AQUECEDORES DE FLUDO TRMICO

Prefeitura Municipal de

Curitiba

Instituto Municipal de

Administrao Pblica IMAP

1

PREFEITURA MUNICIPAL DE CURITIBA

AQUECEDORES DE FLUDO TRMICO

Operao, Manuteno e Segurana

Gilson Manoel dos Santos

Curitiba 2011

2

APRESENTAO

Este trabalho tem por objetivo a descrio de funcionamento, a operao segura e a manuteno preventiva e corretiva dos aquecedores de fludo trmico e das redes de aquecimento instaladas nas Usinas de Asfalto da Prefeitura Municipal de Curitiba.

Mais importante que aprender a operar, manter e reparar esses equipamentos aes relativamente simples conhecer os aspectos que podem comprometer a segurana, das mquinas e das pessoas envolvidas.

Esperamos que as instrues e especificaes aqui contidas colaborem para uniformizar os procedimentos em ambas as Usinas de Asfalto.

O autor.

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NDICE

1. Caldeiras X Aquecedores de Fludo Trmico 1

2. Utilizao dos Aquecedores em Usinas de Asfalto 4

3. Descrio do equipamento e princpios de funcionamento 5

4. Rede de conduo de fludo trmico 14

5. Operao 16

6. Procedimentos de manuteno 20

7. Manuteno preventiva 24

Segurana na operao

AQUECEDORES DE FLUDO TRMICO

1. Caldeiras X Aquecedores de Fludo

Presso, calor e temperatura.

Algumas definies:

- Presso

Presso uma fora exercida sobre uma unidade de superfcie. Por exemplo, a presso atmosfrica a presso exercida pelo peso do ar sobre a superfcie da terra. Quanto mais subimos, menor a presso (menos ar peso - menos presso). Nos manmetros 1), comum vermos uma escala indicado kgmedindo 2 kgf/cm? Significa que, a cada centmetro quadrado (um quadrado de um por um centmetro), existe um peso de 2 kgf.

- Temperatura

Temperatura a medida da agitao trmica das pequenas partculas que compem a matriatemperatura. Interessante notar que a temperatura pode subir indefinidamente, mas que no existe temperatura inferioabsoluto). Os instrumentos que medem a temperatura so os termmetros2).

- Calor

O calor uma forma de energia em trnsito, e que s existe entre dois corpos com diferena de temperatura (o calor passa do mais mais frio). Observar que calor e temperatura so coisas diferentes. Por exemplo, uma fasca que salta de um rebolo de esmeril tem alta temperatura (mais de 1000C), mas nada faz se cair na mo, pois como muito pequena (pouco peso, ou melhortem relativamente pouca temperatura (perto de 100C), mas muito calor, e queima a mo em que cair.

Foto 1 - Manmetro

AQUECEDORES DE FLUDO TRMICO

1. Caldeiras X Aquecedores de Fludo Trmico

calor e temperatura.

Presso uma fora exercida sobre uma unidade de superfcie. Por exemplo, a presso atmosfrica a presso exercida pelo peso do ar sobre a superfcie da terra. Quanto mais subimos, menor a presso (menos ar

menos presso). Nos manmetros (instrumentos de medir presso, foto, comum vermos uma escala indicado kgf/cm. O que significa o manmetro

medindo 2 kgf/cm? Significa que, a cada centmetro quadrado (um quadrado de um por um centmetro), existe um peso de 2 kgf.

emperatura a medida da agitao trmica das pequenas partculas que compem a matria. Quanto maior a agitao dessas partculas, maior a temperatura. Interessante notar que a temperatura pode subir indefinidamente,

o existe temperatura inferior a 273C negativo (o chamado zero absoluto). Os instrumentos que medem a temperatura so os termmetros

O calor uma forma de energia em trnsito, e que s existe entre dois corpos com diferena de temperatura (o calor passa do mais

). Observar que calor e temperatura so coisas diferentes. Por exemplo, uma fasca que salta de um rebolo de esmeril tem alta temperatura (mais de 1000C), mas nada faz se cair na mo, pois como muito pequena (pouco peso, ou melhor, massa) tem pouco calor. Um copo de gua fervente tem relativamente pouca temperatura (perto de 100C), mas muito calor, e queima a mo em que cair.

