221431438 apostila nr 13 vasos pressao completa 1

Esta apostila composta por mdulos.

Cada modulo apresentado com mais detalhes e informaes nos anexos deste curso, para melhor fixao e compreenso do contedo.

Com base nesta apostila e no material de apoio devero ser feitos por voc os exerccios de fixao.

Bons estudos!

MDULO 1 TRANSMISSO DE CALOR

TERMOMETRIA, CALOMETRIA E TRANSMISSO DE CALOR

Este mdulo de Termologia destinado a alunos do Curso de Formao de Operadores da NR 13 Vasos de Presso e tem como objetivo capacit-los a analisar e interpretar os fenmenos fsicos relacionados a Temperatura, Calor, Princpios e Processos de transmisso do calor, relacionando-os com exemplos de vaso de prresso citados.

As noes de quente e frio so intuitivas e dependem de vrios fatores inerentes ao observador e ao objeto observado. Atravs do tato, podemos distinguir um corpo quente de um corpo frio, porm com este mtodo de avaliao no podemos determinar a temperatura de um corpo, pois a sensao trmica pode ser diferente de uma pessoa para outra. Trataremos, inicialmente, do conceito de temperatura.

Ao analisarmos microscopicamente um corpo, podemos perceber que seu estado trmico est intimamente relacionado com o estado de agitao de suas partculas, ou seja, esta torna-se mais acentuada medida que o corpo vai sendo aquecido, ou diminui medida que o corpo vai sendo resfriado. Com base nessa observao, podemos definir:

Temperatura uma grandeza fsica utilizada para avaliar o estado de agitao das partculas de um corpo, caracterizando o seu estado trmico.

Conseqentemente, quando dizemos que um corpo A encontra-se a uma temperature maior que a de um corpo B, em verdade estamos afirmando que o nvel de agitao das partculas de A maior que de B. A avaliao da temperatura de um corpo realizada por um instrumento de medida chamado de Termmetro.

De um modo geral, quando a temperature de um corpo aumenta, suas dimenses aumentam e o fenmeno denominado de dilatao trmica, ocorrendo a contrao trmica quando a sua temperatura diminui. Podemos entender melhor a dilatao trmica dividindo-a em:

Dilatao linear: trata-se do aumento de comprimento caracterstico dos corpos. Com o aquecimento, o comprimento de um cabo de ao aumenta, o dimetro de uma tubulao aumenta, o comprimento de um trilho de trem aumenta, etc.

Dilatao superficial: trata-se do aumento da rea de superfcie caracterstica dos corpos. Com o aquecimento, a rea de uma chapa metlica aumenta, a rea da seco de um cabo de ao aumenta, etc.

Treinamento de Segurana na Operao de Unidades de Processos 1

NR 13 - Vasos de Presso

Dilatao volumtrica: trata-se do aumento de volume dos corpos. Com o aquecimento, o volume de um parafuso aumenta, o volume de petrleo aumenta, o volume de um gs aumenta, etc.

FORMAS DE CALOR

A quantidade de energia trmica recebida ou perdida por um corpo pode provocar uma variao de temperatura ou uma mudana de fase (estado de agregao molecular). Se ocorrer variao de temperatura, o calor responsvel por isso chamar-se- calor sensvel. Se ocorrer mudana de fase, o calor chamar-se- calor latente.

Processos de mudana:

Fuso: passagem de slido para lquido; Solidificao: passagem de lquido para slido;

Vaporizao: passagem de lquido para vapor;

Condensao: passagem de vapor para lquido;

Sublimao: passagem de slido para vapor ou vapor para slido (cristalizao).

LEIS GERAIS DE MUDANA

Se a presso for mantida constante, durante a mudana de fase, a temperature se mantm constante.



Para uma dada presso, cada substncia tem a sua temperatura de mudana de fase perfeitamente definida.

Variando a presso, as temperaturas de mudana de fase tambm variam.

A transmisso do calor pode ocorrer de trs formas distintas: conduo, conveco e irradiao.

Segurando uma barra de metal que tem uma extremidade sobre uma chama, rapidamente o calor transmitido para a mo. Por outro lado, h materiais nos quais o calor se propaga muito lentamente. Tais materiais so chamados isolantes. Como exemplo, podemos citar a borracha, a l, o isopor e o amianto.

A conveco trmica o processo de transmisso do calor de um local para o outro pelo deslocamento de matria. Podemos citar dois exemplos: o forno de ar quente e o aquecedor de gua quente. Se o material aquecido for forado a se mover por intermdio de uma bomba, o processo chamado conveco forada; se o faz por causa de diferenas de densidade, chamado de conveco natural. Todos os corpos emitem ondas eletromagnticas, cuja intensidade aumenta com a temperatura. Essas ondas propagam-se no vcuo e dessa maneira que a luz e o calor so transmitidos do Sol at a Terra. Entre as ondas eletromagnticas, as principais responsveis pela transmisso do calor so as ondas de infravermelho. Quando chegamos perto de uma fogueira, uma lmpada incandescente ou um aquecedor eltrico, sentimos o calor emitido por essas fontes. Uma parcela desse calor pode vir por conduo atravs do ar. Porm, essa parcela pequena, pois o ar mau condutor de calor. Na realidade, a maior parte do calor que recebemos dessa fontes vem por irradiao de ondas eletromagnticas. De modo semelhante ao que acontece com a luz, as ondas de calor podem ser refletidas por superfcies metlicas. por esse motive que a parte interior de uma garrafa trmica tem paredes espelhadas, para impedir a passage de calor por irradiao.

Sendo assim, podemos definir irradiao:

Irradiao trmica um processo de transmisso do calor por meio de ondas eletromagnticas, predominando entre elas, as radiaes infravermelhas (ondas de calor).

Vcuos denominados parciais so comumente encontrados em nosso dia-a-dia, como em latas contendo alimentos, em embalagens plsticas de alimentos, entre as paredes de uma garrafa trmica, em um tubo de raios catdicos de uma televiso etc.

Existem vrios tipos de bombas de vcuo na indstria e alguns tipos chegam at mesmo a ser comercializados em lojas. Dependendo do vcuo que se quer obter, podemos usar vrias bombas, que vo desde uma simples aspirao de ar para nossos pulmes, por exemplo, ao esvaziar uma bexiga e criar vcuo em seu interior, at bombas como a de sorpo, aroots, a turbo molecular, a bomba de difuso, a de sublimao, a inica e a criognica, apresentadas aqui numa ordem crescente de poder de criao de vcuo.

MODULO 2 - TROCADORES DE CALOR



A operao de troca trmica efetuada em equipamentos denominados genericamente de trocadores de calor. Esta operao bastante abrangente e vamos nos restringir troca trmica entre dois fluidos.

Assim sendo, podemos resumir dizendo:

Trocador de calor o dispositivo que efetua a transferncia de calor de um fluido para outro.

A transferncia de calor pode se efetuar de quatro maneiras diferentes: pela mistura dos fluidos; pelo contato entre os fluidos; com armazenagem intermediria; atravs de uma parede que separa os fluidos quente e frio.

TROCA DE CALOR PELA MISTURA DOS FLUDOS

Um fluido frio em um fluido quente se misturam num recipiente, atingindo uma temperatura final comum: troca de calor sensvel; desuperaquecedores de caldeira (desuperheater); condensadores de contato direto (direct contact condenser); aquecedores da gua de alimentao em ciclos de potncia regenerativos;

Troca Trmica por Contato entre os Fluidos

Resfriamento da gua torres de resfriamento (cooling tower). O ar aquecido e umidificado em contato com um spray de gua fria.

Resfriamento e desumidificao de ar (spray dehumidifier). Ar quente e mido resfriado e desumidificado em contato com spray de gua fria.

Resfriamento e umidificao da ar (Air washer). Ar seco e quente, como o existente em climas desrticos, resfriado e umidificado.

Troca trmica atravs de uma parede que separa os fluidos

Neste tipo de trocador, um fluido separado do outro por uma parede, atravs da qual passa o calor. Este tipo compreende basicamente os recuperadores, alm dos trocadores de calor com leito fluidizado. Neste ltimo, uma das superfcies da parede est em contato com um leito de partculas slidas fluidizadas, como a areia por exemplo. Coeficiente de pelcula bastante elevados so obtidos do lado do leito fluidizado.

Eles podem ser classificados quanto :

Utilizao: permutadores; resfriadores / aquecedores; condensadores; evaporadores; vaporizadores



Construo: trocadores tipo tubo duplo; trocadores tipo casco e tubo; trocadores de calor de placas; trocadores de calor com superficies estendidas; trocador de calor de placas espiraladas; trocador de calor de lamelas; vasos encamisados; serpentinas; caixas resfriadoras; resfriadores tipo trombone; trocadores tipo baioneta; trocador de filme descendente; tubos de calor.

Incrustaes

Existe uma especial ateno, em toda indstria que dispe de caldeiras de mdia e alta presso, quanto presena de sais dissolvidos nagua, isto porque eles afetam indesejavelmente as caldeiras, provocando incrustaes nas paredes internas dos tubos de circulao de gua.

As incrustaes so causadas pelo calor aplicado (queima de combustvel), que pode decompor certas substncias dissolvidas na gua formando produtos insolveis e aderentes ou diminuir a solubilidade de outras substncias, provocando sua cristalizao sobre a superfcie do metal. A condutibilidade trmica dessas incrustaes geralmente muito baixa e estudos comprovam que, em alguns casos, uma incrustao com apenas 0,1 mm de espessura, poderia causar um perigoso aumento de temperatura do metal dos tubos.

