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Água com glicol: concentração e efeito no circuito

Escolha o glicol e a menor temperatura que o circuito pode ver. A página indica a concentração com margem de segurança, as propriedades da solução e quanto a vazão, a perda de carga e a potência da bomba aumentam em relação à água.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Pré-dimensionamento
Glicol e proteção contra congelamento
Circuito
Bombeamento

Propriedades típicas de glicóis inibidos comerciais (Dow), por % em volume; a página também mostra a % em massa.

—Concentração de glicol recomendada
—

Ponto de congelamento conforme a concentração

Etilenoglicol e propilenoglicol inibidos, em % do volume da solução.

Toque no gráfico para ver os valores.

O que muda em relação à água

Mesma carga térmica e mesma diferença de temperatura; 100% = valor com água.

Toque no gráfico para ver os valores.

Propriedades da solução conforme a temperatura

Próximo passo

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O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. O relatório completo traz também os gráficos e as interpretações, em cores. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Concentração: menor % em volume com Tcong ≤ Tmín − margem (interpolação na tabela de congelamento), e no mínimo a concentração do inibidor
Vazão: V = Q ÷ (ρ · cp · ΔT); razão de vazões: Vg ÷ Va = (ρ cp)água ÷ (ρ cp)glicol
Altura com glicol: Hg = Ha · (fg · ug²) ÷ (fa · ua²), com f de Colebrook no tubo principal (Re = ρ u D ÷ μ)
Potência: P = ρ · g · V · H ÷ η; capacidade com a vazão da água: Q′ = Q · (ρ cp)glicol ÷ (ρ cp)água
Propriedades: interpolação linear em T e na concentração (ρ, cp) e em ln μ contra 1/T (viscosidade); água pela IAPWS

Hipóteses e limites

  • Propriedades típicas de glicóis inibidos comerciais (tabelas Dow por % em volume); glicol de outro fabricante ou não inibido pode diferir alguns por cento. Fora da faixa tabelada, a página extrapola.
  • A correção de atrito usa um tubo representativo e aplica a mesma razão à altura total do circuito, inclusive a serpentinas e trocadores; é uma estimativa.
  • Com água a comparação usa a mesma temperatura média, com mínimo de 4 °C. O ponto de congelamento é o início da formação de cristais; a proteção contra ruptura exige menos glicol, mas não permite bombear.

Normas e documentos técnicos

  • ASHRAE Handbook — Fundamentals, chapter “Physical Properties of Secondary Coolants (Brines)”
  • Dow, Engineering and Operating Guide for DOWTHERM SR-1 and DOWTHERM 4000 Inhibited Ethylene Glycol-based Heat Transfer Fluids
  • Dow, Engineering and Operating Guide for DOWFROST and DOWFROST HD Inhibited Propylene Glycol-based Heat Transfer Fluids
  • ASHRAE Handbook — HVAC Systems and Equipment, chapter on hydronic heating and cooling (antifreeze solutions)
  • Melinder, Å. Properties of Secondary Working Fluids for Indirect Systems, IIR, 2010

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-26 e ABNT NBR 14725: classificação, rotulagem e ficha com dados de segurança (FDS) de produtos químicos como o etilenoglicol
  • Portaria GM/MS nº 888/2021 (potabilidade da água): separação entre circuitos com glicol e a rede de água potável
  • ABNT NBR 16401: instalações de ar-condicionado — sistemas centrais e unitários

Perguntas frequentes

Quanto glicol devo colocar na água?

O suficiente para a solução congelar alguns graus abaixo da menor temperatura que o circuito pode ver. No exemplo, para uma mínima de −10 °C com 3 K de margem, o etilenoglicol precisa de 26% em volume (28% em massa), que congela a −13 °C. Glicol a mais que o necessário só aumenta viscosidade, consumo da bomba e custo.

Etilenoglicol ou propilenoglicol?

O etilenoglicol transfere calor melhor e é menos viscoso, mas é tóxico; o propilenoglicol é o indicado onde pode haver contato com alimentos, bebidas ou água potável. Para a mesma proteção, o propilenoglicol pede um pouco mais de concentração (29,8% contra 26% no exemplo) e gasta mais energia de bombeamento. Nos dois casos use glicol industrial inibido, nunca anticongelante automotivo.

Por que a vazão e a potência da bomba aumentam?

A solução tem calor específico menor que o da água, então cada metro cúbico leva menos calor e é preciso mais vazão para a mesma carga: no exemplo, 65,4 m³/h em vez de 60,1. Ela também é cerca de duas vezes mais viscosa no frio, o que aumenta o atrito. O resultado é 30% a mais de altura e 47% a mais de potência na bomba, cerca de R$ 9 mil por ano no exemplo.

O que acontece se eu só adicionar glicol a um sistema de água existente?

Se a vazão continuar a mesma, a capacidade de levar calor cai pelo menos 8% no exemplo, e serpentinas e trocadores também rendem menos. A bomba antiga ainda pode entregar menos vazão por causa da perda maior. Verifique a bomba, os trocadores e o tanque de expansão antes de trocar o fluido.

Existe concentração mínima de glicol?

Sim. Abaixo de cerca de 25% a 30% em volume, os inibidores de corrosão ficam diluídos demais e a solução pode até favorecer o crescimento de bactérias; por isso a página usa 25% como mínimo padrão. Confira o valor exato na ficha do produto escolhido.

De onde vêm as propriedades e quais são os limites?

São valores típicos de glicóis inibidos comerciais, de tabelas de fabricante, interpolados por temperatura e concentração; acima de 50% e fora da faixa tabelada são extrapolados. Produtos de outros fabricantes podem diferir alguns por cento. A correção de atrito usa um tubo representativo e é uma estimativa para o circuito todo.

Como verificar a concentração no sistema?

Com um refratômetro próprio para glicol ou medindo a densidade e comparando com a tabela do fabricante. Uma análise anual do fluido (concentração, pH e reserva de inibidor) é recomendada, porque a reposição com água pura dilui o glicol com o tempo.