:
| Parâmetro | Especificação da Série WH |
|---|---|
| Pressão nominal de entrada | 0,7 MPa |
| Faixa de pressão operacional | 0,6–1,0 MPa |
| Temperatura nominal de entrada | 50 °C |
| Temperatura máxima de entrada | ≤80 °C |
| Ponto de orvalho sob pressão | 2–10 °C |
| Temperatura ambiente nominal | 32 °C |
| Faixa de temperatura ambiente | 2–45 °C |
| Queda de pressão | ≤0,025 MPa |
| Método de resfriamento | Resfriamento a água |
| Pressão da água de resfriamento | 0,2–0,4 MPa |
| Temperatura da água de resfriamento | ≤32 °C |
| Faixa operacional da água de resfriamento | 2–38 °C |
A temperatura nominal de entrada de 50 °C e a temperatura máxima de entrada de ≤80 °C são especialmente importantes porque a Série WH é posicionada para temperaturas de entrada relativamente altas.
Qual refrigerante a Série WH utiliza?
A Série WH especifica R22 como refrigerante padrão, com refrigerantes considerados mais ecológicos, como R407C e R410A, disponíveis mediante solicitação.
Como as regulamentações e os requisitos relacionados a refrigerantes variam de acordo com o mercado, a configuração do refrigerante também deve ser confirmada para o país de destino ao especificar o secador.
Secadores por refrigeração com resfriamento a água vs. resfriamento a ar
Ambos os projetos removem a umidade por meio de refrigeração. A principal diferença está na forma como o sistema de refrigeração rejeita o calor.
| Consideração | Resfriamento a água | Resfriamento a ar |
| Meio de rejeição de calor | Água de resfriamento | Ar ambiente |
| Sistema de água de resfriamento necessário | Sim | Não |
| Dependência da ventilação do condensador | Menor | Maior |
| Qualidade/vazão da água precisam ser gerenciadas | Sim | Não |
| Adequação da instalação depende de | Disponibilidade de água e condições térmicas | Ventilação e condições ambientais |
Os usuários que estiverem comparando as duas famílias de equipamentos podem consultar a categoria de secadores por refrigeração com resfriamento a ar.
Nenhum dos dois métodos de resfriamento é universalmente melhor. A seleção deve depender das utilidades disponíveis na planta, das condições térmicas, das restrições de instalação e do custo operacional total.
Um secador com resfriamento a água é sempre mais eficiente energeticamente?
Não.
Um condensador refrigerado a água pode proporcionar uma rejeição de calor eficiente, especialmente quando já existe água de resfriamento adequada. No entanto, a eficiência total do sistema também depende do compressor de refrigeração, dos trocadores de calor, da queda de pressão, das bombas de água de resfriamento, dos requisitos da torre de resfriamento ou chiller, do perfil de carga e das temperaturas de operação.
Portanto, a potência elétrica do secador, por si só, não representa o custo energético total de uma instalação com resfriamento a água.
Se a água de resfriamento precisar ser produzida ou circulada por equipamentos adicionais, essa energia auxiliar também deve ser incluída na comparação entre opções com resfriamento a água e a ar.
Por que a queda de pressão é importante?
Um secador por refrigeração deve remover a umidade sem criar resistência desnecessária no sistema de ar comprimido.
A Lingyu especifica uma queda de pressão de ≤0,025 MPa para a Série WH nas condições indicadas.
Uma perda de pressão excessiva pode obrigar o compressor a operar com uma pressão de descarga mais alta para manter pressão suficiente no ponto de uso, portanto a perda de pressão deve ser considerada juntamente com a energia de refrigeração e os requisitos da água de resfriamento.
Para mais detalhes, consulte como a queda de pressão do ar comprimido afeta a eficiência do sistema.
Capacidade para altas temperaturas de entrada
Uma das principais características da Série WH é sua capacidade de trabalhar com altas temperaturas de entrada.
A Série WH possui temperatura nominal de entrada de 50 °C e temperatura máxima admissível de entrada de ≤80 °C.
O pré-resfriador refrigerado a água reduz a temperatura do ar comprimido em alta temperatura antes que ele chegue ao evaporador.
Portanto, a temperatura de entrada é um parâmetro crítico de seleção. O dimensionamento do secador não deve ser baseado apenas na vazão do compressor, ignorando a temperatura real do ar comprimido que entra no secador.
Separação de umidade de alta eficiência
Resfriar o ar é apenas uma parte do processo de secagem.
Depois que a umidade se condensa, o secador precisa separar eficientemente o líquido do fluxo de ar comprimido.
A Série WH da Lingyu utiliza um sistema de separação de água desenvolvido de forma independente para dar suporte à remoção confiável do condensado. Em seguida, o condensado é descarregado por meio do dreno automático.
