Praticamente todos os processos industriais, independente do segmento de mercado, geram calor em suas atividades e estes precisam ser controlados. A forma mais econômica, até hoje encontrada, é a de controlar a geração de calor através da utilização de água para resfriamento com o auxílio de sistemas chamados de torres de resfriamento (evaporative cooling tower) que podem ser aplicados em conjunto com sitemas trocadores de calor ou chillers.
As torres de resfriamento são equipamentos desenvolvidos para transferir o calor residual contido em um fluido, proveniente de um processo produtivo, para a atmosfera, cujo o objetivo principal é resfriar os fluidos para que o mesmo retorne ao processo ou seja adequadamente descartado. Normalmente são encontradas e fabricadas em fibra de vidro, porém, também são encontradas em concreto, madeira, aço carbono, aço inox e outros materiais. São compostas principalmente por carcaça, enchimentos de contato, eliminadores de gotas e ventiladores.
Valdir Montagnoli, representante da Laffi Filtration explica que atualmente, o uso em torres de resfriamento representa um dos maiores pontos para reúso da água em aplicações industriais e comerciais. "Como já sabemos, as torres de resfriamento têm como finalidade remover calor de sistemas de uma enorme variedade de processos industriais que geram calor excessivo. Embora toda torre de resfriamento reutilize continuamente a água, elas ainda podem consumir de 20% a 30% do volume total de água do sistema devido a evaporação e ao dreno de fundo. Uma operação otimizada e uma manutenção adequada dos sistemas de torre de resfriamento podem proporcionar significante economia no consumo de água", completa. 

O processo de funcionamento
O fluido é resfriado pela troca térmica entre ele e o ar que passa por dentro da torre de resfriamento. Para auxiliar essa troca térmica há um enchimento de contato chamado popularmente de "recheio", esse enchimento tem a função de fazer com que a água fique por mais tempo em contato com o ar de forma a resfria-la. O ar que passa por dentro da torre é devido a um ventilador instalado no topo do equipamento de forma a sugar o ar para dentro da torre.
As torres de resfriamento podem ter formato quadrado, retangular ou redondo, além dos ventiladores no topo para aspirar o ar os sistemas possuem aberturas laterais por onde entra o ar aspirado e um reservatório (bacia) na base, onde a água resfriada é armazenada. A água aquecida entra pela parte superior da torre onde se encontram os distribuidores (colmeia ou recheio).
O ventilador atua como exaustor, aspirando o ar existente ao redor da torre, que entra no sentido ascendente, ou seja, em contrafluxo da água que está no sentindo descendente dentro da torre. Quando a água aquecida encontra o ar que tem temperatura inferior, ocorre a troca térmica entre a água e o ar – neste momento o calor da água é removido por evaporação, reduzindo sua temperatura. A água resfriada é enviada para o equipamento que necessita ser resfriado ou de volta para o processo.
Dentro da torre existe uma rede de pulverizadores, que são responsáveis por espalhar homogeneamente a água quente no interior da torre sobre o enchimento de contato, garantindo assim a máxima eficiência de resfriamento.

Evaporação
A evaporação parcial da água que passa pela torre é o que causa a maior parte do resfriamento, apenas uma pequena parte deste resfriamento é consequência da troca de calor (sensível) com o ar. Sendo assim, é possível perceber um leve aquecimento do ar.
Segundo Valdir Montagnoli da Laffi Filtration o resfriamento ocorre em uma torre pelos mecanismos de resfriamento evaporativo e por sensível troca térmica. A perda de calor por evaporação (cerca de 2000 BTU por Quilograma de água) reduz a temperatura da água remanescente na torre. Uma menor quantia de resfriamento ocorre também, quando a água remanescente transfere calor para o ar. A taxa de evaporação é aproximadamente 1% do fluxo de água passando através da torre para cada 5,5°C reduzidos na temperatura da água. A redução na temperatura da água irá variar de acordo com o ponto de orvalho do ambiente. Quanto mais baixo for o ponto de orvalho, maior será a diferença de temperatura (rT) entre a água que está entrando na torre (água aquecida) e a água de saída da torre (água resfriada). Outra regra simples para estimar a taxa de evaporação de uma torre de resfriamento é a seguinte: taxa de evaporação é igual a 12 L/min por 100 ton de carga trocada na torre. Quando a temperatura do ponto de orvalho está baixa, a velocidade dos ventiladores de indução da torre pode ser reduzida através da utilização de controladores de velocidade. Ou também, os ventiladores podem operar intermitentes (on – off), economizando energia e também água através da perda por evaporação.

