Base de conhecimento
Quase todo circuito de arrefecimento de motor e todo dry cooler externo opera com uma mistura de água e glicol em vez de apenas água. O glicol impede que o circuito congele, eleva seu ponto de ebulição e - nos líquidos de arrefecimento dos fabricantes de motores - traz os inibidores que protegem os metais. Ele também torna o líquido um pior meio de resfriamento: mais espesso, mais pesado e com menos capacidade térmica por litro, de modo que um radiador com 50 % de glicol é maior que o mesmo radiador com água.
Este guia explica o que a porcentagem faz e como ela é escolhida e especificada.
Por que glicol
Um radiador fica ao ar livre. Na primeira noite de geada, a água em seus tubos congela, se expande e racha o cobre; o dano aparece na primavera como vazamentos. O etilenoglicol na água reduz o ponto de congelamento - cerca de −10 °C a 25 %, −22 °C a 40 %, −37 °C a 50 % em volume - e eleva o ponto de ebulição em alguns kelvins, o que ajuda um circuito de motor pressurizado em altitude. O propilenoglicol faz o mesmo com menor toxicidade e é usado onde o líquido de arrefecimento poderia atingir alimentos ou água potável, ao custo de um líquido ainda mais espesso.
Os fabricantes de motores vão além: seus líquidos de arrefecimento são misturas de glicol com pacotes de inibidores contra corrosão, cavitação e incrustação, e eles especificam a mistura e sua manutenção. Para um radiador de motor, o líquido de arrefecimento é, portanto, o do fabricante do motor, e o radiador é projetado para ele.
O que isso custa em capacidade
Três propriedades mudam. O calor específico de uma mistura com 50 % de etilenoglicol é cerca de 15 % menor que o da água, de modo que um litro transporta menos calor para a mesma variação de temperatura; a densidade é um pouco maior; e a viscosidade é de duas a quatro vezes a da água, o que enfraquece a transferência de calor dentro dos tubos e aumenta a perda de carga. Juntas, essas mudanças significam que um radiador que rejeita uma dada carga com 50 % de glicol precisa de mais superfície que com água - comumente de 10 a 20 % a mais, dependendo da vazão e das temperaturas - e apresenta uma perda de carga maior do lado do líquido na mesma vazão.
Abaixo de cerca de 20 %, a proteção contra congelamento é fraca e a concentração de inibidor é baixa demais para um líquido de arrefecimento de motor; acima de 60 %, a mistura não protege melhor e resfria pior. Por isso 40 % é o padrão usual - proteção contra congelamento até cerca de −22 °C com uma penalidade moderada - e 50 % a escolha para locais frios. A porcentagem deve constar da consulta: um radiador projetado para água e abastecido com 50 % de glicol fica com capacidade insuficiente desde o primeiro dia.
Especificação, enchimento e verificação
A folha de dados informa o líquido de arrefecimento e a porcentagem a que a capacidade pertence, e o projeto usa as propriedades dessa mistura na temperatura de operação para a serpentina e a hidráulica. O tanque de expansão é dimensionado para a expansão da mistura entre o enchimento a frio e a temperatura de operação, que é maior que a da água. A chave de nível e a tampa de pressão seguem a pressão do fabricante do motor.
No local, a mistura é feita com água limpa e mole - o fabricante do motor costuma limitar a dureza e os cloretos - e verificada com um refratômetro; um líquido pré-misturado evita o erro. O glicol envelhece: seus inibidores se esgotam, e os fabricantes de motores prescrevem intervalos de teste e a troca após um número de anos ou de horas. Um circuito que foi completado várias vezes com água pura perdeu sua proteção contra congelamento sem que ninguém percebesse.
Em resumo
- O glicol protege contra o gelo e eleva o ponto de ebulição; os líquidos de arrefecimento de motores acrescentam inibidores
- 40 % de etilenoglicol protege até cerca de −22 °C, 50 % até cerca de −37 °C
- A mistura tem menos capacidade térmica e mais viscosidade que a água: mais superfície, mais perda de carga
- Um radiador é projetado para a porcentagem indicada e a folha de dados informa qual
- O tanque de expansão é dimensionado para a mistura, a qualidade da água segundo os limites do fabricante do motor
- A TECS projeta cada radiador e dry cooler para o líquido de arrefecimento que estará nele
Para especificar o líquido de arrefecimento
- Tipo de glicol: etileno ou propileno, ou o líquido de arrefecimento do fabricante do motor
- Porcentagem em volume, ou a temperatura mínima de inverno a proteger
- Vazão do líquido de arrefecimento e temperaturas de entrada e de saída por circuito
- Calor a ser rejeitado por circuito
- Limite de perda de carga do fabricante do motor e pressão do sistema
- Temperatura ambiente do local, altitude e a instalação
Perguntas frequentes
Posso operar o radiador com água pura?
Somente onde ela nunca possa congelar e o fabricante do motor permitir; a maioria exige um líquido de arrefecimento inibido para proteção contra corrosão e cavitação, independentemente do gelo. Se um radiador foi projetado para glicol, a água lhe dará mais capacidade, não menos.
Quanta capacidade custa 50 % de glicol?
Em comparação com a água, um radiador para a mesma carga precisa de algo na faixa de 10 a 20 % a mais de superfície, e a perda de carga do lado do líquido na mesma vazão é visivelmente maior. Os valores exatos são um resultado de projeto para a vazão e as temperaturas.
O propilenoglicol é melhor?
Ele é menos tóxico, o que importa onde o líquido de arrefecimento poderia atingir alimentos, água potável ou o solo. É mais viscoso que o etilenoglicol e resfria um pouco pior, de modo que o radiador cresce um pouco mais. Os fabricantes de motores especificam qual é permitido.
Qual porcentagem para um local que nunca congela?
A que o fabricante do motor prescrever para proteção contra corrosão - frequentemente de 30 a 40 %, mesmo em clima quente. Para um dry cooler sem motor, pode-se usar uma porcentagem baixa ou um tratamento apenas com inibidor.
O glicol afeta o tanque de expansão?
Sim. Uma mistura com glicol se expande mais que a água entre o frio e o quente, de modo que o tanque é dimensionado para a mistura. A TECS dimensiona o tanque de expansão para o líquido de arrefecimento indicado e o volume do circuito.
Fale conosco
Envie-nos a carga térmica, as temperaturas e vazões dos fluidos, as condições ambientes e os limites da instalação. Respondemos com uma proposta de projeto - ou escreva para nós pelo WhatsApp.