Portanto, o desempenho do dreno deve ser incluído nas inspeções de rotina. O sistema de refrigeração pode estar funcionando corretamente enquanto um dreno bloqueado ou com falha ainda causa problemas de umidade a jusante.
Variação de carga e controle dos compressores
Os modelos aplicáveis da Série WH utilizam uma configuração com dois compressores.
O segundo compressor de refrigeração pode ligar ou desligar de acordo com a carga do sistema, permitindo que a capacidade de refrigeração responda às variações na demanda de ar comprimido.
Portanto, para instalações com demanda altamente variável, o controle de refrigeração adaptado à carga pode ser uma consideração importante na seleção.
Um secador com resfriamento a água ocupa menos espaço?
Não necessariamente.
A eliminação do mesmo tipo de conjunto de ventilador do condensador refrigerado a ar pode afetar o layout do próprio secador, mas uma instalação completa com resfriamento a água também pode exigir tubulação externa, bombas, torres de resfriamento, chillers, filtros, válvulas ou equipamentos de tratamento de água, dependendo da instalação.
Portanto, o espaço ocupado deve ser avaliado no nível do sistema, e não apenas com base no gabinete do secador.
Um secador com resfriamento a água é mais silencioso?
O resfriamento a água pode eliminar a necessidade do mesmo tipo de conjunto de ventilador do condensador utilizado por uma unidade refrigerada a ar, mas o ruído real no local depende do compressor de refrigeração, das bombas, dos equipamentos ao redor e da instalação.
Sem dados acústicos comparativos específicos de cada modelo, um menor nível de ruído deve ser tratado como uma consideração de engenharia, e não como uma vantagem garantida do produto.
Qualidade da água e manutenção do circuito de resfriamento
Um secador com resfriamento a água depende de uma transferência de calor confiável através do seu circuito de água.
Má qualidade da água, vazão insuficiente, incrustação, sujidade ou restrições nas passagens de água de resfriamento podem reduzir o desempenho da transferência térmica.
Portanto, as instalações devem avaliar a temperatura da água, a pressão da água, a vazão disponível e a qualidade da água ao planejar uma instalação com resfriamento a água.
Para a Série WH, a pressão da água de resfriamento é especificada em 0,2–0,4 MPa, enquanto a temperatura da água deve ser ≤32 °C nas condições indicadas.
Os requisitos reais de tratamento da água devem ser determinados com base na química da água do local e no projeto do sistema de resfriamento, em vez de se utilizar um intervalo universal de tratamento.
Como dimensionar um secador de ar por refrigeração com resfriamento a água
O dimensionamento correto deve considerar mais do que a vazão indicada na placa do compressor.
Os principais fatores de seleção são vazão máxima real, pressão de entrada, temperatura de entrada, ponto de orvalho sob pressão exigido, temperatura da água de resfriamento, pressão da água de resfriamento, temperatura ambiente, queda de pressão admissível e variação esperada da carga.
Para capacidades da Série WH acima de aproximadamente 160 m³/min, ou para requisitos especiais envolvendo pressão, materiais, temperatura ou outras especificações, é necessária uma seleção de engenharia detalhada.
Portanto, a vazão nominal deve ser verificada em relação à faixa operacional real, em vez de ser utilizada como único critério de dimensionamento.
Exemplos de capacidades de produto
A Lingyu oferece secadores por refrigeração com resfriamento a água para alta temperatura em diferentes capacidades, incluindo modelos de 3.885 CFM, 4.238 CFM e 8.830 CFM.
Para compradores que estejam pesquisando uma configuração de grande porte com resfriamento a água, consulte o secador por refrigeração com resfriamento a água para alta temperatura de 4.238 CFM.
O dimensionamento real ainda deve ser verificado de acordo com as condições operacionais, em vez de simplesmente corresponder a um valor de CFM.
Requisitos de instalação
A Série WH foi projetada para instalação interna sobre piso de concreto nivelado, sem necessidade de fundação.
Recomenda-se uma distância mínima de 1,5 m ao redor da unidade.
Essa folga deve ser considerada durante o planejamento do layout da planta para que o acesso para manutenção, a manutenção dos trocadores de calor, a tubulação, a drenagem e as conexões de água de resfriamento permaneçam acessíveis.
Onde os secadores por refrigeração com resfriamento a água são utilizados?
Os secadores por refrigeração com resfriamento a água podem ser considerados em instalações industriais onde exista uma fonte estável de água de resfriamento e o ponto de orvalho sob pressão exigido esteja dentro da faixa dos secadores por refrigeração.
Eles também podem ser particularmente relevantes quando o ar de descarga do compressor atinge temperaturas mais altas e é necessária uma configuração de refrigeração para alta temperatura de entrada.
