Chiller Para Extrusora

Em uma linha de extrusão, o chiller não é equipamento de apoio: é o que limita a velocidade de produção. O material sai da matriz fundido e precisa ser solidificado e estabilizado dimensionalmente antes de ser puxado, cortado ou bobinado, e a taxa em que esse calor é retirado determina quantos metros por minuto a linha entrega.

Um chiller subdimensionado não gera alarme. Gera uma linha operando abaixo da capacidade nominal, todos os dias, sem que a causa seja identificada — porque o custo do erro não aparece em conta de energia nem em ordem de manutenção. Aparece em produção que não foi feita.

A carga sai do material, e o material muda tudo

O cálculo parte da vazão mássica de material processado, do calor específico, do calor latente de solidificação nos materiais semicristalinos e da diferença entre a temperatura de saída da matriz e a temperatura final desejada. Vale fazer a conta com dois materiais para ver a diferença.

Uma linha de perfil de PVC rígido processando 150 quilos por hora, com o material saindo da matriz próximo de 190 °C e precisando chegar a 40 °C: o PVC rígido é amorfo, não tem calor latente de solidificação, e o calor específico fica em faixas da ordem de 1,0 a 1,2 quilojoule por quilo e por kelvin. O produto dá algo próximo de 25 mil quilojoules por hora, o que equivale a cerca de 7 kW, ou aproximadamente 2 toneladas de refrigeração — uma tonelada equivale a 3,517 kW de calor removido.

A mesma vazão de 150 quilos por hora em polietileno, saindo a 200 °C para chegar a 40 °C, é outra história. O polietileno é semicristalino: o calor específico é da ordem de 2,3 quilojoules por quilo e por kelvin, e há calor latente de solidificação em faixas da ordem de 150 a 200 quilojoules por quilo. O resultado passa de 80 mil quilojoules por hora, algo próximo de 23 kW, ou cerca de 6,5 toneladas de refrigeração.

Três vezes mais capacidade, com a mesma vazão de material. Os valores exatos vêm da ficha técnica do polímero, e a ordem de grandeza da diferença é o que importa: dimensionar um chiller de linha de PVC para uma linha de poliolefina, ou vice-versa, produz um erro grande e não marginal. Sobre esse resultado somam-se os ganhos de calor da tubulação e do ambiente e a carga dos demais pontos de consumo.

Os pontos de consumo e suas temperaturas

Uma linha de extrusão tem mais de um consumidor de água gelada, e eles pedem temperaturas diferentes. O calibrador e o banho de resfriamento retiram o calor do perfil recém-extrudado, e é ali que está a maior parte da carga calculada acima. A zona de alimentação do cilindro precisa ser mantida fria para evitar que o material amoleça antes do ponto correto e comprometa a alimentação. Rolos de resfriamento, mancais e o óleo hidráulico, quando existe, completam a lista.

Tratar todos esses pontos como um único consumidor a uma única temperatura obriga o sistema a operar na temperatura mais baixa exigida, e cada grau abaixo do necessário custa energia em todo o conjunto. A zona de alimentação costuma pedir água mais fria; o banho, uma temperatura definida pela qualidade superficial e pela estabilidade dimensional desejadas, que nem sempre é a mais baixa possível.

Resfriar rápido demais um perfil espesso congela a superfície antes do núcleo e gera tensão residual, empenamento e variação dimensional. E o óleo hidráulico, que tolera temperaturas bem mais altas, pode ser atendido por torre de resfriamento em vez de água gelada — uma das economias mais diretas disponíveis em planta de extrusão.

Estabilidade: o que a tolerância dimensional exige

Extrusão é processo contínuo, e a estabilidade da temperatura da água se reflete direto na dimensão do produto. Uma variação de temperatura no banho muda a taxa de contração e, com ela, a espessura e a tolerância do perfil. Em produtos com especificação dimensional fechada, é a oscilação — e não a temperatura média — que gera refugo.

Dois elementos sustentam essa estabilidade e frequentemente ficam fora da cotação. O primeiro é o volume de água do circuito: as faixas de referência usuais vão da ordem de dez a quinze litros por tonelada de refrigeração em carga que varia lentamente a valores bem maiores em carga variável, com o volume mínimo indicado pelo fabricante prevalecendo. O segundo é o controle de capacidade do chiller — variação de rotação ou estágios — que permite acompanhar a carga em vez de persegui-la ligando e desligando.

O indicador que denuncia o problema na operação é o número de partidas do compressor por hora. Quando ele é alto, a causa está em capacidade acima da carga, em volume insuficiente ou em faixa de controle mal ajustada. E aplicar um fator de segurança de 1,5 sobre a carga calculada agrava exatamente a estabilidade que o processo pede, porque o equipamento passa a oscilar em torno do setpoint em vez de se manter nele.

Água limpa, vazão garantida e a proteção do evaporador

O desempenho medido na partida só se mantém se a troca térmica se mantiver. Água com dureza elevada ou sólidos em suspensão deposita nos trocadores, e cada camada acrescenta resistência térmica que o equipamento compensa com pressões mais altas e consumo maior, até não alcançar mais o setpoint. Em ambiente de extrusão, onde há pó de material e resíduo no circuito, filtragem com malha definida e verificação por perda de carga, além de tratamento da água, são condição de projeto e não acessório.

O indicador é a temperatura de aproximação no evaporador, comparada à referência de partida: ela quantifica a perda antes de haver sintoma operacional. A escolha do trocador acompanha essa realidade — trocadores de placas entregam aproximação pequena e obstruem com sólidos em suspensão; casco e tubo tolera água menos limpa e permite limpeza mecânica.

A vazão precisa da mesma atenção. O evaporador é selecionado para uma faixa: abaixo dela a troca piora e a temperatura de evaporação desce para compensar, aproximando o equipamento do risco de congelamento. Filtro obstruído, ar preso na tubulação e bomba subdimensionada produzem exatamente os sintomas que se atribuem a um chiller com defeito. E o interlock que impede o compressor de operar sem vazão no evaporador precisa ser testado de fato — em circuito de extrusão, com filtros que obstruem, essa condição é frequente, e o rompimento de tubos por congelamento é o dano mais caro do equipamento.

Chillers para extrusora na Controlcal

A Controlcal trabalha há mais de quarenta anos com sistemas de água gelada em São Paulo, com base na Mooca, e o dimensionamento de um chiller para extrusora aqui parte da linha: material processado com a ficha técnica, taxa de produção pretendida, temperatura de saída da matriz e temperatura final, pontos de consumo com suas temperaturas e as condições do circuito existente.

Fornecemos chillers novos, seminovos revisados com garantia e reformados, para venda, locação ou permuta, com projeto, montagem e automação executados pela nossa equipe. Para parada programada, pico de produção ou substituição de equipamento, a locação repõe capacidade sem exigir investimento em ativo. A manutenção preventiva e a análise de eficiência energética acompanham a instalação depois da partida, verificando aproximação, vazão e consumo por tonelada removida.