O resfriamento evaporativo é o processo de resfriamento por vaporização de água para remover o calor. A água se evapora ao receber seu calor latente de evaporação. A água absorve o calor até receber seu calor latente de evaporação, mas o meio quente também perde a mesma quantidade de calor.

O sistema de resfriamento evaporativo faz uso ativo disto. O princípio do resfriamento evaporativo também é utilizado em um lugar surpreendentemente familiar.

Por exemplo, alguns automóveis de alto desempenho são equipados com sistemas de injeção de água para resfriamento evaporativo, para melhorar o desempenho de resfriamento dos intercoolers resfriados a ar combinado com turbocompressores.

Em dias de verão quentes, o borrifamento de água ao ar livre também é uma forma de resfriamento evaporativo que utiliza o calor evaporativo para baixar a temperatura de superfícies de ruas e outras superfícies.

A água pode até mesmo evaporar à temperatura ambiente sob pressão atmosférica. Neste caso, a massa de água só está evaporando, sem ferver. Por exemplo, se a água é fervida e vaporizada a 40 °C, isso resultará na transferência de grandes quantidades de calor igual ao calor latente de evaporação.

À pressão atmosférica, o ponto de ebulição da água é de 100 °C. Logo, se a temperatura for reduzida abaixo da pressão atmosférica... o ponto de ebulição também cairá abaixo de 100 °C. Isto é porque a temperatura de saturação é inferior a 100 °C. Os detalhes são explicados em Sistemas de Aquecimento a Vapor a Vácuo.

No aquecimento a vapor a vácuo, o vapor saturado a 100 °C ou menos é empregado como a fonte de aquecimento, enquanto no resfriamento evaporativo a vácuo, o fenômeno de ebulição que ocorre a 100 °C ou menos é utilizado.

Enquanto tecnicamente sob condições de vácuo, a pressão de saturação do vapor na faixa de temperatura utilizada no resfriamento evaporativo a vácuo está na faixa de vários kPa, não sendo muito difícil reduzir a pressão a tal nível. O problema é que no processo de resfriamento evaporativo, quanto mais se esfria, maiores serão as quantidades de vapor que se gera na superfície de transferência de calor, que precisa então ser tratada de alguma forma.

Nesta faixa de pressão, o volume de vapor é mil ou várias centenas de vezes maior do que o da água e, portanto, a pressão irá subir rapidamente se o vapor gerado não for descarregado. Se a pressão aumentar, o resfriamento evaporativo não será mais possível na temperatura desejada.

Por este motivo, o sistema de resfriamento evaporativo emprega uma bomba de vácuo de alta capacidade que pode não somente criar o vácuo por sucção de ar, mas também pode descarregar o vapor gerado durante o resfriamento evaporativo.

Como descrito acima, o resfriamento evaporativo promove a evaporação de água na faixa de pressão de vácuo e consegue o desempenho de transferência de calor no lado de resfriamento comparável com o do aquecimento a vapor. Na indústria, o resfriamento evaporativo é empregado para as seguintes finalidades:

• Resfriamento rápido e uniforme para reduzir a formação de impurezas
• Aumentar o rendimento da produção através do resfriamento de alto desempenho que suprime reações exotérmicas.
• Redução dos tempos de processo em lote por resfriamento mais rápido

Além disso, ao combinar a tecnologia de resfriamento evaporativo com o aquecimento a vapor a vácuo, é possível realizar uma mudança rápida entre o aquecimento e resfriamento, conseguindo-se assim um controle de temperatura de alta precisão. Por causa de sua alta reprodutibilidade e controle, os sistemas de resfriamento evaporativo a vácuo são comumente utilizados nas seguintes situações:

• Quando a regulagem rápida da temperatura é crucial, tal como nos casos de drop-in de matéria-prima, reações exotérmicas ou endotérmicas, transferência de calor em recipiente agitado, etc.
• Quando existem muitas utilidades utilizadas e é desejável eliminar a variação da temperatura entre lotes de produção.
• Quando a determinação rápida das condições de processo é necessária para testar novos produtos ou para a produção real.
• Ao testar múltiplas condições de produção para o desenvolvimento de um novo produto

Esperamos que tenha desfrutado desta série sobre o controle de vapor e o aquecimento e resfriamento a vácuo. O controle eficaz do vapor pode permitir uma melhor produtividade e tempos de lote reduzidos, enquanto reduz os gastos de energia e superfície do equipamento.