# Torre de arrefecimento

> A água dos condensadores arrefecida ao deixar evaporar uma pequena parte

- Data: 1894
- Época: Era elétrica
- Domínio: [Energia e motores](https://lastcodex.org/pt/domains/energy/)
- Etapa: IV (Ciência e indústria)
- Dificuldade: 3/5
- URL: https://lastcodex.org/pt/inventions/cooling-tower/

Uma torre de arrefecimento arrefece a água morna que sai dos condensadores de uma central ou de uma fábrica deixando-a cair através de uma corrente de ar: uma pequena parte evapora-se e leva o calor. A água arrefecida volta ao condensador. Uma primeira torre de madeira com tiragem de chaminé, construída por Hans Joachim Balcke, foi ensaiada em Nuremberga em 1894, e a alta casca hiperboloide de betão veio dos Países Baixos durante a Primeira Guerra Mundial.

![Torre de arrefecimento · A água dos condensadores arrefecida ao deixar evaporar uma pequena parte](https://lastcodex.org/_astro/plate.BNtZOq5a_2kdcvg.webp)

## Legenda

1. Distribuição da água quente com bicos pulverizadores
2. Enchimento, onde a água cai através do ar que sobe
3. Entradas de ar entre os pilares
4. Bacia de água fria
5. Casca de betão armado

## O que é

Uma máquina ou turbina a vapor de condensação volta a transformar em água o vapor de escape num condensador, e o condensador precisa para isso de um caudal constante de água fria. Onde um rio ou um lago não a consegue fornecer toda, a instalação usa uma torre de arrefecimento: a água morna do condensador é bombeada para a torre e espalhada sobre um enchimento; cai através de uma corrente de ar e junta-se, já fria, numa bacia no fundo, de onde regressa ao condensador.

As grandes torres das centrais são cascas de betão armado, largas na base, mais estreitas acima e ligeiramente abertas no topo, assentes num anel de pilares esguios. Funcionam sem ventiladores: o ar sobe por elas sozinho. As torres mais pequenas de fábricas, hospitais e edifícios de escritórios são caixas onde ventiladores empurram o ar. Em ambos os casos, a maior parte do calor vai-se com o vapor de água que sobe do topo.

## Como funciona

![Uma torre de arrefecimento quadrada em forma de caixa, sem a parede da frente, com um ventilador numa chaminé curta no topo, aberturas com lâminas nos lados por onde o ar entra, um enchimento em grelha no meio e água a pingar para uma bacia por baixo](https://lastcodex.org/_astro/v3.BDIE4d5K_B2nBp.webp)
_Numa torre de tiragem mecânica, um ventilador no topo aspira o ar através da água que cai._

Para se evaporar, a água precisa de muito calor, e tira-o à água que fica. Uma torre de arrefecimento aproveita isto em grande escala. Bicos espalham a água morna sobre o enchimento, camadas de placas ou ripas que a dividem em películas finas e gotas para que a maior superfície possível encontre o ar. Nas torres em contracorrente o ar sobe contra a água que cai; nas de fluxo cruzado atravessa o enchimento de lado. Os separadores de gotas, filas de defletores acima dos bicos, retêm a maior parte das gotículas finas que o ar levaria.

Numa torre de tiragem natural, os pulverizadores e o enchimento ocupam apenas a parte mais baixa da casca, um pouco acima das entradas de ar, e o resto é uma chaminé vazia. O ar que passou pelo enchimento está mais quente e mais húmido do que o ar de fora, e por isso é mais leve. Sobe pela casca como o fumo numa chaminé e puxa ar fresco pelas aberturas da base. A dupla curvatura do hiperboloide dá rigidez à fina casca de betão contra o seu próprio peso e contra o vento, de modo que uma torre muito grande precisa de relativamente pouco material.

A água que se evapora deixa para trás os sais que nela estavam dissolvidos, e estes concentram-se mais a cada passagem pela torre. Para não formarem incrustações, despeja-se regularmente uma parte da água, a purga, e água de compensação substitui-a, juntamente com a que se evaporou e a que se perdeu em gotículas.