Foto 2 - Termmetro

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Presso uma fora exercida sobre uma unidade de superfcie. Por exemplo, a presso atmosfrica a presso exercida pelo peso do ar sobre a superfcie da terra. Quanto mais subimos, menor a presso (menos ar - menos

umentos de medir presso, foto . O que significa o manmetro

medindo 2 kgf/cm? Significa que, a cada centmetro quadrado (um quadrado

emperatura a medida da agitao trmica das pequenas partculas . Quanto maior a agitao dessas partculas, maior a

temperatura. Interessante notar que a temperatura pode subir indefinidamente, 273C negativo (o chamado zero

absoluto). Os instrumentos que medem a temperatura so os termmetros (foto

O calor uma forma de energia em trnsito, e que s existe entre dois corpos com diferena de temperatura (o calor passa do mais quente para o

). Observar que calor e temperatura so coisas diferentes. Por exemplo, uma fasca que salta de um rebolo de esmeril tem alta temperatura (mais de 1000C), mas nada faz se cair na mo, pois como muito pequena

, massa) tem pouco calor. Um copo de gua fervente tem relativamente pouca temperatura (perto de 100C), mas muito calor, e

Termmetro

Caldeiras

O que so caldeiras?

Caldeiras so equipamentos muito similares panelas de presso gigantes, e a grande maioria trabalha com gua. Nas caldeiras, a gua aquecida at ferver (ocorre a chamada mudana de fase, de lquido para vapor - "gs"), e oenormes presses (250 kgf/cm As caldeiras ento existem para produzir esse vapor, que usado, por exemplo, em aquecimento, gerao de energia mecnica em turbinaComo o vapor est sempre em altas presses nesses equipamentos, existem nas caldeiras os chamados "vasos de presso", que so os recipientes destinados a conter esse vapor e resistir a essas presses altssimas. Compare a presso do vapor produzido nas caldeiras comatmosfrica ao nvel do mar (~1 kgf/cm), e da voc ver porque que as caldeiras podem explodir, por problemas de construo, operao ou manuteno. Essas exploses so chamadas exploses por presso, causam graves danos ao equipamento e apessoas. As caldeiras podem (leo, gs (figura 3), carvo, por fontes no convencionais (energia nuclear, solar, etc)combustveis lquidos ouconstruo, operao ou manuteno,Falaremos mais sobre isso.

Caldeiras so equipamentos muito similares panelas de presso , e a grande maioria trabalha com gua. Nas caldeiras, a gua

aquecida at ferver (ocorre a chamada mudana de fase, de lquido "gs"), e o vapor ento aquecido tambm, pode

250 kgf/cm) e temperaturas (500C). As caldeiras ento existem para produzir esse vapor, que usado, por

exemplo, em aquecimento, gerao de energia mecnica em turbinar est sempre em altas presses nesses equipamentos, existem

nas caldeiras os chamados "vasos de presso", que so os recipientes os a conter esse vapor e resistir a essas presses altssimas.

Compare a presso do vapor produzido nas caldeiras comnvel do mar (~1 kgf/cm), e da voc ver porque que as

caldeiras podem explodir, por problemas de construo, operao ou manuteno. Essas exploses so chamadas exploses por presso, causam graves danos ao equipamento e a tudo que estiver prximo, inclusive

As caldeiras podem ser aquecidas atravs da queima de umcarvo, lenha, etc), por resistncias eltricas

por fontes no convencionais (energia nuclear, solar, etc). As aquecidas com combustveis lquidos ou gasosos podem, tambm por problemas de construo, operao ou manuteno, explodir devido ao combustvel. Falaremos mais sobre isso.

Figura 3 Caldeira gs

Figura 4 Caldeira eltrica 5

Caldeiras so equipamentos muito similares panelas de presso , e a grande maioria trabalha com gua. Nas caldeiras, a gua

aquecida at ferver (ocorre a chamada mudana de fase, de lquido - gua, podendo atingir

As caldeiras ento existem para produzir esse vapor, que usado, por exemplo, em aquecimento, gerao de energia mecnica em turbinas, etc.

r est sempre em altas presses nesses equipamentos, existem nas caldeiras os chamados "vasos de presso", que so os recipientes

os a conter esse vapor e resistir a essas presses altssimas. Compare a presso do vapor produzido nas caldeiras com a presso

nvel do mar (~1 kgf/cm), e da voc ver porque que as caldeiras podem explodir, por problemas de construo, operao ou manuteno. Essas exploses so chamadas exploses por presso, e

udo que estiver prximo, inclusive

ser aquecidas atravs da queima de um combustvel eltricas (figura 4) ou . As aquecidas com

gasosos podem, tambm por problemas de explodir devido ao combustvel.

