A água tem sido usada para resfriar e aquecer o ar em serpentinas de troca de calor com aletas praticamente desde o início dos sistemas de aquecimento e ar condicionado. O congelamento do fluido e os consequentes danos à serpentina também existem há o mesmo tempo. É um problema sistêmico que, muitas vezes, é evitável.
Neste artigo, listamos algumas dicas que ajudam a prevenir o congelamento e rachaduras na serpentina durante o inverno.
1. Se a unidade não estiver em funcionamento durante o inverno, toda a água do sistema deve ser drenada para evitar rachaduras na serpentina.
2. Em situações de emergência, como queda de energia ou manutenção elétrica, o damper de ar deve ser fechado imediatamente para garantir que não entre ar externo no sistema. A interrupção da circulação de fluido pela serpentina e a queda de temperatura dentro da UTA (Unidade de Tratamento de Ar) podem causar a formação de gelo. A temperatura dentro da UTA deve ser mantida acima de 5 °C.
3. Limpe a serpentina e o filtro de água regularmente. Objetos presos na tubulação causam má circulação de água. Líquido preso no tubo da serpentina pode danificá-la em caso de congelamento.
4. Projeto inadequado do sistema de controle. Alguns sistemas de controle ajustam apenas a abertura da válvula de água, e não a velocidade do ventilador, com base no controlador de temperatura interna. A falta de controle do ventilador resulta em circulação de água deficiente e alto volume de ar, causando congelamento da água na serpentina. (A velocidade padrão da água na serpentina deve ser controlada entre 0,6 e 1,6 m/s).
O circuito da serpentina é onde a pressão se acumula, e esse é o ponto mais frágil do circuito. Testes extensivos mostraram que a falha se manifestará como uma área inchada no cabeçote do tubo ou na curva, que se expandiu. Na maioria dos casos, é nessa área que ocorrerá a ruptura.
Veja abaixo o cálculo da pressão devido à serpentina congelada.
P=ε×E Kg/cm2
ε = Aumento de Volume (Condição: 1 pressão atmosférica, 0℃, volume de 1 kg de água)
ε = 1÷0,9167＝1,0909 (aumento de volume de 9%)
E = módulo de elasticidade à tração (Gelo = 2800 Kg/cm2)
P = ε × E = (1,0909 - 1) × 2800 = 254,5 kg/cm²
A pressão adversa é a causa de danos por congelamento em uma serpentina. Os danos na serpentina devido ao congelamento da linha de líquido estão relacionados à pressão extrema produzida durante a formação do gelo. A área que contém esse gelo só consegue suportar essa pressão adicional até atingir um limite que causa danos ao trocador de calor e consequente falha.
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Data da publicação: 13/01/2021
