Brasil Reef - Fórum de Aquário - Aquarismo - Marinho, Corais e Água Doce

Pessoal, boa noite.

Estou montando um reef de 440 litros líquidos (Display + Sump) e resolvi fazer um chiller DIY para controlar a temperatura da água. Pesquisei um pouco e vi que os chillers comerciais utilizam um tubo de cobre enrolado no tubo por onde passa a água do reef. Termodinamicamente essa solução não é eficiente, e acredito que ela é usada por que é compacta.
Como eu tenho um espaço ao lado do meu tanque, resolvi fazer um trocador de calor casca e tubo. Nesse meu trocador a água do tanque vai passar por dentro de um tubo de titânio, que fica dentro de um tubo mais grosso de PVC por onde passa água gelada. A troca de calor acontecerá pela parede do tubo de titânio, pois o calor da água "quente" do tanque (25°C) será transferido para a água fria (5°C) que estará passando entre o tubo de titânio e o tubo de PVC. .

O sentido do fluxo da água do reef dentro do tubo de titânio será contrário ao sentido do fluxo da água no tubo de PVC. .

Enfim pessoal, por favor critiquem, elogiem, xinguem, dêem sugestões, me chamem de maluco,.... Quero saber a opinião de vocês.
Segue a lista de peças:
4 segmentos de tubo de titânio de 32 mm de diâmetro,350 mm de comprimento e 0,9 mm de parede.
1,5 m de tubo de PVC 100 mm
4 Tê de redução 100 mm para 50 mm
4 Caps de 100 mm
4 flanges 32 mm para 1" (daqueles usados em saída de caixa dágua)
2 luvas soldáveis de 32 mm
4 reduções de 50 mm para 40 mm
8 O rings de 100 mm
4 O rings de 50 mm
Cola para tubos de PVC
Silicone sem antimofo



1° passo – Furar o cap com uma serra copo para passar o flange.
2° passo – Montar o flange no cap furado, com o lado liso de 32 mm virado para dentro do cap e a rosca de 1” virada para fora. O flange vem com uma vedação de borracha, mas eu adicionei silicone para garantir a vedação.



3° passo – Montar o tubo de titânio no lado liso de 32 mm do flange. Nessa vedação eu usei cola para tubos de PVC.



4° passo – Montar Tê de redução 100 mm para 50 mm no conjunto montado anteriormente. Utilizei 1 oring de 100 mm e cola para tubos de PVC para vedar.



5° passo – Repetir os passo de 1 a 4 para montar 4 conjuntos ao todo.



Essa é uma imagem antes do fechamento da primeira metade do trocador.

6 ° passo – Montar o tubo de PVC de 100 mm no 1° Tê de redução.

7° passo – Marcar o comprimento do corte do tubo de 100 mm. Atenção nessa etapa, pois o tamanho do tubo de 100 mm deve ser suficiente para encaixar nos dois Tê’s das extremidades e permitir que os flanges fixados nos caps fiquem expostos.



Essa imagem mostra a primeira metade do trocador de calor pronta (parte de cima), e a segunda metade aguardando para ser montada.
Por enquanto parei por aqui pessoal, assim que eu avançar mais posto mais fotos e detalhes. Por favor critiquem.

Muito bom Leonardo, o que voce está fazendo é basicamente o que existe para comprar , é bem eficiente só que custa uma grana preta



Minha sugestão é que para melhorar a eficiencia voce precisa ter um fluxo turbulento dentro do tubo de PVC. Pode-se usar aquelas espirais de organizar fios para causar esta turbulencia e vai melhorar muito a troca de calor entre o tubo de titanio e a água em volta.

tenho apenas dúvida se a cola de PVC vai manter a estanqueidade entre o titánio e o PVC, até onde sei, em pouco tempo a cola vai desgrudar do PVC. Recomendo que voce por cima da cola de PVC passe cola de silicone para garantir esta vedação.

No aguardo de mais fotos, boa sorte com o projeto, está indo por um bom caminho na minha opinião.

como vc vai gelar a água dentro do pvc?

Excelente projeto só tenho algumas duvidas e se permite algumas observação .

1º O movimento turbulento ajuda bastante a troca de calor mas não basta ter turbulência externa , o ideal é que ambos sejam turbulentos , se não me engano o número de reynolds deve ser maior 10.000 .
2º A área de contato entre a água fria e a quente deve ser a maior possivel , colocar uns trecos desse tipo no cano de Titânio também deve melhorar bastante a eficiência .