## Como fazer

![Uma garrafa grande de plástico transparente sem fundo, virada ao contrário sobre pedras num alguidar e cheia sem apertar com esfregões de plástico, um jarro a deitar água morna pela parte de cima, aberta, uma tampa com pequenos furos em baixo e um termómetro no alguidar](https://lastcodex.org/_astro/v2.CDxMguBk_Z1XG0Lx.webp)
_A água morna deitada numa garrafa com enchimento sai mais fresca em baixo._

Uma garrafa de plástico transparente e alguns esfregões de plástico bastam para uma maqueta que funciona. Peça a um adulto que corte o fundo de uma garrafa grande de plástico e que faça alguns furos pequenos na tampa. Ponha a garrafa virada ao contrário sobre três pedras num alguidar, para o ar poder entrar entre as pedras e o gargalo, e encha-a sem apertar com os esfregões. Encha um jarro com água morna da torneira, não mais quente do que a mão aguenta à vontade, e meça a sua temperatura.

Deite a água devagar sobre o enchimento e leia a temperatura da água do alguidar logo que o jarro fique vazio. Repita com a garrafa vazia e depois com o enchimento e uma pequena ventoinha a pilhas a soprar por baixo. Quanto maior a superfície por onde a água se espalha e quanto mais ar passa, mais fresca ela sai, e a diferença é maior num dia seco do que num dia húmido.

Aviso de segurança. Use apenas água morna, nunca água quente ou a ferver, para evitar queimaduras. Perto da água use apenas uma ventoinha a pilhas, nunca um aparelho ligado à corrente. A aresta cortada da garrafa pode ser afiada: deve ser um adulto a cortá-la e a cobri-la com fita-cola. A água morna parada pode criar Legionella, a bactéria que causa a doença dos legionários quando se respiram gotículas: não pulverize a água no ar, despeje o alguidar e a garrafa logo após o ensaio, passe-os por água e deixe tudo secar.

## História e evolução

Uma máquina a vapor de condensação precisa de muitíssima água de arrefecimento, e nem todas as fábricas e primeiras centrais elétricas tinham um rio à mão para a fornecer. O engenheiro alemão Hans Joachim Balcke foi o primeiro a arrefecer essa água numa torre que puxava o ar por tiragem de chaminé, e em 1894 fundou em Bochum uma empresa para a construir. Segundo o Polytechnisches Journal, a primeira dessas torres, toscamente construída em madeira, entrou em funcionamento de ensaio em 1894 no pátio da companhia elétrica Schuckert, em Nuremberga. Nas torres que a revista descrevia em 1897, a água morna entrava no alto de uma chaminé de madeira e caía sobre muitos tabuleiros de lâminas, enquanto o ar que ela aquecia subia e puxava ar frio por baixo.

![Um cilindro metálico rebitado, de pé sobre pernas curtas, aberto em cima e cortado para mostrar no interior telhas postas de cutelo em três tabuleiros perfurados, um tubo que alimenta um tubo perfurado atravessado no topo, a regar as telhas, um depósito de água em baixo, e um ventilador na base a soprar ar para cima](https://lastcodex.org/_astro/v1.DcUt6zmy_Z22wygu.webp)
_Uma torre da década de 1890: uma chaminé metálica cheia de telhas, onde um ventilador sopra ar para cima através da água que cai._

Em 1896, engenheiros americanos descreveram torres com ventilador. Na central elétrica Edison de Brooklyn, uma torre foi construída como uma alta chaminé metálica cheia de telhas. A água quente dos condensadores era espalhada no topo e escorria por entre as telhas, enquanto um ventilador colocado em baixo soprava ar para cima através delas. A água saía no fundo fria o suficiente para voltar aos condensadores, arrefecida sobretudo por evaporação.

Durante a Primeira Guerra Mundial, os engenheiros neerlandeses Frederik van Iterson e Gerard Kuypers patentearam uma torre de arrefecimento de betão armado cujas paredes se estreitavam para o meio e voltavam a abrir-se para o topo. Estas cascas, que puxam o ar sem ventiladores e precisam de pouco material para o seu tamanho, tornaram-se as torres de arrefecimento habituais das grandes centrais a carvão e nucleares. As torres de tiragem mecânica, com ventiladores, servem fábricas, refinarias e a climatização de grandes edifícios.