Sistemas de Unidades

As dimenses fundamentais so quatro : tempo, comprimento, massa e temperatura. Unidades so meios de expressar numericamente as dimenses. Apesar de ter sido adotado internacionalmente o sistema mtrico de unidades denominado sistema internacional (S.I.), o sistema ingls e o sistema prtico mtrico ainda so amplamente utilizados em todo o mundo. Na tabela abaixo esto as unidades fundamentais para os trs sistemas citados :

SISTEMA TEMPO, t COMPRIMENTO,L MASSA ,m TEMPERATURAS.I. segundo,s metro,m quilograma,kg Kelvin,kINGLS segundo,s p,ft libra-massa,lb

Farenheit,o

F MTRICO segundo,s metro,m quilograma,kg

celsius,o

C

Unidades derivadas mais importantes para a transferncia de calor, mostradas na prxima tabela, so obtidas por meio de definies relacionadas a leis ou fenmenos fsicos :

Lei de Newton : Fora igual ao produto de massa por acelerao ( F = m.a ), ento :

1 Newton ( N ) a fora que acelera a massa de 1 Kg a 1 m/s2

Trabalho ( Energia ) tem as dimenses do produto da fora pela distncia ( = F.x ), ento :

1 Joule ( J ) a energia dispendida por uma fora de 1 N em 1 m

Potncia tem dimenso de trabalho na unidade de tempo ( P = / t ), ento :

1 Watt ( W ) a potncia dissipada por uma fora de 1 J em 1 s Unidades derivadas dos sistemas de unidades mais comuns

SISTEMA FORA,F ENEGIA,E POTNCIA,P



S.I. Newton,N Joule,J Watt,WINGLS libra-fora,lbf lbf-ft (Btu) Btu/hMTRICO kilograma-fora,kgf kgm (kcal) kcal/h

As unidades mais usuais de energia ( Btu e Kcal ) so baseadas em fenmenos trmicos, e definidas como :

Btu a energia requerida na forma de calor para elevar a temperatura de 1lb de gua de

67,5 o

F a 68,5 o

F Kcal a energia requerida na forma de calor para elevar a temperatura de 1kg de gua de

14,5 o

F a 15,5 o

F

Em relao ao calor transferido, as seguintes unidades que so, em geral, utilizadas :

&q - fluxo de calor transferido (potncia) : W, Btu/h, Kcal/h

Q- quantidade de calor transferido (energia) : J, Btu, Kcal

MODULO 3 - TERMODINMICA

A termodinmica a parte da fsica que trata da transformao da energia trmica em energia mecnica e vice-versa. Seus princpios dizem respeito a alguns sistemas bem definidos, normalmente uma quantidade de matria. Um sistema termodinmico aquele que pode interagir com a sua vizinhana, pelo menos de duas maneiras. Uma delas , necessariamente, transferncia de calor. Um exemplo usual a quantidade de gs contida num cilindro com um pisto. A energia pode ser fornecida a este sistema por conduo de calor, mas tambm possvel realizar trabalho mecnico sobre ele, pois o pisto exerce uma fora que pode mover o seu ponto de aplicao.

O funcionamento de uma mquina trmica est associado presena de uma fonte quente (que fornece calor ao sistema), presena de uma fonte fria (que retira calor do sistema) e realizao de trabalho.

Em mquinas trmicas, uma certa quantidade de matria sofre vrios processos trmicos e mecnicos, como a adio ou a subtrao de calor, expanso, compresso e mudana de fase. Este material chamado substncia de trabalho da mquina. Considere, para simplificar, uma mquina na qual a "substncia de trabalho" seja conduzida atravs de um processo cclico, isto , uma seqncia de processos, na qual ela eventualmente volta ao estado original.Nas mquinas a vapor do tipo de condensao, empregadas na propulso martima, a substncia de trabalho, a gua pura, usada repetidamente. Ela evaporada nas caldeiras sob temperatura e presso elevadas, realiza trabalho, expandindo-se contra um pisto ou numa turbina, condensada pela gua fria do oceano, sendo, ento, novamente bombeada para as caldeiras. A substncia refrigerante, num refrigerador caseiro, tambm sofre transformao cclica.

Motores de combusto interna e locomotivas a vapor no conduzem o sistema em ciclo, mas possvel analis-los em termos de processos cclicos que se aproximam de suas operaes reais.

As principais atribuies dadas ao vapor dgua so produtor de trabalho (para acionamento de turbinas, bombas, compressores, ventiladores, etc), agente de aquecimento de produtos em tanques e linhas, agente de arraste em ejetores (para obteno de vcuo nos condensadores de



turbinas, torre de destilao a vcuo, bombas, etc), agente de arraste nas torres de fracionamento.

PROCESSO DE VAPORIZAO

Vamos rever alguns conceitos bsicos, para melhor compreenso dos estados em que um lquido, um vapor e uma mistura de lquido e vapor possam existir, abordando alguns aspectos relacionados vaporizao da gua. Suponhamos um cilindro vertical contendo um litro de gua. Repousando sobre esta gua, h um mbolo que poder ser deslocado sem atrito, exercendo sobre o contedo uma presso constante. O processo de vaporizao ocorrer a uma presso constante (presso atmosfrica), no exemplo a seguir:

CICLO TRMICO

Todo ciclo termodinmico possui uma substncia chamada fluido de trabalho, que tem como objetivo transformar calor em trabalho. Basicamente, a instalao trmica a vapor possui 3 elementos fundamentais, onde ocorrem os processos de transformao do fluido de trabalho, conforme se segue:

Caldeira: onde a substncia de trabalho a gua, recebe calor dos gases de combusto (calor de uma fonte quente), pela queima de um combustvel na fornalha, transformando a gua em vapor. Turbina: onde o vapor gerado da caldeira expande-se, desde a alta presso da caldeira at a baixa presso do condensador, realizando um trabalho de acionamento de uma mquina, o gerador eltrico. Bomba de gua de alimentao de caldeira: eleva a presso do condensado para reinjetar na caldeira para novamente ser transformado em vapor, completando-se o ciclo. A bomba, para pressurizar o condensado, consome parte do trabalho produzido na turbina.



MDULO 4 - UNIDADES DE PROCESSO

INTRODUO

Em qualquer indstria, o processo global pode ser desmembrado numa srie de etapas independentes entre si, caracterizando cada uma delas uma operao unitria.

O termo operaes unitrias tambm comumente associado a processos de separao. Entre muitas outras finalidades as operaes unitrias visam reduzir o tamanho dos slidos a processar, transport-los, separar componentes de misturas ou aquecer e resfriar slidos e fluidos. Muitos desses processos tm certos princpios bsicos e fundamentais em comum. Por exemplo, o mecanismo de difuso ou transferncia de massa ocorre na secagem, na destilao, evaporao, cristalizao e muitos outros.

As operaes unitrias so fundamentalmente operaes fsicas, embora possam envolver excepcionalmente noes qumicas.

Operao Unitria toda a unidade do processo onde os materiais sofrem alteraes no seu estado fsico ou qumico com base em princpios fsico/ qumicos comuns.

Os processos mais comuns encontrados na indstria so:

Evaporao: quando se retira um dos componentes na forma de vapor de uma mistura contendo um soluto no voltil. Processo utilizado na obteno do sal de cozinha.

Secagem: retirada da umidade de materiais slidos. Secagem de sementes um exemplo.

Umidificao: o inverso da secagem. Ajusta a quantidade de umidade em produtos. Aplicada na fabricao de pisos e revestimentos, tijolos, blocos, telhas.

Destilao: usa a diferena da presso de vapor dos componentes para separar alguns componentes de uma mistura de vrios componentes lquidos. Exemplo so as colunas de refino do petrleo.

Absoro: retira componentes de uma mistura gasosa pela ao de um lquido. Exemplo a remoo de vapores de amnia do ar.



Separao por membrana: envolve a separao de um soluto de um liquido pela difuso do liquido para outro lquido atravs de uma membrana semipermevel. Aplicada na separao de gases, na dessalinizao da gua ou na hemodilise.

Extrao Lquido-lquido

Neste caso, um soluto removido de uma soluo pelo contato com outro lquido que relativamente imiscvel com a soluo. Aparece como alternativa a processos como a destilao de componentes com volatilidade relativas muito prximas.

Adsoro: na adsoro um componente de uma corrente gasosa removido pela sua aderncia a uma superfcie slida adsorvente. Um exemplo o uso do carbono ativado para remoo de traos de compostos orgnicos da gua.

Troca inica: processo utilizado no tratamento de gua industrial.

Na gua encontramos:

Ctions Sais de Clcio, Magnsio, Sdio, Potssio, Ferro, Mangans, Alumnio

nions Bicarbonato, Carbonatos, Sulfatos, Cloretos, Nitratos, Silicato cido, Silicato

No processo de troca inica, qualquer substncia a ser removida da soluo (ou a sofrer troca) deve ser ionizvel.

Lixiviao: o processo de extrao de uma substncia de slido atravs da sua dissoluo num lquido. Na rea ambiental esse conceito de suma importncia uma vez que permite que substncias adicionadas na superfcie do solo, possam, por meio do transporte realizado pela gua, atingir camadas mais profundas do solo ou mesmo atingir a gua subterrnea.

Cristalizao: uma operao de separao onde, partindo de uma mistura lquida (soluo ou slido fundido-magma) se obtm cristais de um dos componentes da mistura, com 100% de pureza. Hoje em dia, a cristalizao industrial utilizada na produo de sal de cozinha e acar, de sulfato de sdio e de amnia para a produo de fertilizantes, na fabricao de carbonato de clcio para as indstrias de pasta e papel, cermica e de plsticos, na fabricao de compostos para a indstria de insecticidas e farmacutica, entre muitos outros processos industriais.

Separaes fsicas (filtrao, centrifugao, peneiramento).

Agitao e mistura: o inverso dos processos de separao.

Emulsificao: a mistura entre dois lquidos imiscveis em que um deles (a fase dispersa) encontra-se na forma de finos glbulos no seio do outro lquido (a fase contnua), formando uma mistura estvel. Exemplos de emulses incluem manteiga e margarina, maionese, caf expresso e alguns cosmticos.

Desintegrao e separao mecnica.

Transporte hidrulico e pneumtico de slidos.

Fluidizao: processo em que as partculas de um meio perdem peso, podendo serem mantidas em suspenso, devido passagem de uma corrente ascendente de um fluido (lquido ou gs). Aplicada em secagem de minrio e de gros, facilitador de reaes qumicas, etc.

As operaes unitrias so classificadas com base nos fenmenos de transporte envolvidos:



Transferncia do momento: ocorre principalmente nas operaes que envolvem transporte de fluidos tais como agitao, sedimentao e filtrao;

Transferncia de calor: ocorre nos processos que possuem envolvimento com trocas de calor entre os materiais tais como secagem, evaporao, destilao e outros;

Transferncia de massa: ocorre nos processos de destilao, absoro, extrao lquido-lquido, adsoro, cristalizao e lixiviao.