3º Um isolamento térmico externo no tubo de pvc pode ajudar a evitar que a água fria acabe absorvendo calor externo .

Agora a duvida .
De onde vc vai tirar essa água a 5ºC ?

Pessoal, boa tarde.
Márcio,
Obrigado pela dica com a cola, vou reforçar a vedação com o silicone.
Matias e Luiz,
Para gelar a água a 5°C estou pensando em montar um sisteminha de refrigeração tipo os que são usados em bebedouros industriais, que utilizam uma serpentina de inox dentro do reservatório de água. Por essa serpentina de inox passa o gás refrigerante do sistema de refrigeração.
Calculei o Reynolds dos dois fluxos, dentro do tubo de titânio será de 21930 (bomba de 1500 lt/h) e no tubo de PVC será de 11638,66 (bomba de 2500 lt/h).
Como isolamento térmico vou instalar o trocador de calor na base do móvel do meu aquário, todo fechado dentro da madeira, e preencher o espaço vazio entre os tubos e a madeira com aquele produto usado em refrigeradores (dois líquidos que quando misturados reajem e expandem, formando uma estrutura porosa). O que vocês acham?
Obrigado pelos comentários!!!

Eu acho que vai ficar ótimo mas tenho mais uma duvida .
Já que vai fazer a serpentina de inox para gerar a água até 5ºC pq não faz essa serpentina de 306L e coloca direto na água do tanque ?

Luiz, boa tarde.
Não coloco a serpentina de inox direto no tanque por alguns motivos:
1 - Falta de espaço no meu sump para a bendita serpentina.
2 - Teria que colocar o sistema de refrigeração (compressor, radiador, ventuinha, contatores elétricos,...) dentro do móvel, para que o tubo de inox não absorvesse calor do ambiente, mas eu não tenho esse espaço dentro do móvel. Além disso a maresia iria corroer os componentes citados acima.
3 - Li em algum lugar que mesmo o inox 316L se corroi com o tempo em contato com água salgada. Preferi deixar somente o titânio em contato com a água do tanque.
4 - Vou aproveitar o móvel onde vou fazer o gabinete do sistema de refrigeração para alojar também o painel elétrico de controle do tanque.
Obrigado pela pergunta.

Inox nao aguenta...
eu ja tive dois chillers com inox e os dois me deram dores de cabeça com o passar do tempo
o ultimo eu perdi tudo que tinha no tanque...

chiller so com titanio mesmo , inox com inox fica porco

Marco Ferro escreveu:chiller so com titanio mesmo , inox com inox fica porco

Marco o inox é apenas para gelar a água doce que gela o titanio que gela a água salgada, o inox nunca entraria em contato com a água salgada.

Pessoal, boa noite.
Esse final de semana trabalhei mais um pouco no meu trocador de calor casca e tubo. Seguem mais algumas fotos.



Tá quase acabado, só não finalizei hoje porque esqueci de comprar uma união flange de 1", que vai unir os dois joelhos da foto abaixo.



Esse aí é o tanque que esse trocador vai controlar, 1,3 X 0,6 X 0,6 m, 468 lts brutos.

.

Marco, o Matias está certo. No gabinete que vou fazer para alojar o sistema de refrigeração vai ter um reservatório para 90 lts de água doce, onde ficará a serpentina de inox. Essa água será gelada a 5° C e bombeada para o trocador das fotos acima, entrando por um dos tês de redução e passando do lado externo do tubo de titânio. A água do tanque entrará no trocador pela conexão roscada de 1", e passará por dentro do tubo de titânio. A água do tanque nunca entrará em contato com a serpentina de inox.

Obrigado pelos comentários!!!

Marco Ferro escreveu:Inox nao aguenta...
eu ja tive dois chillers com inox e os dois me deram dores de cabeça com o passar do tempo
o ultimo eu perdi tudo que tinha no tanque...

chiller so com titanio mesmo , inox com inox fica porco

Eu já falei uma vez e vou falar novamente
É possível que tenha tido problema com cavitação , com incrustação ou seja lá oq for mas nunca terá corrosão no 316L na água salgada .

Pessoal, boa tarde.
Ontem fiz um teste de estanqueidade do meu trocador de calor, e infelizmente uma das conexões vazou ...
Esse vazamento iria permitir que água do reservatório de água fria entrasse no aquário, alterando os parâmetros , terei que desmontar metade do trocador para refazer essa vedação. Assim que tiver feito isso (no feriado resolvo!!) continuo as postagens.

so uma duvida, não ficaria mais compacto e eficiente enrolar uma serpentina de cobre em volta dessa de titanio isolando termicamente depois???

