Água ou óleo: como escolher o fluido térmico
O fluido define até que temperatura se pode trabalhar e como o calor é transferido. Aqui comparamos água e óleo —suas propriedades e suas faixas— e trazemos links para cada tecnologia da SMART Series, para aprofundar.
O água trabalha até 90 °C em tanque aberto e, pressurizada, até um máximo de 180 °C. Abaixo de 90 °C pode ser usada qualquer uma das duas tecnologias —equipamentos atmosféricos ou pressurizados—, conforme a instalação. O óleo abrange até 150 °C em tanque aberto e até 300 °C em circuito fechado.
O fluido condiciona precisão, custo e segurança
O fluido térmico determina até que temperatura se pode trabalhar e como o calor é transferido ao processo.
Influi na precisão (capacidade de transferência e estabilidade), no custo (energia e tamanho do equipamento) e no manutenção (qualidade do fluido, limpeza e conservação). Por isso a linha se organiza em famílias conforme o fluido e a tecnologia.
Cada fluido, seus tecnologias
Cada tecnologia, seu temperatura
Por que a água chega a 180 °C e não mais?
Para que a água continue líquida acima de 100 °C, a pressão do circuito deve se manter acima de sua pressão de saturação (a pressão de vapor a essa temperatura). Essa pressão sobe de forma acentuada: a pressão real de trabalho do circuito pode ficar em torno de 16 bar a 180 °C.
Trabalhar a água acima de 180 °C acrescenta inconvenientes: a pressão necessária cresce muito rapidamente (da ordem de 40 bar por volta de 250 °C, mais a pressão fornecida pela bomba), com as exigências de segurança que isso implica —mangueiras e conexões adequadas, revisão periódica do circuito—; e em alta temperatura o tratamento da água se torna mais crítico (calcário, incrustação e corrosão), chegando a exigir dessalinização e inibidores. Por isso 180 °C é o máximo da família de água pressurizada: acima disso, a faixa alta é coberta com óleo, que não ferve nessas temperaturas e não exige pressurizar o circuito.
Uma ressalva: abaixo de 90 °C a água pode ser trabalhada tanto em tanque aberto como pressurizada —aí a escolha depende da instalação e do processo—. Na página de água pressurizada detalhamos o circuito fechado, o vaso de expansão e como se calcula a pressão de trabalho.
A transferência de cada fluido
O calor específico da água é 4,18 kJ/kg·K e o do óleo 2,0 kJ/kg·K: a água transporta aproximadamente o dobro de energia por quilograma, e seu coeficiente de transferência de calor também é da ordem do dobro, então cede o calor com mais eficácia.
A água soma outras vantagens: viscosidade baixa e quase constante em toda a sua faixa, menor dilatação e não craqueia (não forma coque), o que permite equipamentos mais compactos e uma manutenção simples centrada na qualidade do fluido. O óleo, por outro lado, atinge temperaturas que a água não alcança sem pressão elevada, ao custo de ter que monitorar sua oxidação e degradação com o tempo. Cada fluido cobre sua faixa com sua própria tecnologia.
Água e óleo, propriedade por propriedade
| Propriedade | Água | Óleo térmico |
|---|---|---|
| Faixa de temperatura | ≤ 90 °C aberto · 90–180 °C pressurizada | ≤ 150 °C aberto · ≤ 300 °C circuito fechado |
| Calor específico | 4,18 kJ/kg·K | 2,0 kJ/kg·K |
| Transferência de calor | Alta | Menor |
| Viscosidade | Baixa e estável | Maior; varia com a temperatura |
| Dilatação térmica | Menor | Maior (requer vaso de expansão maior) |
| Coqueamento (coking) | Não | Possível em alta temperatura |
| Pressão de trabalho | Atmosférica (aberto) ou pressurizada | Atmosférica (tanque) ou circuito fechado |
| Manutenção do fluido | Qualidade da água (calcário / corrosão) | Oxidação / degradação térmica |
| Limpeza e manuseio | Simples | Exige mais cuidado |
O equipamento sob medida para o seu processo
Informe sua temperatura, potência e vazão e o configurador dimensiona o equipamento da família correspondente.
Escolhido o fluido, falta o equipamento: veja a linha de termorreguladores industriais de água e óleo.
Uma plataforma, cinco famílias
Fabricamos as cinco famílias sobre a mesma plataforma SMART, com o mesmo sistema de controle: Água tanque aberto (≤90 °C), Água pressurizada direta (WDC) e indireta (WIC) (90–180 °C), Óleo tanque aberto (≤150 °C) e Óleo circuito fechado (≤300 °C).
Dúvidas habituais
Até que temperatura chega cada fluido?
Água: 90 °C em tanque aberto e até 180 °C pressurizada. Óleo: 150 °C em tanque aberto e até 300 °C em circuito fechado.
Por que a água precisa de pressão acima de 90 °C?
Porque à pressão atmosférica a água ferve a 100 °C. Pressurizando o circuito, ela se mantém líquida até 180 °C na família pressurizada.
Qual é a diferença entre WDC e WIC?
São as duas famílias de água pressurizada de acordo com o método de refrigeração: WDC (direta) e WIC (indireta).
Por que a água transfere mais calor?
Por seu maior calor específico (4,18 contra 2,0 kJ/kg·K) e maior coeficiente de transmissão.