Chiller De Resfriamento

A expressão chiller de resfriamento cobre dois usos que se comportam de maneira distinta e que, por isso, não deveriam ser especificados com o mesmo método. Em um deles o equipamento resfria um processo produtivo — moldes, óleo hidráulico, reatores, fluido de corte, produto. No outro, resfria ar para climatizar um ambiente. A capacidade em toneladas de refrigeração pode até coincidir; o perfil da carga e a tolerância a desvio, não.

Confundir os dois produz sistemas que operam com consumo alto e temperatura instável, e a causa raramente é atribuída à etapa de seleção.

Os dois perfis de carga, e o que decorre deles

A carga de climatização varia de forma previsível e lenta. Ela acompanha a temperatura externa, a insolação e a ocupação, e essas três coisas mudam ao longo de horas. Um chiller de climatização opera a maior parte do tempo em carga parcial e tem tempo de sobra para corrigir desvios.

A carga de processo é o oposto. Ela liga e desliga com a máquina, salta quando um segundo equipamento entra em operação, muda quando o produto muda. Em injeção de plástico, cada ciclo entrega calor em um pico curto; em laticínio, a demanda se concentra nas janelas de recebimento. O chiller precisa reagir dentro do ciclo do processo, e a tolerância de temperatura costuma ser mais estreita.

Dessa diferença decorrem três consequências de projeto. Primeira: em processo, o volume de água do circuito é decisivo — as faixas de referência usuais vão da ordem de dez a quinze litros por tonelada em climatização a valores bem maiores em carga pulsante, e sem esse volume cada oscilação chega ao compressor. Segunda: controle de capacidade deixa de ser recurso e passa a ser requisito, porque acompanhar a carga é diferente de persegui-la ligando e desligando. Terceira: a consequência de um desvio é diferente — em climatização gera desconforto, e em processo gera peça fora de especificação. Em alimentos, química e farmacêutica, uma variação térmica pode comprometer lotes inteiros e inviabilizar a produção do dia, e esse custo supera com folga qualquer diferença de preço na aquisição.

O levantamento que antecede a escolha

Um chiller de resfriamento bem selecionado começa por um levantamento com três partes. A primeira é quanto calor cada ponto de consumo entrega ao circuito. Em instalação existente, isso se mede: para água, cada metro cúbico por hora de vazão com um kelvin de diferencial de temperatura entre retorno e saída corresponde a aproximadamente 1,16 kW removidos, e o total em kW dividido por 3,517 dá a capacidade em toneladas. Em instalação nova, calcula-se pela massa, pelo calor específico, pelo calor latente quando há mudança de fase e pela diferença de temperatura exigida.

A segunda é em que temperatura cada ponto precisa receber o fluido. Tratar consumidores com exigências diferentes como um só obriga todo o sistema a operar na temperatura mais baixa exigida, e cada grau abaixo do necessário custa energia em todo o conjunto. Onde há consumidores que toleram temperaturas altas — óleo hidráulico de máquinas, condensação de equipamentos auxiliares — atendê-los por torre de resfriamento em vez de água gelada é uma das economias mais diretas disponíveis.

A terceira é como esses consumos se somam no tempo real de operação, e é a parte mais negligenciada. Somar a carga máxima de todos os pontos produz um número que nunca ocorre, porque as máquinas não operam todas em pico simultaneamente. O resultado é um equipamento grande demais, que passa a vida em carga parcial baixa, ciclando o compressor e consumindo mais por tonelada removida do que consumiria um equipamento corretamente selecionado.

O custo do sobredimensionamento, item por item

Vale detalhar porque o erro é comum e a percepção dele é fraca. Um chiller sobredimensionado custa mais na aquisição e imobiliza capital sem vantagem técnica. Opera em carga parcial baixa, onde a eficiência é pior que a nominal, o que se traduz em consumo por tonelada removida acima do catálogo em todas as horas de operação. Multiplica as partidas do compressor, com desgaste de contatores, de componentes mecânicos e do isolamento do motor. E entrega temperatura menos estável, porque oscila em torno do setpoint em vez de se manter nele.

Aplicar um fator de segurança de 1,5 sobre a carga calculada, prática que ainda circula, produz todos esses efeitos de uma vez. A alternativa técnica, quando a carga varia muito, é fracionar: dois equipamentos atendendo a capacidade total operam perto do ponto de melhor rendimento nas horas de carga baixa e oferecem redundância parcial, preservando parte da produção diante de uma falha.

Na operação, o indicador que denuncia o problema é o número de partidas do compressor por hora. Quando ele é alto, a investigação passa por três hipóteses — capacidade acima da carga, volume de água insuficiente, faixa de controle mal ajustada — e nenhuma delas se resolve trocando o equipamento por um maior.

Condensação: a decisão que depende do local e da manutenção

Todo chiller precisa entregar em algum lugar o calor que retirou. A condensação a ar faz isso diretamente para o ambiente, dispensa torre de resfriamento, bombas de condensação e tratamento de água, e está limitada pela temperatura de bulbo seco — acima de 35 °C em uma tarde de verão na região de São Paulo. A condensação a água transfere o calor para um circuito atendido por torre, que trabalha por evaporação e é limitada pelo bulbo úmido, da ordem de 23 °C a 24 °C na região conforme a fonte climatológica adotada.

A diferença de temperatura de condensação entre as duas arquiteturas se traduz em consumo pela regra de dois a três por cento por grau, o que justifica com folga o investimento adicional em capacidades maiores com operação contínua. O que inverte a conta é a estrutura de manutenção: a torre concentra sais por evaporação, e sem purga controlada e tratamento químico a incrustação deposita nos tubos do condensador, a aproximação cresce e o sistema passa a consumir mais do que consumiria com condensação a ar.

Em ambiente industrial há um fator adicional que vale considerar em condensação a ar: poeira, fibras e névoa de óleo obstruem as serpentinas do condensador em semanas, com efeito idêntico ao da incrustação. A limpeza periódica precisa entrar na rotina, e não ser tratada como corretiva.

Chillers de resfriamento na Controlcal

A Controlcal trabalha há mais de quarenta anos com sistemas de água gelada e climatização em São Paulo, com base na Mooca, e a seleção de um chiller de resfriamento aqui parte do que ele vai atender. Levantamos a carga por ponto de consumo, as temperaturas exigidas, o perfil de simultaneidade, o volume do circuito e as condições do local antes de indicar capacidade e tipo de condensação.

Fornecemos equipamentos novos, seminovos revisados com garantia e reformados, para venda, locação ou permuta, e executamos projeto, montagem e automação quando o sistema precisa ser construído e não apenas fornecido. A manutenção preventiva e corretiva e a análise de eficiência energética completam o ciclo, acompanhando aproximações, pressões e consumo por tonelada removida.