Unidade de resfriamento de ar: projeto e instalação 

Unidade de resfriamento de ar: projeto e instalação – do desenho ao lançamento

Alta qualidadeunidade de resfriamento de ar: projeto e instalaçãodeterminar 80% do sucesso de todo o sistema de termorregulação em uma instalação industrial. Em nossa prática, encontramos repetidamente uma situação em que os clientes economizavam dinheiro na fase de projeto, escolhendo o equipamento “a olho nu” e depois pagavam o triplo do preço para retrabalhar tubulações e substituir compressores com defeito devido ao golpe de aríete. Este artigo foi escrito por engenheiros que instalaram pessoalmente centenas desses sistemas no clima rigoroso da Sibéria e nos verões quentes das regiões do sul. Analisaremos não cálculos teóricos de livros didáticos, mas nuances reais: como calcular o passo das treliças sob o peso do chicote, por que as cargas de vibração não podem ser ignoradas e quais erros no circuito de controle PID levam a flutuações na temperatura do processo.

Se você está planejando introduzir uma nova linha ou atualizar uma já existente, compreender os princípios de operação da BAVO (unidade refrigerada a ar) é extremamente importante. A seleção incorreta de um ventilador ou o cálculo incorreto da resistência hidráulica podem reduzir a eficiência da transferência de calor em 30-40%, o que afetará diretamente a lucratividade da produção. A seguir descreveremos detalhadamente o processo desde o recebimento das especificações técnicas até a assinatura do certificado de comissionamento, com base nas normas GOST e nas normas ISO internacionais.

Etapas de projeto: cálculo de carga térmica e seleção de configuração

O design não começa com a escolha de um modelo de ventilador, mas com uma análise aprofundada do processo tecnológico. O engenheiro deve obter dados claros do cliente: vazão do meio resfriado (m³/h), temperatura de entrada e temperatura de saída necessária, bem como limites de flutuação permitidos. Houve um caso na nossa empresa em que um cliente indicou a temperatura média do ar de +25°C, sem levar em conta os valores de pico de julho, quando o termômetro sobe para +38°C. Como resultado, no verão a unidade de refrigeração de ar simplesmente não conseguia lidar com a carga e a produção teve de ser interrompida. Portanto, a primeira etapa do projeto é a coleta de dados meteorológicos dos últimos 10 anos para um local específico de instalação.

O cálculo da energia térmica requer a consideração do fator de segurança. A prática padrão é adicionar 10-15% à capacidade projetada para compensar a contaminação dos tubos com aletas durante a operação. Porém, seguir cegamente esta regra sem considerar o tipo de produto pode levar ao superdimensionamento do equipamento. Por exemplo, ao resfriar produtos petrolíferos viscosos, a contaminação ocorre mais lentamente do que ao trabalhar com gases contendo impurezas. Utilizamos software especializado para simular fluxos aerodinâmicos, o que nos permite visualizar zonas de recirculação de ar quente. Se o ar quente emitido pelo ventilador for aspirado de volta para a zona de sucção, a eficiência cai catastroficamente.

A escolha da configuração da unidade depende do espaço disponível e dos requisitos de serviço. As seções verticais ocupam menos espaço horizontal, mas exigem racks mais altos e dificultam o acesso aos feixes de tubos para limpeza. Os blocos horizontais são mais fáceis de instalar e manter, mas são sensíveis às cargas do vento e requerem uma área maior. Ao projetar, levamos sempre em consideração a possibilidade de desmontar os feixes de tubos sem desmontar toda a estrutura. Este requisito é muitas vezes ignorado pelos recém-chegados, o que transforma a limpeza programada num período de inatividade de uma semana para toda a oficina.

O elemento mais importante do projeto é o diagrama de fiação. Aqui é necessário fornecer linhas de desvio para regular a temperatura no inverno. O uso de obturadores ou conversores de frequência em motores de ventiladores permite um controle flexível do desempenho. Porém, a instalação de conversores de frequência requer proteção contra harmônicos e blindagem adequada dos cabos, caso contrário eles interferirão nos sensores de instrumentação. O projeto deve refletir os pontos de drenagem, retirada de ar e instalação de manômetros. A ausência de pelo menos uma saída de ar pode impossibilitar o enchimento do sistema com líquido refrigerante.