Blow down (Drenagem)
Blow down é um termo utilizado para identificar a água que é drenada da bacia da torre de resfriamento visando reduzir o acúmulo de contaminantes na água circulante. Com a evaporação ocorre a concentração dos contaminantes da água, como os sólidos dissolvidos. "Promovendo o dreno (blow down) e adicionando água nova (make-up), o nível de sólidos dissolvidos na água pode ser mantido, reduzindo assim a formação de incrustação mineral e de outros contaminantes na torre, nos condensadores resfriadores e nos trocadores de calor do processo", comenta Valdir Montagnoli. Outros pontos salientados por Valdir são: eficiência térmica, perfeita operação e vida da torre de resfriamento, são itens diretamente relacionados com a qualidade da água circulante na torre. A qualidade da água na torre depende da qualidade da água de make-up, do tratamento químico da água e da taxa de blow down.
A otimização do blow down em conjunto com um tratamento de água adequado, representa a maior oportunidade para o aumento da eficiência da água. O blow down pode ser controlado manualmente ou automaticamente por válvulas atuadas por temporizadores (timers) ou por medidores de condutividade (condutivímetro).

Perda por respingo
O termo "respingo" é usado para qualificar a perda da água, na forma de névoa, que é carregada pelo vento para fora da torre. Uma taxa típica de respingo é de 0,05% a 0,2% da vazão da torre. A redução no respingo através da instalação de venezianas ou eliminadores de gotas conserva água, retém químicos do tratamento de água no sistema e melhora a eficiência de operação.

Make-up (água de reposição)
Make-up é a água adicionada na torre de resfriamento destinada a repor a água perdida por evaporação, blow down e respingo. O volume de água de make-up adicionado afeta diretamente a qualidade da água no sistema. A relação entre a qualidade da água de blow down e a qualidade da água de make-up pode ser expressa como "ciclo de concentração".

