Estudo de caso técnico · REV 01 06 . MAI . 2026
Unidades de Processo × 6
Torre de Resfriamento
Nota sobre este documento
Estudo de caso técnico baseado em consultoria real de engenharia hidráulica. Dados que identificariam o cliente foram anonimizados (segmento, modelo do equipamento de processo, localização). Parâmetros hidráulicos, especificações técnicas, modelos comerciais sugeridos e arquitetura da solução foram preservados integralmente para fins didáticos e de referência profissional.
01 — Sumário Executivo
Visão Geral do Sistema
Sistema de recirculação de água industrial em circuito fechado para resfriamento de seis unidades de processo (UP-01 a UP-06), com torre de resfriamento como dissipador térmico. Arquitetura projetada para resolver simultaneamente quatro restrições críticas: limite de pressão das unidades de processo (16,5 mca), perda de carga interna (10 mca), pressão necessária no topo da torre (6 mca) e descompasso de vazões entre unidades de processo (36 m³/h) e torre (70 m³/h).
Vazão Total Bomba Principal
70 m³/h
Vazão por Unidade de Processo
6 m³/h
Vazão Bypass
34 m³/h
Pressão Bomba Principal
14 mca
Pressão Booster (Cada)
6–7 mca
Setpoint Pressão Unid. Processo
12 mca
Setpoint PSV (Alívio)
15 mca
Pressão Limite Unid. Processo
16,5 mca
Decisão de arquitetura
Cada unidade de processo recebe três elementos de proteção e controle independentes: Bermad WW-772-U (controle ativo de vazão e pressão), PSV mecânica (alívio de segurança independente em caso de falha) e booster individual (resolve problemas de NPSH e elimina dependência de balanceamento perfeito do manifold de retorno).
02 — Topologia
Diagrama Hidráulico do Sistema
Representação esquemática (não em escala) do fluxo de água, equipamentos e instrumentação. Componentes numerados conforme legenda. Setas indicam direção do escoamento.
①
Registro Gaveta · isolamento manutenção
②
Filtro Y · malha 40 mesh
③
Manômetro · 0-25 mca, glicerina
④
Bermad WW-772-U · controle vazão + pressão
⑤
PSV mecânica · alívio em 15 mca
⑥
Unidade de Processo · 6 m³/h, ΔP 10 mca
⑦
Booster in-line · 6 m³/h × 7 mca
⑧
Válvula de Retenção · evita refluxo
⑨
Válvula de Balanceamento · bypass 34 m³/h
PI
Indicador de Pressão (manômetro)
Linhas em azul = água resfriada (saída da torre, sob pressão) · Linhas em laranja = retorno aquecido para torre · Linhas tracejadas em âmbar = alívio de segurança PSV.
03 — Especificação de Componentes
Equipamentos Principais
B-100
Bomba Principal Centrífuga × 1 unidade
Tipo
Centrífuga monobloco horizontal
Vazão de operação
70 m³/h
Head
14 mca
NPSHr
< 4 mca
Material corpo / rotor
Ferro fundido FC-200 / Bronze ou inox AISI 316
Vedação
Selo mecânico tipo cartucho
Acionamento
Motor WEG W22, IP55, classe F
Potência estimada
5,0 a 7,5 CV
Sugestões de modelo
KSB Megabloc 50-160 · Schneider BC-92S · Imbil INI 50-200
Válvula de Alívio Mecânica (Independente) × 6 unidades
Tipo
Válvula de alívio de mola, ângulo reto
Função
Proteção independente contra overpressure na unidade de processo — defesa em camadas
DN
15 ou 20
Setpoint de abertura
15 mca
Material corpo / mola
Bronze ou inox AISI 316 / Inox
Conexão
Rosca BSP, derivação T entre WW-772-U e unidade de processo
Descarga
Linha de retorno (não atmosfera)
Sugestões
Niagara · Crane Brasil série 9000 · Sirca · Spirax Sarco
BV-501
Válvula de Balanceamento do Bypass × 1 unidade
Tipo
Válvula de balanceamento estática com tomadas de pressão
DN
80
Vazão setpoint
34 m³/h
Função
Limitar vazão do bypass e equalizar pressão de junção com ramos das unidades de processo
Sugestões de modelo
TA-Hydronics STAF-SG DN80 · Caleffi 130 DN80
04 — Validação Hidráulica
Orçamento de Pressão
Distribuição da pressão ao longo do circuito, validando a viabilidade hidráulica em todos os pontos críticos.