A documentação do projeto deve atender aos requisitos do ESKD e incluir uma especificação de materiais indicando os tipos de aço. Para ambientes agressivos, o aço carbono comum não é aceitável - são necessários tubos de aço inoxidável ou bimetálicos com aletas de alumínio. É aqui que a base produtiva do parceiro desempenha um papel fundamental. Por exemplo, especialistasWuxi Kaisheng Energia Elétrica e Equipamento Petroquímico Co., Ltd.especializar-se no desenvolvimento e produção de equipamentos complexos de troca de calor capazes de operar em condições extremas. Sua experiência na criação de feixes de tubos a partir de latão marítimo C46400, ligas de cobre-níquel e ligas de níquel N06625 de alta resistência lhes permite resolver problemas onde os materiais padrão falham rapidamente. Certificados de acordo com os rigorosos padrões internacionais ASME e PED, os produtos da empresa são amplamente utilizados no refino de petróleo, processamento químico e dessalinização de água do mar, proporcionando alta resistência à corrosão e eficiência térmica mesmo em altas pressões e temperaturas.

Recomendamos que na fase de projeto seja realizada uma análise da corrosividade da atmosfera no local de instalação. Se a instalação estiver localizada em uma área offshore ou próxima a uma instalação de produção química, o revestimento protetor da estrutura deve ser reforçado e os materiais dos feixes de tubos devem ser selecionados levando em consideração as especificidades do ambiente, como fazem os engenheiros da Wuxi Kaisheng, oferecendo soluções customizadas em titânio, aço inoxidável 316 ou ligas especiais. Ignorar este fator leva ao fato de que após 3-4 anos as estruturas de suporte perdem sua resistência.

Recomendação:Antes de aprovar o projeto, solicite cálculos de arrasto aerodinâmico ao empreiteiro e verifique os pontos de acesso de serviço para cada fileira de tubos. Certifique-se de que a especificação especifique motores com uma classificação de eficiência energética de pelo menos IE3, pois isso reduzirá os custos operacionais de energia em 15-20%.

Preparação do local e trabalho de fundação para a unidade do aparelho

A instalação de um bloco de unidades de refrigeração a ar é impossível sem uma base bem preparada. Erros nesta fase não podem ser corrigidos por reparos cosméticos - eles levam à distorção da estrutura, destruição de soldas e vibração, que destrói os tubos. A fundação deve ser projetada não apenas para a carga estática do peso do equipamento (que pode chegar a dezenas de toneladas), mas também para as cargas dinâmicas dos ventiladores em funcionamento. A vibração é transmitida ao solo e, se a fundação não for suficientemente rígida, ocorre ressonância. Vimos casos em que as ligações aparafusadas enfraqueceram após apenas um mês de trabalho devido a micro-deslocamentos nos apoios.

O levantamento geodésico do local é necessário antes do início dos trabalhos de escavação. Uma diferença de altura superior a 5 mm ao longo do comprimento da fundação é inaceitável para blocos grandes. A concretagem deve ser feita com vibradores para remoção de vazios de ar, principalmente nas áreas onde estão instalados chumbadores. As âncoras devem ser instaladas estritamente verticalmente com tolerância não superior a 2 mm. O desalinhamento das âncoras em até uma polegada criará enormes problemas na instalação das colunas da estrutura, forçando os instaladores a aquecer o metal ou fazer furos, o que reduz a capacidade de carga da estrutura.

Para regiões com baixas temperaturas, é importante considerar o isolamento da fundação ou o uso de concreto resistente ao gelo. O congelamento do solo sob um dos suportes pode causar assentamentos irregulares. Também é necessário organizar a drenagem ao redor da fundação para que a água do degelo não corroa a fundação. Os clientes muitas vezes esquecem-se das peças embutidas para fixação de escadas, plataformas de serviço e rotas de cabos. Adicioná-los após o fato requer perfuração com diamante e compromete a integridade do concreto.

