• 03 dez, 2025
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• Torre de Resfriamento

Balanço de massa em Torres de Resfriamento circuito aberto e circuito fechado

O balanço de massa em torres de resfriamento (circuito aberto e fechado) baseia-se no princípio da conservação da massa, que quantifica a entrada e saída de fluidos (água e ar) em um sistema. A principal diferença reside nas correntes de água envolvidas: no circuito aberto, a água de processo entra em contato direto com o ar e sofre perdas por evaporação e arraste, necessitando de reposição constante. No circuito fechado, o fluido de processo não tem contato direto com o ar, minimizando drasticamente essas perdas.

Balanço de Massa em Circuito Aberto

Em um sistema de circuito aberto (ou semi-aberto), a água quente do processo industrial é bombeada para o topo da torre, onde é pulverizada e entra em contato direto com o ar. O balanço de massa deve considerar todas as correntes de entrada e saída no volume de controle (a torre e a bacia):

Entradas:

• Vazão de Água de Reposição (MAKE-UP – Me)
• Vazão de Ar seco (Ma)

Saídas:

• Vazão de água fria (M_s)
• Perda por evaporação (M_evap) - principal mecanismo de resfriamento
• Perda por arraste ou respingo (drift - M_arraste)
• Vazão de purga (blowdown - M_purga) - descarte de água para controlar a concentração de sólidos
• Vazão de ar úmido (Ma)

Equação Geral Simplificada (em regime permanente):

M_e=M_evap+M_arraste+M_purga
𝑀𝑒=𝑀𝑒𝑣𝑎𝑝+𝑀𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠𝑡𝑒+𝑀𝑝𝑢𝑟𝑔𝑎

O balanço de massa nos ajuda a calcular os ciclos de concentração (COC) — um índice crucial para o tratamento de água, que compara a concentração de sólidos na água da torre com a água de reposição.

Balanço de Massa em Circuito Fechado

Em um sistema de circuito fechado, o fluido de processo (geralmente uma mistura de água e glicol) circula dentro de tubos. A parte externa desses tubos é resfriada por água pulverizada que, por sua vez, entra em contato com o ar ambiente, de forma semelhante ao circuito aberto. O balanço de massa neste caso envolve dois circuitos separados:

Circuito Primário (Processo): O balanço de massa é trivial, pois é um circuito fechado e idealmente não há perdas de massa do fluido de processo. A massa de fluido que entra no condensador é a mesma que sai.

Circuito Secundário (Pulverização Externa): Este circuito funciona como uma torre de circuito aberto. A água de pulverização perde massa por evaporação e precisa de reposição (make-up) e purga. O balanço de massa para este circuito é o mesmo que o de uma torre de circuito aberto.

Sumário das Diferenças no Balanço de Massa

Compreender o balanço de massa é fundamental para otimizar a eficiência hídrica, minimizar custos operacionais e aplicar o tratamento químico correto para prevenir corrosão e incrustações em ambos os sistemas.