Aquecedores de Fludo Trmico

O que so aquecedores de fludo trmico?

Os aquecedores de fludo trmico so o que seu nome diz. Aquecem um fludo - em nosso caso, nas usinas de asfalto, um com aquele que usado para lubrificar o motor dos automveistrmico. Nossa inteno Em nossos aquecedores usado leo diesel aquecimento (foto 5). Esses equipamentos tm duas diferenas fundamentais em relao s caldeiras: - No h mudana de fase, ou seja, em operao normal e correta, o leo trmico jamais vai ferver dentro do aquecedor.- Operam presso atmosfrica. Isso significa que noaquecedores de fludo trmico. praticamente impossvel um aquecedor de fludo trmico explodir por excesso de presso (pois opera presso atmosfrica), mas possvel sim explodir por problemas de equipamento em que h chamas e calor, existe perigo de incndios

E por que (quase) todos chamam os aquecedores de fludo trmico das usinas de asfalto de caldeiras?

No passado, as usinas de asfalto usavam caldeiras a vapor, no lugar de aquecedores de fludo trmicomanteve.

Foto 5

Aquecedores de Fludo Trmico

que so aquecedores de fludo trmico?

Os aquecedores de fludo trmico so o que seu nome diz. Aquecem um em nosso caso, nas usinas de asfalto, um leo mineral muito parecido

com aquele que usado para lubrificar o motor dos automveis. Nossa inteno usar esse calor do leo para aquecer outras coisas.

aquecedores usado leo diesel como combustvel de

Esses equipamentos tm duas diferenas fundamentais em relao s

No h mudana de fase, ou seja, em operao normal e correta, o leo trmico jamais vai ferver dentro do aquecedor.

Operam presso atmosfrica. Isso significa que no h vaso de presso nos aquecedores de fludo trmico.

praticamente impossvel um aquecedor de fludo trmico explodir por excesso de presso (pois opera presso atmosfrica), mas possvel sim explodir por problemas de combustvel. Alm disso, comoequipamento em que h chamas e calor, existe perigo de incndios

(quase) todos chamam os aquecedores de fludo trmico das de asfalto de caldeiras?

passado, as usinas de asfalto usavam caldeiras a vapor, no lugar de aquecedores de fludo trmico. O tempo passou mas o nome - hoje errado

Foto 5 - Aquecedor de Fludo Trmico - Usina Norte

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Os aquecedores de fludo trmico so o que seu nome diz. Aquecem um leo mineral muito parecido

com aquele que usado para lubrificar o motor dos automveis - o leo calor do leo para aquecer outras coisas.

como combustvel de

Esses equipamentos tm duas diferenas fundamentais em relao s

No h mudana de fase, ou seja, em operao normal e correta, o leo h vaso de presso nos

praticamente impossvel um aquecedor de fludo trmico explodir por excesso de presso (pois opera presso atmosfrica), mas possvel sim

combustvel. Alm disso, como em todo equipamento em que h chamas e calor, existe perigo de incndios

(quase) todos chamam os aquecedores de fludo trmico das

passado, as usinas de asfalto usavam caldeiras a vapor, no lugar de hoje errado - se

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2. Utilizao dos aquecedores de fludo trmico em usinas de asfalto