A altura de instalação da unidade acima do solo é determinada pelos requisitos de segurança e pela necessidade de colocar a tubulação abaixo. Normalmente a folga é de 3 a 6 metros. Este espaço deve ser acessível para passagem de equipamentos de reparo. Recomendamos imediatamente na fase de betonagem a colocação de mangas para passagem de cabos e tubos na fundação para evitar cinzelamentos posteriores. A impermeabilização da superfície superior da fundação também é necessária para evitar a ascensão capilar da umidade na estrutura metálica.

Antes de entregar os equipamentos no local, é necessário verificar a disponibilidade das vias de acesso. As gruas necessárias para a instalação dos perfis BAVO são pesadas e requerem um revestimento rígido. Uma estrada de terra destruída pela chuva pode interromper a instalação por vários dias. A logística de entrega de trechos longos (às vezes até 12 metros) também exige um planejamento cuidadoso de rotas e a disponibilidade de manipuladores com capacidade de carga adequada.

Recomendação:Após o endurecimento do concreto, realize repetidas verificações geodésicas das coordenadas das âncoras e elabore um diagrama as-built. Somente com esse documento em mãos você poderá dar o comando para despachar estruturas metálicas da fábrica. Quaisquer discrepâncias devem ser resolvidas antes da instalação.

Tecnologia para montagem de estruturas metálicas e instalação de perfis

A montagem da estrutura de uma unidade de resfriamento de ar é um trabalho de alta precisão que requer soldadores e instaladores qualificados. As estruturas metálicas são normalmente fornecidas em blocos transportáveis ​​que são unidos no local. A união de pilares e vigas é feita por meio de parafusos de alta resistência ou soldagem, dependendo do projeto. Preferimos conexões aparafusadas para os principais elementos de suporte de carga, pois permitem o controle da força de aperto e são mais fáceis de inspecionar no futuro. Soldas feitas em campo são mais difíceis de inspecionar quanto a defeitos sem testes ultrassônicos caros.

Ao levantar seções, é importante seguir os diagramas de amarração especificados na ficha técnica do produto. A amarração inadequada pode deformar elementos de aletas de paredes finas ou danificar os comutadores. As seções são instaladas sequencialmente, a partir de um suporte fixo. As diferenças de temperatura entre as seções devem ser observadas estritamente de acordo com o projeto, caso contrário, durante a expansão térmica dos tubos, surgirão tensões colossais que podem arrancar os tubos das placas dos tubos. Usamos juntas calibradas especiais para garantir folgas uniformes.

A instalação de feixes de tubos é a etapa mais crítica. As placas tubulares devem ser instaladas estritamente horizontalmente. Um desalinhamento de até mesmo uma fração de grau resultará em alguns tubos funcionando de forma ineficiente e outros sofrendo sobrecargas. As conexões flangeadas dos tubos são montadas com novas juntas de proparonita ou em espiral. A reutilização de juntas antigas é estritamente proibida - este é um vazamento garantido sob pressão. Os parafusos são apertados transversalmente usando uma chave dinamométrica com controle de força.

É dada especial atenção à instalação de difusores e protetores de ventiladores. A folga entre as pás do ventilador e a parede do difusor deve ser uniforme em todo o perímetro (geralmente 10-15 mm). Aumentar a folga reduz a eficiência do ventilador, enquanto diminuí-la leva ao ruído e ao risco de quebra das pás devido à vibração. As pás dos ventiladores modernos são feitas de fibra de vidro ou alumínio e requerem um manuseio cuidadoso. Arranhões na fibra de vidro podem se tornar fontes de destruição sob a influência de forças centrífugas.