DestilaoA destilao o modo de separao baseado no fenmeno de equilbrio lquido-vapor de misturas. Em termos prticos, quando temos duas ou mais substncias formando uma mistura lquida, a destilao pode ser um mtodo adequado para purific-las: basta que tenham volatilidades razoavelmente diferentes entre si. Um exemplo de destilao que tem sido feito desde a antigidade a destilao de bebidas alcolicas. A bebida feita pela condensao dos vapores de lcool que escapam mediante o aquecimento de um mosto fermentado. Como o teor alcolico na bebida destilada maior do que aquele no mosto, caracteriza-se a um processo de purificao.Simplificando: a destilao o processo no qual duas substncias so separadas atravs do aquecimento. Ex.: soluo de gua e sal. Aquecendo a soluo, quando a gua entrar em ebulio e passar pelo condensador, sair como gua lquida, enquanto o sal ficar no primeiro recipiente. Separando assim a gua destilada e o sal.O petrleo um exemplo moderno de mistura que deve passar por vrias etapas de destilao antes de resultar em produtos realmente teis ao homem: gases (um exemplo o gs liquefeito de petrleo ou GLP), gasolina, leo diesel, querosene, asfalto e outros.O uso da destilao como mtodo de separao disseminou-se pela indstria qumica moderna. Pode-se encontr-la em quase todos os processos qumicos industriais em fase lquida onde for necessria uma purificao.

Escoamento das fases lquido e vapor nos pratos da coluna de destilao

Os vrios obstculos instalados na coluna foram o contato entre o vapor quente ascendente e o lquido condensado descendente. A inteno desses obstculos promover vrias etapas de vaporizao e condensao da matria. Isto nada mais do que uma simulao de sucessivas destilaes flash. Quanto maior a quantidade de estgios de vaporizao-condensao e quanto maior a rea de contato entre o lquido e o vapor no interior da coluna, mais completa a separao e mais purificada a matria final.



Ela muito comum em refinarias de petrleo, para extrair diversos tipos de compostos, como o asfalto, gasolina, gs de cozinha entre outros. Nestas separaes so empregadas colunas de ao de grande dimetro, compostas de pratos ou de sees recheadas. Os internos, sejam pratos, chicanas ou recheios, tem como funo colocar as fases vapor e lquido em contato, de modo a que ocorra a transferncia de massa entre elas. Ao longo da coluna, a fase vapor vai se enriquecendo com os compostos mais volteis, enquanto a fase lquida se concentra com os compostos mais pesados de maior ponto de ebulio.

Equilbrio Lquido-Vapor (ELV)Equilbrio lquido-vapor o fenmeno que ocorre com todo lquido quando mantido em sistema fechado. O lquido tende a entrar naturalmente em equilbrio termodinmico com o seu vapor. Quando o sistema no fechado, ocorre o que se chama de evaporao.

Esse equilbrio termodinmico est relacionado com o movimento relativo das molculas em relao pelcula (interface) que divide a fase lquida e a fase vapor. Por causa do efeito da temperatura, as molculas movimentam-se aleatoriamente umas em relao s outras, e nas imediaes da interface lquido-vapor no diferente, de forma que a todo momento h molculas que atravessam a interface, tanto indo da fase lquido em direo fase vapor como do vapor ao lquido. O equilbrio lquido-vapor ocorre quando as taxas (isto , a quantidade por unidade de tempo) das molculas que atravessam a interface em um sentido (do lquido ao vapor) e no outro (do vapor ao lquido) se igualam.

O estudo do equilbrio lquido-vapor especialmente importante aos engenheiros qumicos no processo de anlise e projeto de equipamentos de destilao.

Tais equipamentos tm a finalidade de separar e purificar duas ou mais substncias qumicas atravs da concentrao do componente mais voltil na fase vapor, enquanto o componente menos voltil permanece preferencialmente na fase lquida.

Quando se trata de separao de misturas, as misturas mais simples so aquelas homogneas e que tm somente dois componentes. Essas misturas tambm so chamadas de misturas binrias.



Existem basicamente duas formas de se representar o equilbrio lquido-vapor de uma mistura binria:

Diagrama do ponto de bolha e do ponto de orvalho/Diagrama do equilbrio lquido-vapor

Para misturas com mais de dois componentes, existem representaes grficas mais elaboradas, tais como diagramas ternrios etc. Entretanto, quanto maior o nmero de componentes em uma mistura, mais difcil a representao grfica do mecanismo de separao.

Ponto de bolha e Ponto de Orvalho

Quando consideramos uma mistura binria, por exemplo, existem ali duas substncias diferentes, com pontos de ebulio diferentes entre si. Quando se aquece essa mistura, mantida constante a presso, h um certo momento em que se forma a primeira bolha de vapor. Este ponto o chamado ponto de bolha da mistura. O aquecimento adicional causar aumento gradual na temperatura do lquido, diferentemente de uma substncia pura, na qual a temperatura estaciona nessa etapa de mudana de fase.

No caso de uma mistura binria, porm, a reduo de temperatura em certo momento provoca a formao da primeira gota de lquido. Este ponto chamado de ponto de orvalho da mistura. O resfriamento adicional do vapor resultar em diminuio gradual na temperatura e no o seu estacionamento, como seria de se esperar em uma substncia pura.

Bombas

Um dos Mdulos deste curso especialmente dedicado s bombas, que so como mquinas operatrizes hidrulicas que conferem energia ao fluido com a finalidade de transport-lo por escoamento de um ponto para outro obedecendo as condies do processo. As bombas transformam o trabalho mecnico que recebem para seu funcionamento em energia. Elas recebem a energia de uma fonte motora qualquer e cedem parte dessa energia ao fluido sob forma de energia de presso, cintica ou ambas. Isto , elas aumentam a presso do lquido, a velocidade ou ambas essas grandezas. A relao entre a energia cedida pela bomba ao lquido e a energia que foi recebida da fonte motora, fornece o rendimento da bomba.

Decantao



A decantao um processo de separao que permite separar misturas heterogneas.

Utilizada principalmente em diversos sistemas bifsicos como slido-gua (areia e gua), slido-gs (poeira-gs), lquido-lquido (gua e leo) e lquido-gs (vapor dgua e ar). Sendo esse processo fundamentado nas diferenas existentes entre as densidades dos componentes da mistura, e na espera pela sua decantao. A mistura colocada em um recipiente de preferncia fechado (no caso de substncias como gs e vapor e de acordo o interesse do produto da separao, obrigatoriamente fechado) e espera-se a sedimentao do componente mais denso. Os decantadores podem ser do tipo convencional (baixa taxa) ou de escoamento laminar (elementos tubulares ou de placas) denominados decantadores de alta taxa.

Em uma E.T.A. (Estao de Tratamento de gua) convencional os decantadores so horizontais simples, geralmente retangulares ou circulares, que tem boa profundidade e volume, onde retm-se a gua por longo tempo, o necessrio para a deposio dos flocos. Em alguns locais pode-se observar decantadores verticais que tem um menor tempo de reteno da gua, porem necessrio equipamentos como mdulos tubulares que dificultam a sada dos flocos.

O decantador pode ser dividido em quatro zonas:

Zona de turbilhonamento: a zona situada na entrada da gua; observa-se nesta zona uma certa agitao onde a localizao das partculas varivel.

Zona de decantao: Nesta zona no h agitao e as partculas avanam e descem lentamente.

Zona de ascenso: Os flocos que no alcanam a zona de repouso seguem o movimento da gua e aumentam a velocidade.

Zona de repouso: onde se acumula o lodo. Esta zona no sofre influencia da corrente de gua do decantador em condies normais de operao.



O decantador deve ser lavado quando a camada de lodo tornar-se muito espessa, ou quando em processos descontnuos se iniciar a fermentao. A decantao o preparo para a filtrao, quanto melhor for a decantao, melhor ser a filtrao. A sada da gua feita junto superfcie, e comumente por calhas dispostas, formando desenhos diversos e sobre cujos bordos superiores a gua flui, constituindo esses bordos autnticos vertedouros.

Secagem

Secagem uma operao de transferncia de massa envolvendo a remoo de umidade (gua) ou outro solvente de um sistema slido ou semi-slido. Lquidos podem ser removidos de slidos mecanicamente atravs de prensas ou centrfugas e por vaporizao trmica[1]. O termo secagem se refere apenas a este ltimo - a remoo mecnica de umidade geralmente denominada desidratao mecnica. Da mesma maneira, a simples evaporao de uma soluo, sem o auxlio de uma corrente de gs para arrastar a umidade no considerada secagem.

A umidade pode estar presente no slido de diversas maneiras. A gua pode estar adsorvida nas paredes celulares ou estruturas slidas, em soluo dentro das clulas ou em pequenos poros dentro do material. Esta umidade denominada umidade ligada e exerce uma presso de vapor menor que a presso de vapor da gua lquida pura. A gua tambm pode estar presente sobre a superfcie do slido, ou em grandes cavidades dentro do slido, de modo que sua presso de vapor seja igual presso da gua lquida; essa umidade denominada umidade no-ligada. Segue abaixo alguns tipos de secadores.

Secadores de bandejas: estes secadores so utilizados quando o slido precisa ser suportado por bandejas, que por sua vez so posicionadas dentro de uma cmara fechada. O gs de secagem circulado pela cmara e passa por entre as bandejas e, eventualmente, atravs delas (o que aumenta a eficincia da secagem). Alm de ar, outros agentes secadores podem ser utilizados, como gases inertes (e.g. Nitrognio) e vapor superaquecido.



Secadores a Vcuo: secadores a vcuo so semelhantes aos secadores de bandejas na sua construo. No entanto, duas diferenas bsicas so notveis: a cmara deve ser hermeticamente fechada e sem circulao de gs; sem o gs de secagem, calor deve ser fornecido ao material por outro meio, como conduo atravs do aquecimento dos suportes ou radiao.

Filtrao

Filtrar consiste em separar mecanicamente as partculas slidas de uma suspenso lquida com o auxlio de um leito poroso. Quando se fora a suspenso atravs do leito poroso, o slido da suspenso fica retido sobre o meio filtrante, formando um depsito que se denomina torta e cuja espessura vai aumentando no decurso da operao. O lquido que passa atravs do leito o filtrado.