Sistemas de filtragem
Uma das maneiras de manter uma torre de resfriamento em bom estado é retirando partículas presentes no meio líquido ou resultantes do processo. Essa separação de sólidos pode ser realizada por meio de filtros e sistemas de filtragem especializados. Com a utilização de filtros na torre, o teor de contaminantes é controlado e com isso reduz-se o consumo de água limpa (make-up), água de descarte (blow down) e de químicos, além de diminuir ou eliminar as paradas para manutenção.
"O problema é que, com a evaporação, aumenta a concentração de sólidos dissolvidos e a água que circula permanentemente na torre pode ser contaminada por contaminantes advindos do processo ou obtidos pela sucção do ar ambiente para dentro da torre de resfriamento. Para retirar esses sólidos, que geralmente se decantam na bacia das torres de resfriamento é preciso fazer um blow down (drenagem) e um make-up (adição de água nova e limpa), o que acaba gerando um custo alto para o processo", destaca o representante da – Laffi Filtration que complementa "Para manter a qualidade da torre de resfriamento, também é importante implantar um programa de tratamento de água, para manter sempre limpa as superfícies dos trocadores de calor. Esses tratamentos regulam o pH, a condutividade, a dureza, a alcalinidade, além de controlarem a proliferação de microrganismos. Muitos utilizam substâncias químicas, como bactericidas, que são inseridos nas torres por meio de dosadores automáticos, e quando se realiza o blow down e o make-up está se jogando fora além dos contaminantes parte deste tratamento e produtos químicos empregados para o controle da torre", finaliza.
De acordo com Edison Ricco Jr, engenheiro da Apexfil, existem muitos filtros para a aplicação nas torres de resfriamento, como os filtros autolimpantes, filtros cestos, filtros bag, filtros hidrociclones, entre outros.  A instalação do melhor equipamento depende da aplicação, quantidade de particulado em suspensão, tipo de manutenção a ser empregada e valor a ser investido. "Toda a água que sofreu uma troca térmica é considerada água industrial, e esta água pode ser utilizada para outras finalidades menos nobres, como banheiros, água de lavagem etc. Com o aumento da crise hídrica no Brasil, a utilização de água industrial para outra finalidade é muito bem aplicada", completa Edison.
Segundo Valdir a filtração em uma torre de resfriamento é de suma importância e pode ser feita na vazão total da torre (Full Stream) ou apenas em uma parcela da vazão, a filtração parcial ou lateral (Side Stream).
Os sistemas de filtragem indicados nas filtrações parciais geralmente são aplicados a uma taxa de 5% da vazão total da torre como sendo um número "ideal" para o dimensionamento de um sistema de filtração lateral. Isso se deve ao tamanho, custo de manutenção e principalmente custo inicial de instalação destes filtros para grandes vazões. Porém Valdir comenta que não existe um número "exato" para determinar a taxa de filtração de uma torre, porém sabemos que quanto maior for este número, melhor será a qualidade da água da torre de resfriamento.

Tipos de filtros e aplicações 
Os filtros autolimpantes, como o próprio nome já diz, realizam uma limpeza no sistema, ou por diferença de perda de pressão, ou por tempo. Quando o sistema atinge uma perda de carga, o filtro autolimpante realiza um ciclo de limpeza interna, seja por sucção ou por escovamento, quando a regulagem é por tempo, significa que a cada tempo pré-determinado o filtro realiza um ciclo de limpeza. No caso dos filtros cestos são filtros aplicados nesta situação, porém depende de uma parada no sistema para a realização de limpeza nos elementos filtrantes, que quase na sua totalidade, são elementos metálicos, sendo possível a sua limpeza.

Os filtros bag são muito parecidos com os filtros cestos, porém o seu elemento filtrante são bolsas filtrantes, contruídas em material sintético que devem ser substituídos com o aumento da perda de carga, sua grande vantagem é permitir níveis de retenção de partículas mais finas comparado aos filtros tipo cestos metálicos.

Os filtros separadores centrífugos ou hidrociclones são muito utilizados para esta aplicação, pois realizam a filtragem pelo processo de centrifugação utilizando a velocidade da água. Os sólidos separados podem ser drenados de forma automática. Sua principal vantagem é o alto nível de automação e o baixo custo quando comparado com outras opções.
Os filtros de areia ou filtro leito é outra opção para a filtração de torres de resfriamento, contituído por um vaso de pressão contendo internamente um leito de areia ou outro meio filtrate por onde a água tem que atravessar. Os sólidos são retidos entre os grãos de areia. Periodicamente ocorre a inversão de fluxo (retrolavagem), para limpeza do leito de areia. Boa eficiência para remoção de orgânicos, porém necessita de grandes volumes durante processo de retrolavagem.

E por último os filtros tipo cartucho que têm guias internas do vaso para melhor posicionamento de seus cartuchos, assim a água entra pela lateral do filtro e é distribuída uniformemente ao redor da superfície externa, garantindo a retenção das partículas sólidas e eficiência na filtragem durante sua passagem. A principal vantagem desse sistema é a qualidade do fluido filtrado e uma grande variação da linha para diversas aplicações.

Contato das empresas:
Apexfil: www.apexfil.com.br
Laffi Filtration: www.laffi.com.br