Condensador Evaporativo

Gostaríamos de discutir hoje o assim chamado condensador evaporativo, que pode eventualmente substituir os condensadores do tipo multijato ou do tipo barométrico.

Embora chamado de evaporativo, a principal característica deste equipamento é tratar-se de um trocador de calor indireto, ou seja, a troca térmica é feita inicialmente através de uma superfície metálica, ao contrário dos outros condensadores mencionados, onde a troca térmica inicial é feita através de contato direto entre o vapor a ser condensado e a água do sistema de resfriamento.

Quando condensamos qualquer quantidade de vapor em um sistema, devemos sacar calor deste sistema, correspondente ao valor do calor de condensação do vapor. Nos condensadores tradicionais de contato direto, a água de resfriamento “guarda” este calor para liberá-lo posteriormente em sistemas de resfriamento, sejam eles formados por aspersores ou por torres. O vapor que vemos “sair” destes sistemas de resfriamento, em dias de umidade relativa alta, nada mais é do que a maior parte do vapor que foi condensado, já que uma pequena parcela do calor de condensação correspondente é absorvida pelas perdas térmicas de todo o sistema.

Nos condensadores evaporativos, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água de resfriamento na temperatura ambiente, água esta que fica em um circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante. O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação de água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador.

Podemos imaginar assim o condensador evaporativo como sendo uma torre de resfriamento do tipo compacta, dentro da qual fica montado o feixe tubular, cujos tubos condensam em seu interior o vapor do processo. Este feixe tubular normalmente deve ser construído com material resistente à corrosão, aço AISI 304 ou equivalente, pois o vapor do processo a ser condensado costuma ser corrosivo. Os tubos devem ser preferencialmente aletados, pois esta construção favorece a troca de calor no lado da corrente de ar, mas não obrigatoriamente. O feixe tubular é geralmente montado com uma ligeira inclinação, para favorecer a remoção dos condensados de dentro dos tubos e a remoção dos gases incondensáveis pela parte superior.

Como é um trocador de calor de contato indireto, o condensado pode ser removido do sistema de forma separada. Assim, podemos ter uma fonte adicional de água quente e ao mesmo tempo é possível administrar com muito maior facilidade os riscos de poluição decorrentes de eventuais arrastes e de temperaturas acima do permitido pela legislação.

Como o espaço dentro dos tubos está sob vácuo, é necessário providenciar a remoção dos gases incondensáveis por meio de uma bomba de vácuo ou de um hidroejetor.

O controle da quantidade de vapor condensado, e portanto do vácuo no equipamento de processo correspondente (evaporador ou tacho), é normalmente feito variando-se a vazão do ar no feixe tubular pela variação da rotação do rotor do exaustor através de conversor de freqüência no motor elétrico.

Embora se afirme que o equipamento economiza água, na verdade a água de reposição no sistema é teoricamente maior do que a que se usaria em aspersores ou em torres tradicionais. Se desprezamos as perdas de calor, devemos evaporar mais ou menos a mesma quantidade de água condensada para termos um equilíbrio da energia no sistema, tanto faz que seja nos aspersores, nas torres ou no condensador evaporativo. Ocorre que nos sistemas tradicionais o vapor condensado se soma à corrente da água de resfriamento em função do contato direto.

O condensador evaporativo é mais recomendado para equipamentos que operam em princípio com uma vazão constante de vapor a ser condensado, ou seja, evaporadores (último efeito) e tachos contínuos. Os tachos em bateladas apresentam taxas de evaporação que variam muito desde o início até o fim do cozimento, o que nos obriga a dimensionar o condensador evaporativo para o pico de condensação, o que pode tornar a alternativa pouco atrativa do ponto de vista econômico.

Como a troca de calor é feita de forma indireta, através de uma superfície metálica, as dimensões do equipamento são muito maiores do que os condensadores tradicionais. Por outro lado, o equipamento deve ficar preferencialmente próximo à fonte de vapor a ser condensado para se evitar grandes tubulações operando sob vácuo, condição mais difícil de se obter em instalações já existentes.

A grande vantagem deste sistema consiste na eliminação dos sistemas de aspersores ou de torres de resfriamento tradicionais, eliminado assim uma fonte de poluição importante que ocorre quando se faz a condensação por contato direto, tornando contaminadas por arrastes grandes quantidades de água em circulação.

Entretanto, fica difícil justificar economicamente a substituição de sistemas de aspersores já existentes. Normalmente, quando o sistema de aspersores já existe e não há problemas de poluição na usina, podemos aumentar a capacidade de condensação pela troca de condensadores do tipo multijato por condensadores mais eficientes do tipo coluna barométrica. Quando este recurso já está esgotado e é indispensável aumentar a capacidade dos aspersores, então vale a pena avaliar a alternativa com o condensador evaporativo. Em princípio, deixando os equipamentos em bateladas para o sistema de aspersores existente, e instalando o novo sistema em equipamentos de processo contínuo.

Para se avaliar a viabilidade de uma instalação deste tipo é importante conferir, além naturalmente do custo inicial, o espaço físico disponível e a potência instalada e consumida.

É importante lembrar que esta nova tecnologia fica mais viável quando as quantidades de vapor a serem condensadas são reduzidas e constantes. Esta condição se obtém sangrando o máximo de vapor da evaporação, produzindo xarope com brix o mais alto possível e procurando usar o mínimo de água na diluição dos méis.