A filtrao pode ser dividida em duas categorias: filtrao por formao de torta e filtrao por profundidade. A filtrao por formao de torta pode ser subdividida em operao de centrifugao e operao PVG (presso, vcuo e gravidade). Na filtrao por formao de torta, as partculas em suspenso na lama param na superfcie do meio filtrante enquanto h passagem do fluido. Na filtrao por profundidade as partculas so capturadas nos interstcios do slido e no h formao de torta na superfcie do meio.

A seguir alguns tipos de filtros:



Filtros de Cartucho

Filtros de Mesa

Os Filtros de Mesa pertencem ao grupo de alimentao pelo topo, foram introduzidos no incio dos anos 40, e eram bastante pequenos e de concepo simples. Sua limitao principal estava na zona de descarga uma vez que o bolo ficava contido em uma borda fixa e arranjos especiais de selagem tinham que ser providenciados para evitar o derrame de salmoura na circunferncia da mesa.

Outro problema era que o fino resduo remanescente entre o rolo e a superfcie da mesa era desalojado por aplicao de um sopro na parte de trs, mas no removido da superfcie da cela de passagem. Assim, conforme alcanava a zona de alimentao ela era misturado com a polpa nova, sem o pano ser lavado. Isto causava progressivo entupimento do meio, repercutindo na taxa de filtrao e requerendo paradas freqentes da operao para lavagem do pano.

Como a demanda para mais rea e processamentos mais altos subiram nos anos 60's os filtros de Mesa e os filtros de Panela Inclinada foram redesenhados e melhorados desde que a tecnologia de borracha estava impossibilitada a atender as exigncias de rea de filtrao dos Filtros de Correias Horizontais.

Filtros de Tambor Rotativo

Consta de um tambor cilndrico horizontal, que gira a baixa velocidade, parcialmente submerso na suspenso a filtrar. A superfcie externa do tambor feita de tela ou metal perfurado sobre a qual fixada a lona filtrante. O cilindro dividido num certo nmero de setores por meio de parties radiais com o comprimento do tambor. Ligando estas parties h um outro cilindro interno de chapa comum.


Os Filtros de Vela, como todos os filtros de presso, operam em ciclos descontnuos e podem ser encontrados em linhas de processos de tratamento de dixido de titnio, gs de chamin, clarificao de salmoura, lama vermelha, argila de porcelana, qumica fina e muitas outras aplicaes que requerem uma filtrao eficiente de torta, com baixa umidade, ou alto grau de polimento.


Filtro de tambor rotativo tipo descarga com raspador

Filtros Prensa

O Filtro Prensa consiste em uma cabea e seguidor que contm entre si um pacote de placas retangulares verticais que so apoiadas pelo lado ou sobre vigas. A cabea serve como um extremo fixo no qual os tubos de alimentao e filtrado so conectados e o seguidor move-se ao longo das vigas e comprime as placas juntas durante o ciclo de filtrao por um mecanismo hidrulico ou mecnico.

Cada placa revestida com um pano filtrante em ambos os lados e, uma vez apertadas lado a lado, elas formam uma srie de cmaras que dependem do nmero de placas. As placas geralmente tm uma porta de alimentao central que atravessa toda a extenso do filtro prensa, de forma que todas as cmaras do conjunto de placas esto interconectadas.

Reologia

A palavra reologia vem do grego rheo= fluxo logos= estudo, sendo sugerido pela primeira vez por Bingham e Crawford, para descrever o fluxo, no caso de materiais lquidos e deformao, no caso de materiais slidos. (MARTIN, A. Physical Pharmacy. 1993).

o ramo da fsica que estuda a viscosidade, plasticidade, elasticidade e o escoamento da matria, ou seja, um estudo das mudanas na forma e no fluxo de um material, englobando todas estas variantes. Podemos ento concluir que a cincia responsvel pelos estudos do fluxo e deformaes decorrentes deste fluxo, envolvendo a frico do fluido.

Esta frico ocorre internamente no material, onde uma camada de fluido possui uma certa resistncia ao se deslocar sobre outra. Tudo isto envolve uma complexidade de fatores. O tamanho e geometria de cadeia um exemplo possvel. Enquanto temos os solventes que possuem uma viscosidade desprezvel, temos tambm as resinas, com uma viscosidade elevada,



graas ao tamanho de sua cadeia polimerizada. Ambos so compostos orgnicos, mas seus comportamentos so totalmente diferentes.

Viscosidade Aparente: aquela medida em um nico ponto e atravs de cisalhamento constante. expressa por unidades de Poise ou centiPoise (mPa/s). Utilizada na leitura de viscosidade de fluidos pseudo-plsticos. Viscosmetros: Brookfield, Haake.

Viscosidade Cinemtica: aquela medida por um sistema de geometria que utiliza-se da gravidade para sua obteno de medida. Medida por copos, tem como mtodo a contagem, atravs de um cronmetro, do tempo gasto para o fluido escorrer pelo orifcio inferior destes copos.

Viscosidade Absoluta: aquela que medida por um sistema de geometria que no sofre influncia da gravidade para a obteno desta medida.

HIDRODINMICA

Tipos de escoamento

O escoamento de um fluido pode ser estacionrio ou variado. Diz-se que um escoamento estacionrio quando em qualquer ponto da corrente, toda partcula que por ele passar, tem aproximadamente a mesma velocidade e a mesma trajetria. J no escoamento variado, a trajetria e velocidade da partcula no so constante.

Vazo

Define-se vazo (Q) de um conduto ao quociente do volume do fluido (V) que se escoa atravs de uma seo transversal qualquer pelo intervalo de tempo considerado (t):

Q=V/t

A vazo pode ser apresentada tambm em funo da velocidade de escoamento: V = A.v.t sendo:

A = rea ; v = velocidade

A = .r2

Fazendo a substituio temos: Q= A.v.t /t

Portanto: Q= A.v



Em escoamento por orifcios, a velocidade dada por: v = 2.g.h

Equao da continuidade

A vazo do fluxo de um lquido a mesma em qualquer ponto da tubulao, portanto teremos a seguinte equao:

A1.v1 = A2.v2

Maior rea menor velocidade

Menor rea maior velocidade.

MDULO 5 - BOAS PRTICAS DE FABRICAO E CONTROLE - PROCESSOS INDUSTRIAIS

BOAS PRTICAS DE FABRICAO E CONTROLE (BPF & C ) ou GMP (GOOD MANUFACTURING PRACTICE) so um conjunto de procedimentos e prticas que visam a padronizao e controle de mtodos de fabricao,condies de instalaes, equipamentos e respectiva conservao ,critrios de segurana e meio ambiente,controle de matrias-primas,processos de fabricao, embalagem , armazenamento e a distribuio de produtos saneantes domissanitrios , produtos de higiene pessoal , cosmticos, perfumes alimentcios e medicamentos e seus intermedirios .

Teve seu incio em 1963 ,nos EUA com a publicao de uma norma que estabelecia requisitos especiais para a fabricao de medicamentos ,em razo de diversas ocorrncias no seu uso com considervel prejuzo para a sade pblica ,devido a problemas com sua qualidade resultantes por contaminaes diversas por falta dos devidos cuidados ,substituio de substncias , e troca acidental por falta de dentificao,entre outras causas.



A IMPORTNCIA DAS BOAS PRTICAS DE FABRICAO

Estabelecem o que deve ser feito para evitar que um medicamento seja produzido sem a qualidade requerida .Cada pas pode ,segundo os seus recursos ,adequados procedimentos para dar cumprimento as exigncias das BPF .

O objetivo principal diminuir os riscos durante toda a produo dos produtos que no pode ser evitada completamente durante o controle do produto final .esses riscos so : contaminao cruzada , contaminao por partculas estranhas , troca ou mistura de produtos,erros de rotulagem .

Embora tenha sido adotado inicialmente na produo de medicamentos ,a exigncia do cumprimento das BPF E C ,foi logo estendida a fabricao de todos produtos de interesse a Sade pblica ,visando garantir a segurana e confiabilidade no uso de todos os tipos de substncias que entram em contato direto com o organismo humano e/ou animais domsticos ,seja no contato com a pele ,olhos ,cabelos ,trato respiratrio e digestivo .Para isso , existem normas da vigilncia sanitria ,que se aplicam aos diversos tipos de empresas que de alguma forma estejam envolvidas com esses produtos ,essas normas so compulsrias , sendo prevista sanes no caso de descumprimento.

Atualmente ,a adoo das BPF e C est despertando o interesse tambm de outras indstrias diferentes das acima citadas,no sujeitas a fiscalizao da ANVISA ,isto pelos muitos benefcios que elas podem obter em termos gerais, seja na qualidade ,produtividade , uso de recursos ,segurana e meio ambiente e a confiabilidade do produto no mercado .

BOAS PRATICAS DE FABRICAO E CONTROLE BPF & C

As normas que estabelecem as BPF e C ,envolvem requisitos fundamentais que vo desde as instalaes da indstria ,passando por rigorosas aes de higiene pessoal e limpeza do local de trabalho,tais como lavagem correta de mos ,utilizao adequada de uniformes ,disposio correta de todo o material utilizado nos banheiros e o uso de sanitizantes ,at a descrio detalhada ,por escrito dos procedimentos envolvidos no processamento e controle do produto.As BPF e C tem por fundamento a excluso e remoo ,ou a inibio e destruio de microrganismos indesejveis e a excluso e remoo de materiais estranhos .

