Paulo Teixeira, gerente comercial da Mayekawa do Brasil, fala sobre a geração simultânea de água quente e água gelada com o uso de bombas de calor
A+CR: Ambientalmente é vantajoso combinar a produção de água gelada e água quente simultaneamente, a chamada cogeração? Por quê?
PT: A transferência de energia térmica em forma de calor, de um meio para outro, é realizada por equipamento denominado bomba de calor. A bomba de calor Mayekawa foi desenvolvida para geração de água quente industrial, utilizando como fonte térmica o calor extraído dos processos de refrigeração ou climatização a partir do fluido de resfriamento secundário com água ou solução eutética, somado à energia da compressão do fluido refrigerante, equivalente à potência consumida do motor elétrico que move o compressor de refrigeração do tipo pistão ou parafuso. Do ponto de vista ambiental a utilização de bomba de calor é vantajosa, porque traz economia com a redução do consumo de combustíveis utilizados no sistema de aquecimento (aquecedores de água ou caldeiras de vapor), contribuindo para o meio ambiente com redução das emissões de CO2 e redução drástica do consumo de água por evaporação, por minimizar o uso ou até mesmo dispensar torres de resfriamento normalmente utilizadas para dissipar o calor do sistema de refrigeração.
A+CR: Do ponto de vista econômico a geração combinada é sustentável?
PT: Sim, a geração combinada com utilização de bomba de calor é sustentável, pois com um único equipamento é possível gerar refrigeração e aquecimento de forma mais eficiente com utilização de energia limpa, sem queima de combustíveis e com um consumo de água por evaporação muito reduzido ou mesmo nulo. Além disso, o fato deste sistema utilizar menor quantidade de equipamentos e instalações corroboram para o conceito de sustentabilidade desta solução e operação mais segura. A geração combinada se torna viável somente quando as indústrias utilizam combustíveis fósseis na geração de água quente. Se a indústria utiliza fonte combustível de biomassa, a aplicação da geração combinada com bomba de calor passa a não ser interessante do ponto de vista financeiro.
A+CR: Em quais situações e aplicações a geração de água quente e água gelada pode ser mais vantajosa?
PT: A geração combinada com bomba de calor se torna mais vantajosa quando a fonte térmica está disponível e constante, de modo que a geração de água quente não seja interrompida devido à ausência de calor no lado da refrigeração, o que contribui para uma melhor performance (COP heat). Portanto, a bomba de calor, como a própria denominação sugere, tem como função principal a geração de água quente, e em situação de menor demanda de água quente, a capacidade de refrigeração também será restringida ou o excedente de calor deverá ser dissipado para a atmosfera através de torres de resfriamento evaporativas ou adiabáticas, para que a capacidade de refrigeração seja mantida com menor eficiência energética.
A+CR: Quais as aplicações industriais que mais demandam a geração combinada de água gelada e água quente?
PT: A Mayekawa tem experiência em aplicações de bomba de calor nos seguintes processos industriais: fábricas de chocolate, onde a água quente é utilizada para fluidizar o produto em tubulações encamisadas e a água gelada é utilizada nos fancoils do sistema de climatização; em cervejarias, nos pasteurizadores de garrafas ou latas, em que a água fria é utilizada no estágio final de resfriamento do produto para manter a temperatura de saída das garrafas ou latas envasadas dentro da faixa de temperatura desejada, e a água quente é utilizada para reduzir o consumo de vapor nos estágios de aquecimento do túnel de pasteurização e redução do consumo de água. Também, em fábrica de bebidas gaseificadas, nas linhas de envase, onde a água gelada ou solução é utilizada no resfriamento da bebida para carbonatação, e a água quente faz a elevação de temperatura das garrafas no túnel de aquecimento warmer para evitar a condensação das mesmas na área de estocagem.
A+CR: Quais os recursos de engenharia e projeto para a geração de água gelada e água quente simultaneamente? Como concretizar o conceito?
PT: Os recursos necessários de engenharia e projeto para aplicação de bomba de calor são os estudos do processo em questão para análise das demandas de aquecimento e resfriamento e o balanço térmico necessário nas diversas situações de operação. A concretização será possível quando a fonte térmica suplanta a demanda de calor no lado do processo de aquecimento, sendo necessário tanque pulmão, modulação dos compressores e bombas, válvulas reguladoras de vazão e torres de resfriamento evaporativas ou adiabáticas, com automação de todo o sistema para um perfeito balanceamento entre os lados de refrigeração e de aquecimento.
A Mayekawa possui várias configurações de bombas de calor com compressores tipo reciprocante e parafuso, projetados para alta pressões de trabalho e com utilização de fluidos refrigerantes sintéticos HFO/HFC com baixo GWP (por ex. R-513a) e fluidos naturais como amônia e CO2. As faixas de temperaturas da água quente com bombas de calor Mayekawa podem chegar a 60 °C com fluidos sintéticos (R-134a ou R-513a), 63 °C com fluido natural amônia (R-717) e de 65 °C a 90 °C com CO2.
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