Como põem água morna em contacto com o ar e libertam gotículas finas, as torres de arrefecimento podem espalhar Legionella. Já se associaram surtos da doença dos legionários a torres, e a limpeza e desinfeção regulares, com separadores de gotas que retêm as gotículas, são o meio habitual de os prevenir.

## Dados essenciais

- Arrefecimento sobretudo por: Evaporação de uma pequena parte da água
- Primeira torre de tiragem de chaminé, em ensaio: Hans Joachim Balcke, Nuremberga, 1894
- Torre metálica com ventilador e enchimento de telhas: Central Edison, Brooklyn, já em 1896
- Hiperboloide de betão armado: Frederik van Iterson e Gerard Kuypers, Países Baixos, Primeira Guerra Mundial
- Dois tipos de tiragem: Natural, numa casca alta, ou mecânica, com ventiladores

## Requer

- [Máquina a vapor](https://lastcodex.org/pt/inventions/steam-engine/): O calor transformado em movimento (1712)
- [Bomba de pistão](https://lastcodex.org/pt/inventions/piston-pump/): A água elevada por pistão e válvulas (c. 270 a.C.)
- [Aço](https://lastcodex.org/pt/inventions/steel/): Ferro com a dose certa de carbono (c. 1.000 a.C.)
- [Betão armado](https://lastcodex.org/pt/inventions/reinforced-concrete/): Aço à tração, betão à compressão (c. 1848)

## Fontes

- [Kaminkühleranlage, System „Balcke“ (Polytechnisches Journal 306, 1897, p. 11)](https://dingler.bbaw.de/articles/ar306005.html), Polytechnisches Journal, via Dingler Online, Berlin-Brandenburg Academy of Sciences
- [Balcke, Hans Joachim](https://www.deutsche-biographie.de/sfz1920.html), F. Hendrichs, Neue Deutsche Biographie 1 (1953)
- [Cooling towers: a clever, simple, but very valuable Yankee device, Abbeville Press and Banner, 19 August 1896](https://historicnewspapers.sc.edu/lccn/sn84026853/1896-08-19/ed-1/seq-8/), University of South Carolina Libraries, Historic Newspapers
- [Discussion of Mr. Henrich's paper on a water-cooling apparatus (W. C. Brown), Transactions of the AIME, 1896](https://onemine.org/documents/atlanta-ga-paper-discussion-of-mr-henrich-apos-s-paper-on-a-water-cooling-apparatus-see-p-43-), American Institute of Mining Engineers, via OneMine
- [GB 108863 A: Improved construction of cooling towers of reinforced concrete](https://patents.google.com/patent/GB108863A/en), Google Patents
- [Cooling tower design and construction](https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/Cooling_tower_design_and_construction), Designing Buildings
- [Why are cooling towers shaped like that?](https://practical.engineering/blog/2024/11/5/why-are-cooling-towers-shaped-like-that), Practical Engineering
- [Natural draft cooling towers explained](https://savree.com/en/encyclopedia/natural-draft-cooling-tower), saVRee
- [Why are cooling towers shaped that way?](https://www.scienceabc.com/pure-sciences/why-cooling-towers-are-shaped-that-way.html), ScienceABC
- [WaterSense at Work, section 6.3: Cooling towers](https://www.epa.gov/system/files/documents/2023-05/ws-commercial-watersense-at-work_Section_6.3_Cooling_Towers.pdf), U.S. Environmental Protection Agency
- [Cooling towers: understanding key components of cooling towers and how to improve water efficiency](https://www.energy.gov/femp/articles/cooling-towers-understanding-key-components-cooling-towers-and-how-improve-water), U.S. Department of Energy, Federal Energy Management Program
- [Legionellosis](https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/legionellosis), World Health Organization
- [Legionella and Legionnaires' disease: cooling towers and evaporative condensers](https://www.hse.gov.uk/legionnaires/cooling-towers.htm), Health and Safety Executive
- [What is Legionnaires' disease](https://www.hse.gov.uk/legionnaires/what-is.htm), Health and Safety Executive
- [US 4,720,358: Zoned hot water distribution system for counterflow towers (1988)](https://patents.google.com/patent/US4720358A/en), Marley Cooling Tower Co., United States Patent and Trademark Office

Factos verificados em 2026-10-19.

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