Após a montagem da moldura e instalação dos perfis, é realizada a instalação das plataformas de serviço, escadas e cercas. Todos esses elementos devem atender às normas de segurança do trabalho. O guarda-corpo deve suportar uma carga de pelo menos 400 N em qualquer ponto. O piso das plataformas é de aço corrugado ou metal expandido para evitar escorregões. Sempre verificamos a confiabilidade da fixação de cada elemento, pois a queda de uma ferramenta de altura pode levar à tragédia.

Recomendação:Use medidores de nível do tipo laser para controlar o nível horizontal de cada seção instalada. Não confie na avaliação visual. Depois de instalar cada seção, fixe-a temporariamente com espaçadores até que toda a unidade esteja finalmente fixada.

Instalação elétrica e conexão de acionamentos de ventiladores

A parte elétrica da unidade de resfriamento de ar é o seu “sistema nervoso”. Erros aqui levam não apenas ao desligamento do equipamento, mas também a riscos de incêndio. As rotas dos cabos são colocadas em bandejas ou tubos protegidos de danos mecânicos e radiação ultravioleta. Os cabos são inseridos em motores elétricos e gabinetes de controle através de condutores selados que fornecem um grau de proteção de pelo menos IP54 (para climas moderados) ou IP65 (para áreas empoeiradas e úmidas). Muitas vezes vemos instaladores com preguiça de instalar vedações e a umidade entra nas caixas, causando um curto-circuito.

A conexão dos motores dos ventiladores requer faseamento correto. A conexão incorreta de um motor trifásico fará com que ele gire na direção oposta, o que reduzirá drasticamente o desempenho e poderá danificar o impulsor. Antes da primeira partida, a resistência de isolamento dos enrolamentos deve ser verificada com um megôhmetro. O valor deve ser de pelo menos 0,5 MOhm. Se o motor tiver sido armazenado por um longo período, pode ser necessário secá-lo antes de dar partida.

Os gabinetes de controle (CCC) são instalados em um local protegido, geralmente em uma área separada ou na sala do operador. Dentro da sala de controle existem disjuntores, contatores, relés de proteção térmica e, se necessário, conversores de frequência. Os relés térmicos são configurados estritamente de acordo com a corrente nominal do motor indicada na placa de identificação. Superestimar as configurações resultará na queima do motor antes que a proteção seja acionada. A subestimação leva a falsos desligamentos.

O sistema de automação inclui sensores de temperatura, pressão e vibração. Os sensores de temperatura são instalados em mangas especiais nos coletores de entrada e saída. É importante garantir um bom contato térmico do sensor com o meio ambiente. Os sensores de vibração são montados em unidades de rolamento de motores ou caixas de engrenagens. Seus sinais são utilizados para parada de emergência quando os valores permitidos são excedidos. Os cabos dos sensores devem ser blindados e colocados separadamente dos cabos de alimentação para evitar interferências.

O aterramento de todos os equipamentos é um requisito de segurança obrigatório. As carcaças dos motores, gabinetes, estruturas metálicas e eletrocalhas devem ser conectadas a um circuito de aterramento. A resistência de aterramento não deve exceder 4 ohms. Utilizamos barramentos de cobre para organizar a linha de aterramento principal. A falta de aterramento confiável torna a operação da unidade ilegal e perigosa para o pessoal.

Recomendação:Faça um teste de funcionamento de cada motor no modo “jog” (ligação de curto prazo) para verificar o sentido de rotação. Somente depois de certificar-se de que todos os ventiladores estão girando corretamente você poderá prosseguir para testes de longo prazo.

Testes hidráulicos e comissionamento

A etapa final antes do comissionamento da instalação são os testes hidráulicos. São realizados com água (ou outro fluido de trabalho) sob pressão superior à pressão de trabalho em 1,25–1,5 vezes, de acordo com as regras da Rostechnadzor. O objetivo dos testes é identificar defeitos ocultos de soldagem, vazamentos em juntas de flange e trincas em tubulações. A pressão aumenta em etapas, com uma pausa em cada etapa para inspeção. Exigimos a presença de um representante do cliente e de um inspetor de supervisão técnica durante este trabalho.