Alex, boa tarde.
O trocador de calor casca e tubo é o mais eficiente, porque toda a área de troca do tubo de titânio será aproveitada. Acredito que os chillers industrializados usam a solução de enrolar o tubo de cobre no tubo de titânio para fazer o sistema ficar compacto, em detrimento da eficiência. Dessa forma, o calor tem que atravessar a parede do tubo de cobre e a parede do tubo de titânio, sendo que essa troca existe somente onde o tubo de cobre encosta no tubo de titânio.
Concordo que fica mais compacto, mas não fica mais eficiente.
Obrigado pela pergunta!

Sim mas a perca com a serpentina de inox é muito grande tambem, o ideal nao seria fazer enrolando a serpentina de cobre no titanio e enchendo com fluido anticongelante?

Leonardo Amorim escreveu:Alex, boa tarde.
O trocador de calor casca e tubo é o mais eficiente, porque toda a área de troca do tubo de titânio será aproveitada. Acredito que os chillers industrializados usam a solução de enrolar o tubo de cobre no tubo de titânio para fazer o sistema ficar compacto, em detrimento da eficiência. Dessa forma, o calor tem que atravessar a parede do tubo de cobre e a parede do tubo de titânio, sendo que essa troca existe somente onde o tubo de cobre encosta no tubo de titânio.
Concordo que fica mais compacto, mas não fica mais eficiente.
Obrigado pela pergunta!

Exatamente, lá fora a maioria usa trocador com a água. e são relativamente compactos da mesma forma pois, usam aquela peça que postei algumas mensagens acima, meu chiller de 1 HP que tive quando morei nos EUA era do tamanho de um chillher gelaqua de 1HP e tinha este trocador de casca de tubo e era muito mais eficiente que o gelaqua que tive aqui, nem se compara a diferença que dá isso que voce está fazendo em comparação a enrolar a serpentina, algo de extrema ineficiência que só nós mesmo para aceitar isso em um chiller comercial aqui no Brasil.

Luiz Gomes Filho escreveu:

Marco Ferro escreveu:Inox nao aguenta...
eu ja tive dois chillers com inox e os dois me deram dores de cabeça com o passar do tempo
o ultimo eu perdi tudo que tinha no tanque...

chiller so com titanio mesmo , inox com inox fica porco

Eu já falei uma vez e vou falar novamente
É possível que tenha tido problema com cavitação , com incrustação ou seja lá oq for mas nunca terá corrosão no 316L na água salgada .

O problema que eu tive foi corrosão , porque ou como eu nao sei te dizer...
mas o tubo furou bem na entrada da agua pra dentro da serpentina , furou vazou gaz, oleo e tudo que voce imaginar no reef
agua salgada so titanio nao adianta inventar historia de 316l pq nao rola ,
ahhh so mais uma coisa , ta nervoso vai pescar rsrsrs

Matias entendi , a agua gela pela inox e depois vai pro titanio... bem bacana isso

Marcio e se for feito como eu falei nao fica melhor?? ao inves de usar uma serpentina de inox para resfriar agua usar uma de cobre para resfriar fluido especifico (que nao ataque o cobre, oleo, fluido de radiador sei la) nesse mesmo esquema so mudando a serpentina de aço para cobre e a agua para fluido anticongelante entende?

Alex, bom dia.
Cheguei a pensar nessa hipótese, utilizar uma serpentina de cobre para gelar a água ou fluido que vai passar por fora do tubo de titânio, mas depois do teste que fiz no final de semana passado fiquei com medo de acontecer um vazamento e contaminar o tanque com cobre ou com o fluido anti congelamento...
Por isso decidi usar agua normal gelada por serpentina de inox, pois se com o tempo ocorrerem vazamentos, o impacto no tanque será menor (redução da salinidade) e mais fácil de identificar e corrigir.
Dei uma olhada em um bebedouro industrial e é exatamente essa a solução utilizada para gelar água para consumo humano, um tanque isolado termicamente com serpentina de inox.

Marco Ferro escreveu:
O problema que eu tive foi corrosão , porque ou como eu nao sei te dizer...
mas o tubo furou bem na entrada da agua pra dentro da serpentina ,

O problema que voce teve foi corrosão por eletrolise, sempre se deve proteger os primeiros 5cm para dentro e para fora da água, isso evita essa corrosão que é muito mais acelerada do que outras formas de corrosão.