Um processo de fabricao devidamente organizado e ordenado dentro dos princpios estabelecidos pelas BPF & C ,facilita a gesto de sua fabricao em toda a cadeia de produo,permitindo a identificao de falhas operacionais ou administrativas,que possam ocorrer durante o processo produtivo,facilitando e otimizando os custos de correo,reduzindo ou eliminando os prejuzos operacionais que possam prejudicar e contribuir para inviabilizar o negcio . IMPLANTAO DAS BOAS PRTICAS DE FABRICAO E CONTROLE

A implantao prev a avaliao do ambiente de trabalho e das pessoas envolvidas nos processos produtivos ,analisando basicamente os procedimentos de higiene no mbito do estabelecimento e todos os cuidados de natureza sanitria adjacentes e determinantes para a integridade de alimentos, medicamentos, cosmticos e produtos de higiene pessoal ;esta avaliao feita por meio de listas de verificaes. Para uma anlise mais objetiva ,os parmetros de verificao so selecionados criteriosamente e agrupados em sees para serem avaliados



,por exemplo : estrutura fsica do estabelecimento,higiene pessoal ,operacional,ambiental e tcnicas de manipulao indiretas e diretas que so disponibilizados aos produtos . Em seguida,com base nos resultados dessa lista ,um comit dever analisar e montar um plano de ao para a correo das no conformidades encontradas ( itens em desacordo com a legislao sanitria ) no caso de produtos de interesse a sade ,ou normas internas em outros casos .Depois ,baseado em um plano de ao a equipe elabora as instrues de trabalho- (I T) e os procedimentos operacionais - ( PO ) , incluindo os procedimentos padres de higiene operacional ( PPHO) ,no caso de produtos de interesse a sade ,necessrios e tambem as planilhas de controle ,formando-se os documentos do manual de Boas prticas,documento que deve retratar a realidade da empresa e facilitar a implementao deste sistema . Esta avaliao inicial tem por objetivo principal o levantamento da situao atual da empresa quanto ao cumprimento dos requisitos fundamentais do programa ;nesta etapa so definidos os documentos, registros e responsabilidades,sendo ento sistematizadas as instrues e os procedimentos operacionais , bem como estabelecido o programa de treinamento ,dando-se assim o incio a implementao do programa de fato .

INSTRUES DE TRABALHO ( I T ) A instruo de trabalho um documento elaborado a partir de documentos de referncia ,como normas e legislaes; fornece informaes detalhadas aos colaboradores sobre como desempenhar tarefas especficas, preparar formulrios, e outras tarefas num departamento ,dando a descrio passo-a- passo .Todas as tarefas ,sejam elas simples ou complexas devem ser documentadas na forma dessas instrues ,devendo estar disponvel no local onde realizada a tarefa .Deve ter uma estrutura formal ,contendo ttulo ,cdigo , reviso e n de pginas,apresentando no seu final os nomes de quem elaborou ,verificou e aprovou a instruo .Ela deve descrever o modo real como so executados os trabalhos , para isso bom que seja elaborada em conjunto com as pessoas envolvidas na prtica do dia-a dia , de modo a padronizar todas as aes dentro da empresa . PROCEDIMENTOS OPERACIONAL PADRO ( P O P ) um documento bsico para o planejamento e controle do processo prpriamente dito ; ele define o processo de fabricao de um produto ou a execuo de um servio , as caractersticas da qualidade e at mesmo os parmetros de controle . O estabelecimento ,cumprimento ou manuteno e melhoria dos padres permitem a instituio consolidar um processo de melhoria contnua.O POP um compromisso documentado, utilizado em comum e repetidas vezes por todos os envolvidos ,sendo o instrumento que indica a meta ( fim ) e os procedimentos ( meios) para a execuo dos trabalhos,de modo que cada um tenha condies de assumir a responsabilidade pelos resultados de seu trabalho .Toda operao visando a obteno de um produto, dever obedecer seu respectivo POP , o qual dever conter : objetivos do procedimento,resultados esperados,campo de aplicao ,equipamentos necessrios para a execuo ,responsveis pela execuo e pelo controle,procedimentos de controle ,aes corretivas ,planilhas de controle e parmetro aplicveis , especificaes . O POP ,tambm deve ser aprovado ,datado e assinado pelo responsvel tcnico ,responsvel pela operao ,responsvel legal e/ou proprietrio do estabelecimento ,firmando o compromisso de implementao,monitoramento,avaliao,registro e manuteno dos mesmos. Tambm se especifica em cada POP ,a freqncia das operaes,nome ,cargo e/ou funo dos responsveis pelas operaes .No POP ,quando aplicvel deve constar os materiais necessrios para a realizao das operaes ,bem como os EPI,s requeridos, e a qualificao dos funcionrios para a execuo das operaes .a implementao dos POPs deve ser monitoradas periodicamente de modo a garantir a finalidade pretendida,sendo adotadas medidas corretivas em casos de desvios .



PROCEDIMENTOS PADRES DE HIGIENE OPERACIONAL ( PPHO ) So procedimentos descritos ,desenvolvidos, implantados e monitorizados ,visando estabelecer a forma rotineira pela qual o estabelecimento industrial evitar a contaminao direta ou cruzada e a adulterao do produto,preservando sua qual e integridade por meio da higiene antes ,durante e depois das operaes industriais . O seu objetivo padronizar as operaes de limpeza e sanitizaes em todas as etapas do processo ,de forma a assegurar adequado padro higinico das instalaes,dos equipamentos e utenslios . um programa necessrio e imprescindvel ,tendo sua implementao facilitada pelas IT.

MODULO 6 - SISTEMA DE AR COMPRIMIDO

Nos diversos processos industriais, os sistemas de ar comprimido desempenham papel fundamental na produo e representam parcela expressiva do consumo energtico da instalao. Entretanto,nem sempre estas instalaes recebem os cuidados devidos, passando a ser uma fonte constante de desperdcios.

Instalaes

Um sistema de ar comprimido corretamente projetado ir proporcionar maior confiabilidade e eficincia nas ferramentas pneumticas, bem como diminuir os custos com energia. Esse sistema compreende trs componentes principais: o compressor, a rede de distribuio e os pontos de consumo.

Compressores

So as mquinas que produzem o ar comprimido,os quais se classificam em dois grupos bsicos segundo o princpio de funcionamento;vrios fatores influenciam a escolha de um compressor: vazo, presso e qualidade requerida do ar. Assim temos os compressores de: deslocamento positivo :alternativos (pisto) ,rotativos (palhetas,roots,parafusos ), os quais operam segundo o princpio de compresso direta ou seja pela reduo do volume do ar aprisionado em uma cmara at a sua descarga; dinmicos: operam pelo princpio da acelerao do ar imprimida por rotores em alta rotao,os quais podem ser do tipo centrfugo ou axial ,desta forma o ar arremessado para a periferia e depois para difusores ,onde grande parte da energia cintica convertida em energia de presso.



Para assegurar a operao confivel do compressor, o ar aspirado deve ser limpo e no conter poeira, fuligem ou partculas slidas, pois caso contrrio, esses poluentes ficaro em suspenso no leo lubrificante ocasionando desgaste excessivo dos cilindros, anis dos pistes, mancais, etc. e conseqentemente aumentando os custos de manuteno. Assim, deve-se evitar que a casa dos compressores fique localizada perto de chamins, caldeiras, fornos ou equipamentos de jatos de areia. Sua localizao ideal prxima dos principais pontos de consumo do ar, visando reduo no custo da tubulao e menor perda de presso. Outro aspecto importante para assegurar a aspirao de um ar limpo a instalao no compressor de um filtro de admisso de ar (no mnimo a 2 metros acima do solo e 2,5 metros de distncia de qualquer parede);devem ser instalados diretamente na entrada do compressor.

Em linhas de aspirao muito longas, poder haver condensao de gua e nesse caso, aconselha-se o uso de separadores de umidade antes do cilindro. No caso de vrias mquinas deve-se usar de preferncia, um duto para cada uma.

Em relao a tubulao de descarga do ar, esta deve ser de dimetro igual ou superior ao da sada do compressor e ser a mais curta possvel at o resfriador posterior ou ao reservatrio pulmo. Um compressor de ar deve ter necessariamente um sistema de regulagem de capacidade de tal ordem que adapte sua produo as condies de consumo. Os tipos bsicos para compressores de deslocamento positivo so:

a) Parada e partida O motor eltrico que aciona o compressor desligado quando a presso do reservatrio atinge um determinado valor. Geralmente utilizado em compressores pequenos e servio intermitente.

b) Velocidade constante O motor eltrico que aciona o compressor permanece sempre ligado. Quando a presso do reservatrio atinge determinado valor pr-fixado, a vlvula de aspirao ser deslocada e permanecer aberta. A partir desse momento, todo ar aspirado ser descarregado pela vlvula.

c) Duplo controle Permite operar o compressor dos dois modos (Parada/Partida e Velocidade Constante) por intermdio de uma chave seletora. Recomendada para casos de consumo irregular com picos de demanda por um certo perodo e longos perodos de pouca ou nenhuma utilizao de ar comprimido. Atualmente os sistemas de controle dos compressores utilizam a tecnologia dos inversores de freqncia. Desse modo, a velocidade do motor eltrico continuamente ajustada dependendo da demanda de ar, resultando em considervel economia de energia. Isso elimina a necessidade de alterar o controle para "partida" e "parada" ou ento promover uma atuao na vlvula de suco.

Resfriador Posterior ou after-cooler

O ar aspirado pelo compressor contm um determinado teor de umidade. Posteriormente, a medida em que o ar comprimido se resfriar na linha de distribuio, a umidade se condensar na tubulao, provocando corroso, alm de ser extremamente indesejvel em certas aplicaes como a pintura, transporte pneumtico e na vida til das ferramentas. Desse modo, aps a compresso, torna-se necessrio reter o vapor dgua existente no ar. Isso ser feito no resfriador posterior que reduzir a temperatura do ar comprimido a uma temperatura inferior a da linha de distribuio e conseqentemente condensar esse vapor dgua. Junto a esse resfriador existir um separador de condensado onde a umidade do ar ser retirada manual ou automaticamente. O melhor local para o resfriamento diretamente junto ao orifcio de sada do ar. O sistema mais simples para os resfriadores posteriores o de casco e tubos, onde o ar passa atravs dos tubos



em sentido contrrio ao percorrido pela gua (a queda de presso em um resfriador posterior relativamente pequena). Reservatrio Pulmo

Uma instalao de ar comprimido normalmente equipada com um ou mais reservatrios de ar que tm pr funes: armazenar o ar comprimido para consumo; equalizar as presses das linhas de consumo; eliminar umidade do ar. Sua capacidade deve ser de 6 a 10 vezes a capacidade do compressor pr segundo;deve ser instalado fora da casa dos compressores e preferencialmente na sombra.Todo reservatrio deve possuir vlvulas de segurana, manmetro e termmetro. Outra questo que os resfriadores posteriores e separadores de condensado, obtm uma eficincia na reteno da umidade em torno de 80-90%. O restante acompanha o ar comprimido at o reservatrio, onde a velocidade consideravelmente reduzida fazendo com que a maior parte dos condensados residuais deposite-se sobre as paredes e escorra para o fundo deste. Assim muito importante a existncia de uma tubulao de dreno na parte mais baixa do reservatrio a fim de permitir a retirada dessa gua (cerca de 5% retirada neste estgio).