Durante o teste, todas as aberturas de ventilação devem estar abertas para remover completamente o ar do sistema. Bolsas de ar distorcem as leituras do manômetro e criam o perigo de golpe de aríete. Depois de encher o sistema e atingir a pressão de teste, o tempo de espera varia geralmente de 10 minutos a várias horas, dependendo do volume e dos padrões. A queda de pressão é inaceitável. Os vazamentos detectados são eliminados somente após a liberação da pressão. É proibido apertar parafusos sob pressão.

O comissionamento (comissionamento) inclui testes abrangentes de equipamentos sob carga. A operação do sistema de controle automático de temperatura é verificada. O algoritmo deve alterar suavemente o ângulo de rotação das pás (para ventiladores axiais com passo variável) ou a velocidade de rotação (para VFDs), mantendo uma determinada temperatura de saída. Ajustamos controladores PID por tentativa e erro, atingindo o tempo transitório mínimo sem overshoot. Mudanças repentinas de temperatura são prejudiciais ao processo tecnológico.

As medições de vibração e ruído são realizadas em condições operacionais. O nível de vibração não deve exceder os valores especificados no GOST ou no passaporte do equipamento. O aumento da vibração indica desequilíbrio do ventilador, desalinhamento do eixo ou ressonância estrutural. O nível de ruído da unidade também é normalizado, principalmente se o objeto estiver localizado em área residencial. Se necessário, são instalados silenciadores de ruído na exaustão do ventilador.

O treinamento do pessoal do cliente é uma parte importante do comissionamento. Os operadores devem conhecer os algoritmos de partida, parada, ações em situações de emergência e o procedimento para realização de manutenções de rotina. Fornecemos ao cliente um conjunto completo de documentação as-built, incluindo passaportes de equipamentos, certificados de materiais, relatórios de trabalho ocultos e registros de testes. Sem este pacote de documentos, o comissionamento da instalação é impossível.

Recomendação:Mantenha um registro detalhado do trabalho de comissionamento, registrando todos os parâmetros a cada 30 minutos no primeiro dia de operação. Isso ajudará a identificar defeitos ocultos que só aparecem quando o equipamento aquece.

Erros típicos de instalação e métodos para eliminá-los

Apesar da aparente simplicidade do design,unidade de resfriamento de ar: projeto e instalaçãoque é realizado com violações, torna-se fonte de problemas constantes. Um dos erros mais comuns é ignorar os compensadores de temperatura nas tubulações. A fixação rígida dos tubos ao bloco quando a temperatura muda leva à separação dos tubos. A solução é instalar juntas de dilatação de fole ou alças em forma de U.

O segundo problema comum é a organização inadequada do fluxo de ar. A instalação da unidade num pátio fechado ou demasiado perto de uma parede de edifício provoca a recirculação do ar quente. A eficiência cai e o equipamento se desgasta. A correção da situação requer a instalação de telas guia ou a movimentação da unidade para um local mais aberto, o que é caro e difícil.

O terceiro erro é economizar na qualidade dos fixadores. O uso de parafusos comuns em vez de parafusos de alta resistência em componentes críticos leva ao seu cisalhamento sob a influência da vibração. Insistimos na utilização de fixadores de classe de resistência 8.8 e superiores com instalação obrigatória de arruelas de pressão ou utilização de trava-fios anaeróbicos.

O quarto ponto é a falta de proteção contra a formação de gelo no inverno. Quando gases com alto teor de umidade são resfriados, forma-se gelo nas aletas, o que pode bloquear o fluxo de ar e destruir os tubos. É necessário prever um sistema antigelo (recirculação de ar quente ou aquecimento elétrico) e um modo de operação “reverso” do ventilador para descarregar o gelo.

O quinto erro é a atitude descuidada com a pintura durante a instalação. Arranhões e lascas de tinta recebidos durante o transporte e montagem devem ser reparados imediatamente. Caso contrário, a corrosão começará nesses locais e se espalhará rapidamente. Exigimos que os instaladores tenham kits de tinta de reparo e os apliquem imediatamente após a conclusão dos trabalhos no local.

