Um molde pode ter um termorregulador perfeito e ainda assim resfriar mal. O motivo costuma estar na vazão: circuitos com pouca água, mal distribuída ou em regime laminar. A vazão de refrigeração do molde é a variável mais tida como certa e a menos medida. Este guia explica como calcular o mínimo de que cada circuito precisa, como verificar o diferencial térmico e como medi-lo na planta.
Dois critérios que devem ser atendidos ao mesmo tempo
A vazão de cada circuito deve satisfazer duas condições:
- Regime turbulento, para que a água retire calor da parede do canal.
- Diferencial térmico pequeno entre entrada e saída, para que o molde tenha a mesma temperatura em todo o circuito.
A vazão correta é a maior das duas. Quase sempre prevalece a segunda, mas a primeira é a que se esquece nos canais estreitos.
Regime turbulento e número de Reynolds
Em regime laminar a água se move em camadas e a que toca a parede quase não se renova: transfere pouco calor. Em regime turbulento ela se mistura e a troca se multiplica. Quem indica isso é o número de Reynolds:
Re = v · D / ν
- v: velocidade da água (m/s).
- D: diâmetro do canal (m).
- ν: viscosidade cinemática da água (m²/s). Cerca de 1,0 × 10⁻⁶ a 20 °C, 0,66 × 10⁻⁶ a 40 °C e 0,36 × 10⁻⁶ a 80 °C.
Abaixo de 2.300 o fluxo é laminar; entre 2.300 e cerca de 4.000, de transição. Para refrigerar moldes recomenda-se trabalhar com Re de 10.000 ou mais, com fluxo claramente turbulento.
Exemplo: canal de 10 mm com água a 40 °C
Para Re = 10.000: v = Re · ν / D = 10.000 × 0,66 × 10⁻⁶ / 0,010 = 0,66 m/s. A seção de um canal de 10 mm é de 7,85 × 10⁻⁵ m², então a vazão mínima é 0,66 × 7,85 × 10⁻⁵ = 5,2 × 10⁻⁵ m³/s, cerca de 3,1 l/min.
A tabela mostra a vazão mínima por circuito para Re = 10.000 conforme o diâmetro e a temperatura da água:
| Diâmetro do canal | Água a 20 °C | Água a 40 °C | Água a 80 °C |
|---|---|---|---|
| 6 mm | 2,8 l/min | 1,9 l/min | 1,0 l/min |
| 8 mm | 3,8 l/min | 2,5 l/min | 1,4 l/min |
| 10 mm | 4,7 l/min | 3,1 l/min | 1,7 l/min |
| 12 mm | 5,7 l/min | 3,7 l/min | 2,0 l/min |
| 14 mm | 6,6 l/min | 4,4 l/min | 2,4 l/min |
Duas conclusões práticas: a água fria precisa de mais vazão para ser turbulenta, e o óleo, muito mais viscoso, precisa de ainda mais. Em circuitos de óleo, faça a conta com a viscosidade do óleo na sua temperatura de trabalho.
Diferencial térmico entre entrada e saída
O segundo critério sai do balanço de calor: Q = m · cp · ΔT. Para que o molde seja homogêneo, a diferença entre a entrada e a saída de cada circuito não deveria passar de 2–3 °C, e em peças técnicas ou de precisão convém aproximar-se de 1–2 °C.
Exemplo: um molde que deve dissipar 6 kW (por exemplo, cerca de 36 kg/h de PP) com quatro circuitos iguais. Cada circuito retira 1,5 kW. Com ΔT = 2 °C: m = 1,5 / (4,18 × 2) = 0,18 kg/s, cerca de 10,8 l/min por circuito.
Em um canal de 10 mm a 40 °C, o mínimo por Reynolds era 3,1 l/min. Aqui prevalece o critério térmico: são necessários quase 11 l/min, e com essa vazão o fluxo é claramente turbulento. Verifique depois se a bomba do termorregulador fornece essa vazão total (cerca de 43 l/min) com a perda de carga real do molde.
Equilibrar os circuitos
Calcular a vazão não serve de nada se depois ela não chega a cada circuito. Os problemas mais comuns:
- Circuitos em paralelo desiguais: a água vai por onde encontra menos resistência. Um circuito longo ou com muitas curvas recebe menos vazão que um curto.
- Circuitos em série: o diferencial térmico se acumula e a última zona trabalha mais quente que a primeira.
- Calcário e sujeira: reduzem a seção útil e a vazão sem que ninguém perceba. Explicamos em calcário e incrustações no circuito do molde.
- Mangueiras e engates rápidos estreitos: um engate de passagem reduzida pode limitar mais que o próprio canal.
Como medir na planta
O que não se mede não se controla. Há três níveis:
- Medidor de vazão por circuito: permite ver a vazão real de cada canal e detectar circuitos obstruídos ou desbalanceados. Se você está começando, leia nosso artigo sobre o medidor de vazão e consulte nossos medidores de vazão industriais.
- Medir a temperatura de entrada e saída: o ΔT real de cada circuito confirma se a vazão é suficiente. É a base do controle por delta T.
- Distribuição multicircuito com monitoramento: mede vazão e temperatura de cada circuito de forma contínua e avisa se algum se desvia. Veja a distribuição multicircuito eletrônica.
Erros típicos
- Confiar na vazão nominal da bomba em vez de medir a vazão real de cada circuito.
- Conectar em série circuitos que deveriam estar em paralelo para economizar mangueiras.
- Usar engates rápidos de passagem reduzida em canais de diâmetro maior.
- Não revisar os circuitos até que apareçam defeitos nas peças.
Perguntas frequentes
De que número de Reynolds um molde precisa?
Como referência, 10.000 ou mais. Abaixo de 4.000 a troca térmica cai de forma significativa.
Que ΔT é aceitável entre entrada e saída?
Entre 2 e 3 °C em geral, e 1–2 °C em peças de precisão.
Mais vazão é sempre melhor?
Não. Uma vez em regime turbulento e com ΔT pequeno, mais vazão só aumenta a perda de carga e o consumo da bomba.
Com que frequência convém medir a vazão?
O ideal é monitorá-lo continuamente. No mínimo, ao montar cada molde e quando a qualidade das peças mudar.
Ajudamos você com seus circuitos
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