Vazamentos

Os vazamentos merecem uma ateno especial, pois desperdiam grande quantidade de energia. Na prtica impossvel eliminar totalmente os vazamentos de um sistema, no entanto ele no deve exceder a 5% da capacidade instalada.

Temperatura do ar aspirado

A temperatura de suco do ar que ser aspirado pelo compressor um aspecto muito importante, pois quanto mais quente o ar, menor o rendimento da instalao. Para cada 4C de acrscimo na temperatura do ar aspirado, o compressor consumir 1% a mais de potncia para entregar o ar nas mesmas condies. Este aumento de temperatura diminui a massa especfica do ar (massa de ar contida numa unidade de volume) em cerca de 1%, resultando tambm 1% a mais no volume. Para satisfazer essa condio necessrio captar o ar fora da casa dos compressores.

MDULO 7 VASOS DE PRESSO



Os produtos qumicos e petroqumicos a partir dos quais o homem obtm energia, matria-prima para a elaborao de compostos, etc., no so encontrados na natureza na forma como precisam ser consumidos ou utilizados. Para chegar s suas caractersticas de consumo, o produto que o homem explorou e extraiu da natureza precisa sofrer na indstria uma srie de processamentos, transformaes e estocagem at a sua utilizao. Na indstria, o processamento e estocagem de muitos produtos so feitos a presses maiores ou menores que a atmosfrica. Dessa maneira, so empregados recipientes fechados e com resistncia para suportar presses no seu corpo, assim como temperaturas que extrapolam o ambiente. Esses equipamentos, denominados "vasos de presso", por operarem normalmente sujeitos a presso e/ou temperaturas elevadas, so considerados equipamentos de alto risco, por conterem grande quantidade de energia acumulada no seu interior.

A faixa de variao de presses e de temperatura de trabalho dos vasos de presso 2

muito extensa. Existem vasos de presso trabalhando desde o vcuo absoluto at cerca de 4.000Kg/cm (~ 400Mpa), e desde prximo zero absoluto at temperaturas da ordem de 1500C. Os vasos de presso podem ter grandes dimenses e pesos, havendo alguns com mais de 60m de comprimento de outros com mais de 200t de peso.

DEFINIO

O nome vaso de presso designa genericamente todos os recipientes estanques, de qualquer tipo, dimenses, formato ou finalidade, capazes de conter um fluido pressurizado. Dentro de uma definio to abrangente inclui-se uma enorme variedade de equipamentos, desde uma simples panela de presso de cozinha at os mais sofisticados reatores nucleares.

APLICAES

Os vasos de presso so todos os reservatrios destinados ao armazenamento e processamento (transformaes fsicas ou qumicas) de lquidos e gases sob presso ou sujeitos a vcuo total ou parcial.

Os vasos de presso so empregados em trs condies distintas:

Armazenamento de gases sob presso: os gases so armazenados sob presso para que se possa ter um grande peso em um volume relativamente pequeno. Acumulao intermediria de lquidos e gases: isto ocorre em sistemas onde necessria armazenagem de lquidos ou gases entre etapas de um mesmo processo ou entre processos diversos. Processamento de gases e lquidos: Inmeros processos de transformao em lquidos e gases precisam ser efetuados sob presso.

A construo de um vaso de presso envolve uma srie de cuidados especiais relacionados a seu projeto, fabricao, montagem e testes. Isto porque um vaso de presso representa:

Grande risco: Normalmente opera com grandes presses e temperaturas elevadas. Alto investimento: E um equipamento de custo unitrio elevado. Continuidade Operacional: Deve-se operar por um mximo perodo possvel em condies de segurana, sem a necessidade de parar o equipamento para manuteno, reduzindo os custos operacionais.



CLASSIFICAO DOS VASOS DE PRESSO

Quanto a funo: Podemos fazer a seguinte classificao dos vasos de presso:

Vasos no sujeitos a Chama: Vasos de armazenamento e de acumulao

Torres de destilao fracionadora, retificadora, absorvedora e etc. Reatores diversos

Esferas de Armazenamento de gases Permutadores de calor

Vasos sujeitos a chama Caldeiras Fornos


Quanto a presso de operao Os vasos podem ser classificados quanto a sua presso de operao em:

Vasos atmosfricos 0 a 0,5psig 0 a 0, 035kg/cm2

0 a 0,33 ATM

Vasos de baixa presso 0,5 a 15psig 0,033 a 1,054kg/cm2

0,033 a 0,1020 ATM

Vasos de alta presso 15 a 3000psig 1,054 a 210,81kg/cm2

1,020 a 204,07 ATM

Quanto a posio de instalao (dimenso em relao do solo)

Baseando-se na posio em que essas trs dimenses esto em relao ao solo, podemos classificar os vasos de presso como mostrado a seguir:

Cilndrico Vertical: DI e DE, paralelos em relao ao solo e CET, perpendicular ao solo. Cilndrico inclinado: DE, Dl, CET, inclinados em relao ao solo: Cilndrico horizontal: DE, DI perpendiculares ao solo e CET, paralelo ao solo. Esfrico: Quando a dimenso CET no pode ser definida.

O comprimento entre tangentes (CET) o comprimento total do corpo cilndrico, ou a soma dos comprimentos dos corpos cilndricos e cnicos sucessivos. As linhas de tangncia, que limitam o comprimento entre tangentes, so linhas traadas prximo a ambos os extremos do casco, na tangncia entre o corpo cilndrico e os tampos de fechamento. As figuras abaixo ilustram os tipos de vasos de presso:

A) Cilndrico Vertical C) Cilndrico Inclinado

B) Cilndrico Vertical Modificado

DESCRIO A variedade de tipos e detalhes de peas internas em vasos de presso muito grande, dependendo essencialmente do servio para o qual o vaso se destina.

Todas as peas internas que devem ser desmontveis (grades, bandejas, distribuidores, defletores, extratores de nvoa, etc.) devem ser obrigatoriamente subdivididas em sees, de tal maneira que cada seo possa passar com facilidade atravs das bocas de visita dos vasos.


Classificao dos vasos de presso

Componentes estruturais

Casco

O casco dos vasos de presso tem sempre o formato de uma superfcie de revoluo. Quase todos

os vasos, com raras excees, tem o casco com uma das trs formas bsicas: cilndricas,

cnicas e esfricas, ou combinaes dessas formas ( Figuras tipo de vasos de presso).

Tampos

So peas de fechamento dos cascos cilndricos dos vasos de presso. Os tampos podem ter

vrios formatos, dos quais os mais usuais so os seguintes: semi-elpticos, toro-esfricos,

cnicos, hemisfrico e planos. A escolha do tipo de tampo funo de determinados fatores,

como por exemplo:

Exigncia de Servio. Dimetro. Presso de Operao.

A seguir, as figuras ilustram os tipos mais comuns de tampos:

Abertura e Reforos

Todos os vasos de presso tm sempre vrias aberturas com diversas finalidades.

Bocais So as aberturas feitas nos vasos para:

Ligao com tubulaes de entrada e sada de produto. Instalao de vlvulas de segurana. Instalao de instrumentos, drenos e respiros.

Abaixo, seguem exemplos de instalao de bocais:

Bocas de Visita

So as portas de acesso ao interior dos vasos. Na maioria dos casos as bocas de visita so

construdas de modo similar a um bocal flangeado, sendo a tampa um flange cego.

Reforos

So componentes colocados nas aberturas de dimetro maior, de forma a compensar a perda de

massa resistente dessas aberturas.

Podem ainda existir aberturas para permitir a ligao entre o corpo do vaso e outras panes do mesmo vaso; por exemplo, ligao a potes de drenagem.

Suportes Existem vrios tipos de estruturas de suporte, tanto para vasos verticais como para horizontais. A maioria dos vasos horizontais so suportados em dois beros (selas), sendo que para permitir a dilatao do vaso, em um dos beros os furos para os chumbadores so ovalados. Os vasos verticais so usualmente sustentados por uma "saia" de chapa, embora vasos verticais de pequenas dimenses possam tambm ser sustentados em sapatas ou colunas. As torres devem ser suportadas por meio de saias. A saia de suporte deve ter um trecho com 1000mm de comprimento a partir da ligao com o vaso, com o mesmo material do casco nos seguintes casos:

temperatura de projeto abaixo de 10C; temperatura de projeto acima de 250C; Servios com Hidrognio; Vasos de aos-liga, aos inoxidveis e materiais no ferrosos.

As esferas para armazenagem de gases so sustentadas por colunas, soldadas ao casco aproximadamente na linha do equador da esfera. Abaixo, as figuras mostram alguns tipos de suportaes de vasos de presso:

Torres Os processos de destilao simples e redestilao, so demorados e onerosos, especialmente em

se tratando de uma mistura de mais de dois componentes como no caso do petrleo. Para eliminar esse inconveniente as indstrias usam denominados torres ou colunas, que permitem, em uma nica operao realizar todas as destilaes e redestilaes necessrias.

As torres normalmente servem para separar ou absorver componentes de misturas lquidas e gasosas. Esta separao pode ser feita por meio da destilao, da tambm o nome de torre destilao. Absoro feita em torres absorvedoras, com finalidade de separar produtos indesejveis no produto final.

Existem duas grandes classes de torres: torres de pratos e torres recheadas. Na primeira, o contato entre as fases feito em estgios. Na segunda, o contato contnuo.

Torres de Pratos

A torre de pratos composta de uma carcaa cilndrica vertical, comumente denominada de casco,

no interior do qual so montados os diversos pratos. Estes, tambm conhecidos como bandejas, so geralmente separados por distancias iguais. Os produtos vaporizados sobem na torre atravs das bandejas, por aberturas para tal destinadas, descendo o liquido por outras aberturas em contracorrente com o vapor que sobe. Veremos seguir os principais tipos de bandejas usados na indstria petroqumica.

A figura a seguir, mostra o esquema de funcionamento de uma torre de pratos:

Pratos perfurados

Neste tipo de pratos os borbulhadores so substitudos por orifcios, os quais esto dimensionados

de maneira a permitir a passagem dos vapores no sentido ascendente, sem deixar o lquido passar para baixo, isto calculado nas condies de projeto. Desta maneira o seu funcionamento fica amarrado s vazes de liquido e vapor prximas das de projeto.