Indústria automotiva e fabricação em geral
A confiabilidade do ar comprimido é importante na indústria automotiva e na fabricação em geral, onde equipamentos pneumáticos, linhas de produção e processos de acabamento podem depender de uma qualidade consistente do ar comprimido.
Consulte a página de indústria automotiva e componentes de transporte.
Os secadores por refrigeração com resfriamento a água também podem ser considerados em grandes plantas industriais, fabricação de eletrônicos, instalações relacionadas à energia e outros locais com infraestrutura centralizada de água de resfriamento.
A escolha deve sempre ser baseada na especificação real do ar comprimido e nas utilidades disponíveis no local, e não apenas no nome do setor.
Secador por refrigeração com resfriamento a água vs. secador por adsorção
Um secador por refrigeração e um secador por adsorção atendem a diferentes requisitos de ponto de orvalho sob pressão.
A Série WH é especificada para um ponto de orvalho sob pressão de 2–10 °C.
Quando um processo exige pontos de orvalho significativamente mais baixos, a secagem por adsorção pode ser mais adequada.
Selecionar um secador por adsorção quando a refrigeração é suficiente pode introduzir energia de regeneração desnecessária, enquanto selecionar um secador por refrigeração para um processo que exige ponto de orvalho muito baixo pode não atender ao requisito de qualidade do ar.
Considerações sobre manutenção
A manutenção de rotina deve se concentrar nos componentes que influenciam diretamente o desempenho da refrigeração e da remoção de condensado.
As principais áreas incluem o pré-resfriador, o trocador de calor ar-ar, o evaporador, o separador gás-líquido, o dreno automático, o compressor de refrigeração, o circuito de água de resfriamento e o sistema de controle.
A vazão e a temperatura da água de resfriamento devem ser verificadas regularmente, enquanto as superfícies de transferência de calor devem ser mantidas para dar suporte à troca térmica eficiente.
Um aumento do ponto de orvalho na saída pode indicar resfriamento insuficiente, temperatura ou vazão de entrada excessivas, separação inadequada do condensado, problemas na água de resfriamento, falhas no sistema de refrigeração ou outra condição fora da faixa nominal de operação do secador.
Portanto, a manutenção deve ser baseada em dados operacionais medidos, além do cronograma de manutenção aplicável.
Checklist para seleção de um secador com resfriamento a água
Antes de selecionar um secador de ar por refrigeração com resfriamento a água, confirme:
- vazão máxima real de ar comprimido;
- temperatura normal e máxima de entrada;
- pressão normal e mínima de entrada;
- ponto de orvalho sob pressão exigido;
- queda de pressão aceitável;
- temperatura da água de resfriamento;
- pressão e vazão disponível da água de resfriamento;
- qualidade da água;
- condições ambientais de operação;
- requisitos de refrigerante do mercado de destino;
- alimentação elétrica;
- variação de carga;
- configuração de drenagem;
- espaço disponível e folga para manutenção;
- energia total ao longo do ciclo de vida, incluindo equipamentos auxiliares do sistema de água de resfriamento.
Para a Série WH da Lingyu, esses fatores devem ser verificados em relação à faixa operacional especificada, em vez de se depender apenas da capacidade nominal de vazão.
Conclusão
Um secador de ar por refrigeração com resfriamento a água remove a umidade resfriando o ar comprimido até que o vapor de água se condense, separando e drenando o condensado e reaquecendo o ar seco antes que ele chegue ao sistema a jusante.
A Série WH da Lingyu adiciona uma configuração de pré-resfriamento e refrigeração com resfriamento a água projetada para temperaturas de entrada relativamente altas.
Suas principais condições operacionais incluem pressão nominal de entrada de 0,7 MPa, pressão operacional de 0,6–1,0 MPa, temperatura nominal de entrada de 50 °C, temperatura máxima de entrada de ≤80 °C, ponto de orvalho sob pressão de 2–10 °C, queda de pressão de ≤0,025 MPa, pressão da água de resfriamento de 0,2–0,4 MPa e temperatura da água de resfriamento de ≤32 °C.
A principal razão para escolher um secador com resfriamento a água não é o fato de ele ser automaticamente melhor do que um secador com resfriamento a ar. A escolha correta depende da vazão de ar comprimido, da temperatura de entrada, do ponto de orvalho necessário, da queda de pressão, da disponibilidade e das condições da água de resfriamento, do ambiente de instalação, do perfil de carga e do custo operacional total.
Quando essas condições favorecem o resfriamento a água, um secador por refrigeração corretamente selecionado pode proporcionar remoção confiável de umidade, mantendo um ponto de orvalho sob pressão estável de 2–10 °C.