Recomendação:Realize auditorias regulares das condições dos fixadores e da pintura durante o primeiro ano de operação. Faça um mapa de defeitos e elimine-os antes da próxima temporada.

Manutenção de serviço e extensão da vida útil

A durabilidade da unidade de refrigeração a ar depende diretamente da qualidade do serviço. O cronograma de manutenção deve incluir inspeção mensal, lubrificação trimestral dos rolamentos e inspeção completa anual. Os rolamentos do ventilador e das engrenagens requerem o uso apenas de lubrificantes recomendados pelo fabricante. A mistura de diferentes tipos de lubrificantes é inaceitável e leva à coqueificação e ao emperramento.

Manter os feixes de tubos livres de poeira, fiapos e sujeira é um procedimento crítico. Aletas sujas atuam como isolantes térmicos, reduzindo drasticamente a eficiência da transferência de calor. A limpeza deve ser feita com ar comprimido ou água em baixa pressão para evitar entortar as lâminas. Para contaminantes complexos (óleo, betume), utiliza-se a lavagem química com soluções especiais.

A tensão da correia (se for usada uma transmissão por correia) é verificada regularmente. As correias soltas escorregam, aquecem e desgastam-se. Correias excessivamente apertadas criam carga excessiva nos rolamentos do motor e do ventilador. A deflexão ideal da correia é verificada usando um dispositivo de medição de torque.

A análise do óleo nas caixas de engrenagens permite prever o desgaste de engrenagens e rolamentos. O aparecimento de lascas de metal no óleo sinaliza o início da destruição dos mecanismos. A substituição oportuna de óleo e filtros prolonga significativamente a vida útil da caixa de engrenagens.

Recomendamos a celebração de um contrato de serviço de longo prazo com uma organização qualificada. A presença de peças sobressalentes (correias, rolamentos, juntas) no armazém do cliente reduzirá o tempo de inatividade em caso de acidente. A auto-reparação sem experiência muitas vezes leva ao agravamento dos danos.

Recomendação:Implementar um sistema de monitoramento do estado dos equipamentos (diagnóstico de vibração, termografia) para passar da manutenção preventiva programada aos reparos com base no estado real. Isso economiza até 30% do orçamento de manutenção.

Conclusão e seleção de um parceiro confiável

Bem implementadounidade de resfriamento de ar: projeto e instalaçãoque são feitos de acordo com padrões modernos, tornam-se um ativo confiável da empresa por décadas. Garante a estabilidade do processo, reduz o consumo de energia e minimiza o risco de paradas de emergência. No entanto, alcançar este resultado só é possível em colaboração com profissionais que tenham experiência em trabalhar com sistemas semelhantes em diversas zonas climáticas.

Nossa empresa possui total competência para executar todo o ciclo de obra: desde cálculos de engenharia e desenvolvimento de documentação de projeto até fornecimento de equipamentos, supervisão de instalação e comissionamento. Trabalhamos em estreita colaboração com os principais fabricantes de componentes, comoWuxi Kaisheng Energia Elétrica e Equipamento Petroquímico Co., Ltd., cuja especialização no desenvolvimento e produção de equipamentos de troca de calor de classe mundial nos permite oferecer aos clientes soluções ideais. Quer sejam trocadores de calor de titânio, unidades de alta pressão ASME ou complexos feixes de tubos corrugados feitos de ligas N06625 e C70600, os produtos Wuxi Kaisheng garantem alta resistência à corrosão e eficiência nas condições mais severas do refino de petróleo, indústria química e construção naval.

Não arrisque sua produção confiando a instalação a empreiteiros não verificados. Erros no sistema de refrigeração são muito caros. Contate-nos hoje para discutir os detalhes do seu projeto e receber um orçamento. Garantimos transparência nos cálculos, cumprimento de prazos e elevada qualidade de trabalho, utilizando apenas equipamentos comprovados de parceiros como Wuxi Kaisheng.

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