Este equipamento apesar de oferecer bom fracionamento possui as seguintes desvantagens:

A queda de presso por prato mais varivel nas oscilaes das cargas de vapor que nas

de borbulhamento e isto, claro, reduz a flexibilidade operacional. Se, por algum motivo a carga de vapor parar momentaneamente, o nvel liquido dos pratos desaparecer, pois escorre pelos furos, fato que torna mais demorado o seu retorno operao normal.

Abaixo, segue ilustrao do esquema de funcionamento de pratos perfurados:

Chicanas Este tipo de torre no empregado nos casos em que se deseja uma boa separao. So normalmente usadas em vasos, como retificadoras ou evaporadores, e em sistema que possuem altas cargas de vapor e liquido. Em certos casos pode-se instalar 3 a 5 chicanas em torres de borbulhamento onde a carga de vapor extremamente alta.

Abaixo, segue ilustrao de uma torre com chicanas:

Torres com recheio

So semelhantes, externamente, s torres de prato, sendo que no interior, em lugar de pratos

so

colocados um ou mais tipos de recheios, cuja finalidade prover uma grande rea que, em operao, funciona como superfcie de contato entre liquido e vapor. Da mesma forma que nas torres de prato os vapores so ascendentes e o liquido entra pela parte superior e distribudo homogeneamente sobre o leito de recheio.

Assim temos uma carga liquida descendente que contm algum ingrediente capaz de absorver as impurezas da carga de vapor que entra lateralmente na parte inferior da torre.

O contato do liquido com o vapor obtido atravs do refluxo que escoa pelas superfcies do material do enchimento, dos quais os mais usados so selas cermicas, pedra britada. Atualmente tem aparecido outros tipos de elementos de contato tais como anis "Pall", e grade "Glitsch" que proporcionam aumento significativo na rea de contato e na eficincia.

As desvantagens dessas torres em relao as de borbulhadores so:

de difcil limpeza, sendo necessrio retirar os materiais de enchimento. Pode segregar as cargas, isto , o lquido descer por um lado e o vapor subir pelo outro. Neste caso, desde que no haja bom contato entre lquido-vapor, a separao ser deficiente.

Partes principais das torres recheadas

Distribuidor de liquido - importante que seja uniforme o fluxo de liquido atravs do recheio da torre. O lquido introduzido no topo por borrifadores, pratos de borrifamento ou tubos perfurados.

Recheio - os recheios mais comumente usados so: anis de Rasching, anis divididos internamente, selas de Berl, telas em varias camadas e l de ao, etc.

Suporte de recheio - o suporte do recheio deve ser robusto, a fim de resistir ao peso do mesmo e os esforos resultantes da circulao dos produtos durante a operao. Entretanto, deve ser tambm uma grande rea livre a fim de permitir facilmente a circulao do lquido de modo a no causar inundao da torre. Os tipos mais usados so: grades de ao placas perfuradas de cermica, placas de ao perfuradas, varias camadas de tela de aberturas grandes ou anis de recheio grandes.

Abaixo, segue ilustrao de um equipamento com recheio:

NOES SOBRE PROJETOS DE VASOS DE PRESSO

a) Presso de operao

a presso no topo de um vaso em posio de operao normal. A presso de operao no dever exceder Presso Mxima Admissvel de Trabalho ( PMTA ) e ser mantida a um nvel relativamente inferior ao valor de abertura do dispositivo de alvio de presso ( Vlvula de segurana ou de alivio ).

b) Temperatura de operao

Para um determinado componente de um vaso de presso e para uma certa condio de operao, a temperatura de operao ser a temperatura da sua superfcie metlica.

c) Presso de projeto

a presso utilizada na determinao da espessura mnima permissvel ou das caractersticas fsicas das diferentes partes de um vaso de presso.

A presso de projeto dever ser estabelecida considerando-se a condio mais severa de presso e temperatura simultnea. Deve-se considerar a mxima diferena de presso entre o interior e o exterior.

d) Temperatura de projeto

a temperatura correspondente presso de projeto. A temperatura de projeto de um vaso de presso est baseada na temperatura real da parede do vaso, levando-se em considerao o efeito de isolamento trmico interno, resfriamento pela atmosfera, etc. Ocorrendo variaes cclicas de temperatura para uma presso aproximadamente constante, a temperatura de projeto ser a mxima temperatura alcanada. A temperatura da superfcie metlica no dever

exceder aos valores listados nas tabelas de tenses admissveis do material em considerao.

e) Presso Mxima Admissvel de Trabalho

A Presso Mxima Admissvel de Trabalho ( PMTA ) pode se referir a cada uma das partes de um vaso, ou ao vaso considerado como um todo.

A PMTA de cada parte de um vaso a presso que causa na parte em questo uma tenso mxima igual a tenso admissvel do material na temperatura de operao correspondente parte considerada. Essas presses so calculadas pelas frmulas dadas na mesma norma de projeto adotada para o clculo do vaso. Pela definio do cdigo ASME, Seo VIII, Diviso 1 (pargrafo UG - 98), o clculo da PMTA deve ser feito em funo das espessuras corrodas, descontando-se portanto a sobre espessura para a corroso que houver.

A norma acima citada define a PMTA do vaso todo como sendo "o maior valor permissvel para presso, medida no topo do vaso, na sua posio normal de trabalho, na temperatura correspondente presso considerada, tomando-se o vaso com a espessura corroda". Essa presso ser portanto a presso que causa, na parte mais frgil do vaso, uma tenso igual tenso admissvel do material, ou, em outras palavras, ser o menor dos valores das PMTA, das diversas partes do vaso, corrigidas do efeito da coluna hidrosttica do liquido contido.

Um acrscimo de espessura deve ser considerado sempre que houver perda sensvel de espessura da chapa no processo de conformao das partes do vaso, como ocorre, por exemplo, nos tampos elpticos, toriesfricos e hemisfricos, fabricados por prensagem ou processo semelhante. Para os corpos cilndricos e cnicos, onde h apenas trabalho de calandragem, a perda de espessura desprezvel, e o acrscimo de espessura no precisa ser considerado.

A PMTA do vaso ( ou de suas partes ) pode ser calculada para diversas temperaturas, e portanto em funo de diferentes valores da tenso admissvel, e tambm para varias condies do vaso. Alm da PMTA para o vaso corrodo e em operao, usual calcular-se tambm para o vaso novo e frio, em funo das espessuras e da tenso admissvel do material para a temperatura ambiente. Como os valores das PMTA so diferentes entre si, necessrio sempre referir a que temperatura e espessura corresponde um determinado valor da PMTA de um vaso.

f) Espessura de parede de um vaso

Espessura Mnima: o valor determinado com as formulas constantes no cdigo de projeto do vaso, considerando-se a presso e temperatura de projeto, sem adicionar a sobre-espessura de corroso. Sobre-espessura de corroso: o valor determinado com base na corroso prevista e na vida til especificada no projeto do vaso. Como regra geral, quando a taxa de corroso for superior a 0,3mm/ano ou quando a sobre-espessura para corroso prevista for maior que 6mm, recomenda- se que seja usado outro material de maior resistncia a corroso. Quando houver um revestimento anticorrosivo no se deve usar sobre-espessura para corroso. Espessura de Projeto: a soma da espessura mnima e da sobre-espessura para corroso. Espessura Nominal: o valor da espessura de projeto adicionado a quantia necessria para compensar as perdas na conformao e para ajustar a espessura de projeto a uma espessura normal de mercado. Assim., a espessura nominal ser sempre maior ou igual a espessura do projeto.

SELEO DE MATERIAIS DE CONFECES DOS VASOS DE PRESSO

Na grande maioria utilizamos o ao carbono, para condies de altas temperaturas aos liga e materiais especiais. Quando o ao carbono no resiste a corroso ou eroso, ou ainda, quando pode causar contaminao ao produto, so utilizados outras ligas, ou revestimentos de materiais mais resistentes, metlicos ou no metlicos que so aplicados sobre o ao carbono afim de diminuir custos. Os revestimentos metlicos podem ser:

Clad - o revestimento integra a chapa, no havendo praticamente descontinuidade. obtido por colaminao ou soldagem por exploso.

Revestimento no-integrais "linning"- so tiras metlicas que so soldadas ao vaso em apenas algumas regies; existe portanto uma descontinuidade muito grande entre o revestimento e o metal base. Os revestimentos no metlicos mais comuns so: borracha, grafite, terflon e vidro.

Revestimento por deposio de solda - esses revestimentos consistem, como o prprio nome indica, na deposio direta de solda do material de revestimento sobre o metal-base, no interior do equipamento durante a fabricao do mesmo.

RAZES PARA INSPEO

As razes principais pelas quais os vasos de presso no sujeitos a chama tem que ser inspecionados so as seguintes:

Verificar se ocorre deteriorao e/ou avaria em que extenso e at que ponto pode afetar a estrutura do equipamento, a fim de que se possa ter certeza de que o mesmo opera dentro das condies de segurana indispensveis; Garantir, num alto nvel de probabilidade, a continuidade da operao atravs de um eficiente programa de manuteno preventiva; Evitar perdas decorrentes de uma parada de emergncia em consequncia de ruptura do vaso. Vale ressaltar que estas perdas podem ser excessivamente altas; Reduzir os custos de manuteno e operao; Manter elevado o rendimento global da unidade;

MDULO 8 TROCADORES DE CALOR

TROCADORES DE CALOR

Definio

Trocador de calor o dispositivo usado para realizar o processo da troca trmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas. Este processo comum em muitas aplicaes da Engenharia. Podemos utiliz-los no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na produo de energia, na recuperao de calor e no processo qumico. Em virtude das muitas aplicaes importantes, a pesquisa e o desenvolvimento dos trocadores de calor tm uma longa histria, mas ainda hoje busca-se aperfeioar o projeto e o desempenho de trocadores, baseada na crescente preocupao pela conservao de energia.

Os trocadores ou permutadores de calor do tipo tubular constituem o grosso do equipamento de transferncia de calor com ausncia de chama, nas instalaes de processos qumicos.