Ponto do Sistema
Pressão (mca)
Validação
Bacia da torre (atmosfera)
0,0
Referência
Sucção bomba principal
~0 a -2
NPSHa OK
Descarga bomba principal
14,0
Projeto
Manifold de distribuição
13,5
Após perdas
Entrada da válvula WW-772-U
13,0
Após perdas no ramal
Saída da WW-772-U (= entrada da unidade de processo)
12,0
Setpoint da válvula
Pressão MÁXIMA admissível na unidade
16,5
margem 4,5 mca
Setpoint da PSV (alívio)
15,0
margem 1,5 mca abaixo limite
Saída da unidade de processo (após perda 10 mca)
2,0
NPSH+ no booster
Sucção do booster
2,0
NPSHa > NPSHr
Descarga do booster
8,0
Após elevação 6 mca
Manifold de retorno
7,0
Após perdas
Entrada topo da torre
6,0
atende requisito da torre
Margens de Segurança Validadas
Pressão de operação na unidade de processo (12 mca) tem margem de 4,5 mca abaixo do limite estrutural (16,5 mca). Setpoint da PSV (15 mca) garante atuação antes de atingir o limite, com margem adicional de 1,5 mca. Sistema opera com folga em todos os pontos críticos.
05 — Análise Operacional
Cenários e Resposta do Sistema
6 unidades operando (nominal)
Operação em condição de projeto. Todos os parâmetros nos setpoints. Bomba principal no BEP, boosters individuais idem. Vazão da torre = 70 m³/h, pressão de spray = 6 mca.
Operação parcial — 3 unidades ligadas
Bomba principal mantém vazão; pressão na descarga sobe ligeiramente. WW-772-U dos unidades ativas modula via piloto de pressão para manter 12 mca de saída. Bypass absorve excesso de vazão. Boosters dos unidades desligadas ficam parados (interlock).
Operação parcial — 1 unidade ligada
WW-772-U opera em modo predominante de pressão (limitando a 12 mca em vez de 6 m³/h). Booster da unidade ativa opera normalmente. Sistema permanece estável e dentro de limites.
Falha de 1 booster
1 unidade fora de operação; WW-772-U fecha por perda de demanda a jusante. Outras 5 unidades continuam operando normalmente. Sistema continua funcional.
Falha de 1 WW-772-U (travada aberta)
PSV mecânica abre em 15 mca, descarrega para linha de retorno, protege unidade de overpressure. Operador é alertado pelo manômetro da unidade. Defesa em camadas atua.
Surto de pressão na bomba principal
WW-772-U absorve o transitório via piloto de pressão (resposta hidráulica em milissegundos). PSV mecânica como segunda linha de defesa caso o piloto falhe. Dois mecanismos independentes garantem proteção.
Bomba principal parada (manutenção)
Sistema parado. Boosters individuais sem sucção. Interlock elétrico recomendado: boosters só podem ligar se a bomba principal estiver em operação e pressão de sucção positiva confirmada por pressostato.
06 — Estimativa de Investimento
Custo de Equipamentos
Valores indicativos para cotação preliminar · Não inclui tubulação, mão de obra e comissionamento
Item
Qtd
Unitário (R$)
Subtotal (R$)
Bomba principal centrífuga 70 m³/h × 14 mca
1
8.000–15.000
8.000–15.000
Booster in-line 6 m³/h × 7 mca
6
2.000–3.500
12.000–21.000
Bermad WW-772-U DN25/32
6
5.000–8.000
30.000–48.000
PSV mecânica DN15/20
6
500–800
3.000–4.800
Válvula balanceamento bypass DN80
1
1.500–2.500
1.500–2.500
Filtros Y, retenções, registros (≈30 un)
≈30
100–500
5.000–10.000
Manômetros (3 por unidade + 2 bomba)
20
80–150
1.600–3.000
Subtotal Equipamentos
—
—
R$ 61.100–104.300
07 — Para Fechamento do Projeto
Pendências e Próximas Etapas
Confirmar vazão real necessária da torre conforme datasheet do fabricante e bulbo úmido local (tipicamente 26–28 °C em regiões tropicais)
Comprimento exato da tubulação entre componentes para refinar perdas de carga (estimativa atual: 3 mca total)
Decisão sobre redundância da bomba principal (bomba reserva sim/não — recomendado para operação 24/7)
Material da tubulação existente ou planejada (PVC, aço carbono, inox AISI 304/316)
Tensão elétrica disponível e capacidade do quadro elétrico (380 V trifásico recomendado)
Layout vertical da instalação (cota da bacia, cota do topo da torre, cota das unidades de processo)
Definir necessidade de automação (interlock entre bomba principal e boosters, supervisório, alarmes)
Tratamento químico da água (biocida, antiespuma, anti-incrustante) — afeta especificação de materiais
Próximas Etapas
Cotação dos equipamentos com 3 fornecedores cada categoria
Memória de cálculo hidráulica detalhada com perdas reais da tubulação
Desenho isométrico para fabricação dos suportes e conexões
Plano de comissionamento: ordem de partida, ajuste das válvulas, calibração das PSVs, verificação de vazões
Manual operacional: procedimentos de partida, parada, manutenção preventiva e diagnóstico de falhas