Os mais comuns so os trocadores de calor em que um fluido se encontra separado do outro por meio de uma parede, atravs da qual o calor se escoa, estes tipos de trocadores so chamados recuperadores. Existem vrias formas destes equipamentos, variando do simples tubo dentro de outro, at os condensadores e evaporadores de superfcie complexa. Entre estes extremos, existe um vasto conjunto de trocadores de calor comuns tubulares. Essas unidades so largamente utilizadas, devido possibilidade de serem construdas com grande superfcie de transferncia, em um volume relativamente pequeno, alm de possibilitar a fabricao com ligas metlicas resistentes corroso e, so apropriados para o aquecimento, resfriamento, evaporao ou condensao de qualquer fluido.

O projeto completo de um trocador de calor pode ser dividido em trs partes principais:

Anlise Trmica - se preocupa, principalmente, com a determinao da rea necessria transferncia de calor para dadas condies de temperaturas e escoamentos dos fluidos.

Projeto Mecnico Preliminar envolve consideraes sobre as temperaturas e presses de operao, as caractersticas de corroso de um ou de ambos os fluidos, as expanses trmicas relativas e tenses trmicas e, a relao de troca de calor.

Projeto de Fabricao requer a translao das caractersticas fsicas e dimenses em uma unidade, que pode ser fabricada a baixo custo (seleo dos materiais, selos, involucros e arranjo mecnico timos) , e os procedimentos na fabricao devem ser especificados.

Para atingir a mxima economia, a maioria das indstrias adota linhas padres de trocadores de calor. Os padres estabelecem os dimetros dos tubos e as relaes de presses promovendo a utilizao de desenhos e procedimentos de fabricao padres. A padronizao no significa entretanto, que os trocadores possam ser retirados da prateleira, porque as necessidades de servio so as mais variadas. O engenheiro especialista em instalaes de trocadores de calor em unidades de energia e mtodos de instalao, solicitado frequentemente para selecionar a unidade de troca de calor adequada a uma aplicao particular. A seleo requer uma anlise trmica, para determinar se uma unidade padro (que mais barata!) de tamanho e geometria especificados, pode preencher os requisitos de aquecimento ou resfriamento de um dado fluido, com uma razo especificada, neste tipo de anlise deve ser levado em conta, no que diz respeito ao custo, a vida do

equipamento, facilidade de limpeza e espao necessrio, alm de estar em conformidade com os requisitos dos cdigos de segurana da ASME.

Equipamento

O equipamento de transferncia de calor pode ser identificado pelo tipo ou pela funo. Quase todo tipo de unidade pode ser usado para efetuar qualquer ou todas estas funes, abaixo, a Ilustrao mostra as principais definies dos equipamentos de troca trmica.

Os principais tipos de trocadores de calor multitubulares so:

Permutadores com espelho flutuante. Tipo AES (a) Permutadores com espelho fixo. Tipo BEM (b), o tipo mais usado que

qualquer outro.

Permutadores com cabeote flutuante e gaxeta externa. Tipo AEP (c) Permutadores de calor com tubo em U. Tipo CFU (d) Permutadores do tipo refervedor com espelho flutuante e removvel pelo

carretel. Tipo AKT (e)

Permutadores com cabeotes e tampas removveis. Tipo AJW (f)

Ilustrao Tipos de Trocadores

Ilustrao - Classificao de trocadores tipo casco e tubo

Ilustrao Principais Tipos e Partes de um trocador Tubular

TIPOS DE TROCADORES

Classificao quanto utilizao

Os trocadores de calor so designados por termos correspondentes s modificaes que realizam nas condies de temperatura ou estado fsico do fluido de processo. No caso de o equipamento operar com dois fluidos de processo, prevalece, se possvel, a designao correspondente ao servio mais importante. Atravs deste critrio, os trocadores de calor so classificados como:

resfriador (cooler) resfria um lquido ou gs por meio de gua, ar ou salmoura;

refrigerador (chiller) resfria tambm um fluido de processo atravs da evaporao de um fluido refrigerante, como amnia, propano ou hidrocarbonetos clorofluorados;

condensador (condenser) retira calor de um vapor at a sua condensao parcial ou total, podendo inclusive sub-resfriar um lquido condensado. O termo condensador de superfcie, aplica-se ao condensador de vapor exausto de turbinas e mquinas de ciclos trmicos;

Aquecedor (heater) aquece o fluido de processo, utilizando, em geral, vapor dgua ou fluido trmico;

Vaporizador (vaporizer) cede calor ao fluido de processo, vaporizando-o total ou parcialmente atravs de circulao natural ou forada. O termo refervedor (reboiler) aplica-se ao vaporizador que opera conectado a uma torre de processo, vaporizando o fluido processado. O termo gerador de vapor (steam generator) aplicase ao vaporizador que gera vapor dgua, aproveitando calor excedente de um fluido de processo;

Evaporador (evaporator) promove concentrao de uma soluo pela evaporao do lquido, de menor ponto de ebulio.

Classificao quanto forma construtiva

Trocadores tipo casco e tubo (shell and tube) Equipamentos constitudos basicamente por um feixe de tubos envolvidos por um casco, normalmente cilndrico, circulando um dos fluidos externamente ao feixe e o outro pelo interior dos tubos. Os componentes principais dos trocadores tipo casco e tubo so representados pelo cabeote de entrada, casco, feixe de tubos e cabeote de retorno ou sada.

Trocadores especiais Em face das inmeras aplicaes especficas dos trocadores de calor, so encontradas vrias formas construtivas que no se enquadram nas caracterizaes comuns (casco e tubo, tubo duplo, serpentina, trocador de placas, resfriadores de ar, rotativos regenerativos, economizadores, etc). Para estes tipos, atribuda a classificao de ESPECIAIS, dada a sua peculiaridade de construo, em decorrncia da aplicao.

Ilustrao - Trocador de Calor casco e tubos com um passe no casco e um passe nos tubos (Contracorrente).

Ilustrao - Trocador de Calor de Casco e Tubos

Ilustrao - Trocador de Calor casco e tubos com um passe no casco e um passe nos tubos (Contracorrente)

O tipo mais comum de trocador de calor mostrado abaixo:

Ilustrao Diagrama de um trocador de calor de correntes opostas de simples tubo no interior de outro tubo

Consta de um tubo, posicionado concentricamente a outro tubo que forma a carcaa de tal arranjo. Um dos fluidos escoa dentro do tubo interno e outro atravs do espao anular entre os dois tubos, uma vez que ambas as correntes de fluidos atravessam o trocador apenas uma vez, chamamos tal arranjo de trocador de calor de passo-simples. Se ambos os fluidos escoam na mesma direo, o trocador chamado do tipo correntes paralelas; se os fluidos se movem em direes opostas, o trocador do tipo correntes opostas. A diferena de temperatura entre o fluido quente e o frio, em geral varia ao longo do tubo e, a razo de transferncia de calor variar de seo para seo. Para determinar a razo de transferncia de calor deve-se usar, desta forma, uma diferena de temperatura mdia apropriada.

Quando os dois fluidos que escoam ao longo da superfcie de troca de calor se movem com ngulos retos entre si, o trocador de calor denominado do tipo correntes cruzadas. Trs arranjos distintos, deste tipo de trocador so possveis:

Caso 1 cada um dos fluidos no se misturam ao passar atravs do trocador e, desta forma, as temperaturas dos fluidos na sada do trocador no so uniformes, apresentando-se mais quente em um lado do que no outro. O aquecedor do tipo placa plana, projetado para ser utilizado como regenerador, utilizando a energia dos gases de descarga de uma turbina ou um radiador de automovel, aproxima-se deste tipo de trocador, e o vemos abaixo.

Ilustrao - Tipo Placa

Caso 2 um dos fluidos no se mistura e outro perfeitamente misturado ao atravessar o trocador. A temperatura do fluido misturado ser uniforme em cada seo e, somente variar na direo do escoamento. Um exemplo deste tipo o aquecedor de ar de corrente cruzada, mostrado esquematicamente abaixo. O ar que escoa atravs de uma bancada de tubos misturado, enquanto que os gases no interior dos tubos esto confinados e, desta forma, no se misturam.

Ilustrao Aquecedor de Corrente cruzada

Caso 3 ambos os fluidos so misturados enquanto escoam atravs do trocador, isto , a temperatura de ambos os fluidos ser uniforme ao longo da seo e variar apenas na direo do escoamento.

Para aumentar a rea da superfcie de troca de calor, por unidade de volume, a maioria dos trocadores de calor comerciais apresenta mais de um passe atravs dos tubos e, o fluido que escoa por fora dos tubos, guiado em zigue-zague por meio de defletores. A Ilustrao - Trs tipos de defletores mostra a seo transversal de um trocador com dois passes de tubos e defletores transversais no nico passe do fluido que escoa entre a carcaa e os tubos. Os defletores so do tipo de segmento. Este e outros tipos de defletores esto mostrados na mesma figura. Em um trocador de calor com defletores, a configurao do escoamento do lado da carcaa bastante complexa. Como se v pelas setas, parte do tempo o escoamento perpendicular ao tubo e na outra parte paralelo.

O trocador, ilustrado na Ilustrao - Trs tipos de defletores, tem as placas de tubos fixos em cada extremidade e aqueles so soldados ou expandidos nas placas. Este tipo de construo tem menor custo inicial mas, pode ser usado somente para pequenas diferenas de temperatura entre o fluido quente e o frio porque, nenhum provimento feito para evitar as tenses trmicas devido expanso diferencial entre os tubos e a carcaa. Outra desvantagem consiste na no remoo do feixe de tubos para a limpeza. Estes inconvenientes podem ser contornados pela modificao do projeto bsico conforme mostra a Ilustrao . Neste arranjo uma placa de tubos fixa, mas a outra aparafusada a uma tampa flutuante que permite o movimento relativo entre o feixe de tubos e a carcaa.

Ilustrao - Trs tipos de defletores

Ilustrao - Detalhes de um trocador de calor

Outros tipos de trocadores de calor para lquidos e gases so :

Tubos duplo so sustados a muito temo, principalmente quando as velocidades de fluxo so baixas e as faixas de temperaturas so altas. Estes segmentos de tubos duplos so

bem adaptados ao pequeno dimetro, pois possibilitam o uso de pequenos flanges de sees com paredes delgadas, em comparao com o equipamento convencional multitubulado.

Ilustrao Trocador Casco e Tubo

Trocadores com raspagem interna - este tipo de trocador tem um elemento rotativo munido de lminas raspadoras montadas em molas, para raspagem da superfcie interna. Os trocadores c

221431438 apostila nr 13 vasos pressao completa 1

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