As usinas de asfalto utilizam normalmente dois derivados de petrleo "pesados" em sua operao, o CAP (cimento asfltico de petrleo) e o leo combustvel (OC-A1, em nosso caso). Esse derivados so chamados de pesados pois so muito viscosos (OC-A1) ou slidos (CAP) a temperatura ambiente. O leo combustvel, utilizado no aquecimento dos agregados dentro do secador, deve ser vaporizado no maarico para uma queima adequada. Para que isso ocorra, deve ser mantido a 100C dentro do reservatrio (para evitar sua contaminao com gua) e nas tubulaes, e chegar a aproximadamente 135C no maarico. Essas temperaturas so atingidas atravs da circulao do fludo trmico aquecido, dentro de serpentinas no tanque, atravs de camisas de aquecimento nas tubulaes e da circulao no retificador. O CAP, no processo de produo do asfalto, injetado dentro do secador, em uma quantidade muito precisa. Para que possa ser bombeado, o CAP deve ser mantido, nos tanques, nas tubulaes e na bomba a temperatura de 150C. Aqui tambm as temperaturas so atingidas pela circulao do fludo trmico nas serpentinas dos tanques, camisas dos tubos e retificador. Os tanques de armazenamento, seja de leo combustvel, seja de CAP, esto em contnua perda de calor para o ambiente, mesmo sendo construdos com isolamento trmico. As tubulaes encamisadas resfriam ainda mais rapidamente aps a parada do aquecedor, chegando a temperatura ambiente. Esse motivo torna necessrio o funcionamento do aquecedor pelo menos duas horas antes do incio da produo das usinas de asfalto, e durante os finais de semana. Na figura 6 temos uma representao esquemtica e simplificada do sistema de aquecimento utilizado na Usina Norte:

Figura 6 Sistema de aquecimento da Usina Norte

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3. Descrio do equipamento componentes / Princpios de Operao

As duas usinas de asfalto da Prefeitura Municipal de Curitiba tm o mesmo modelo de aquecedor de fludo trmico:

- Aquecedor trmico tipo horizontal, estacionrio, modelo AFI-H-400 - Capacidade de aquecimento: 400.000 kcal/h - Temperatura mxima de aquecimento do fludo trmico: 250C - Combustvel: leo diesel

O aquecedor um equipamento que transfere calor de um combustvel, leo diesel, em nosso caso, para um fludo, o leo trmico. A idia usar a energia liberada pela queima desse combustvel para aquecer os derivados de petrleo pesados em uso na usina de asfalto.

Componentes do equipamento:

Componentes mecnicos:

Corpo:

um cilindro de ao soldado, que serve de invlucro para o sistema de troca trmica. O corpo tem ligado a si os suportes, e tem externamente uma camada de isolamento trmico, protegida por uma chapa fina galvanizada.

Chamin:

por onde saem os gases da combusto do maarico (foto 8).

Foto 7 Corpo do aquecedor

Foto 8 - Chamin

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- Serpentinas:

um sistema de tubos, em duas camadas (primrio e secundrio), por onde circula o leo trmico a ser aquecido. O processo de aquecimento se d pela chama e gases quentes que atingem as serpentinas pelo lado de fora, aquecendo o leo em seu interior (foto 9).

Queimador:

onde se d a queima do combustvel. Partes constituintes:

- Corpo: a carcaa do queimador.

Foto 9 Serpentinas no interior do aquecedor

Foto 10 Corpo do queimador

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- Motor eltrico: Motor de eixo passante, que aciona simultaneamente a bomba de combustvel e o ventilador (foto11).

- Bomba de combustvel: Eleva a presso do leo diesel, permitindo assim sua vaporizao (foto 12).

- Ventilador: Proporciona o ar necessrio para a correta queima do combustvel - Controlador de vazo de ar: Regula a quantidade de ar injetada pelo ventilador. Tem duas posies: uma fixa inicial e uma segunda, mais aberta, acionada pelo sistema de comando (foto 13).

Foto 11 Motor do queimador

Foto 12 Bomba de combustvel com manmetro.

Foto 13 Controlador de vazo de ar

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- Bicos injetores: Dois bicos injetores, com ngulos de injeo diferentes. por onde o combustvel sai para ser queimado. Como temos dois bicos, na realidade teremos tambm duas chamas, 1 estgio (bico 1) e 2 estgio (bico 2)(foto 14)

- Vlvulas solenides: Duas vlvulas acionadas eletricamente, que liberam a passagem do combustvel para os bicos 1 e 2 (foto 15).

- Eletrodos: Eletrodos com revestimento de porcelana, que do partida, atravs de fasca, ao fogo no queimador (foto16).

Foto 14 Bico injetor

Foto15 Vlvulas solenides dos bicos 1 e 2

Foto 16 - Eletrodos

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- Bomba de circulao e reservatrio de gua.

Bomba centrfuga acionada por motor eltrico, a responsvel pela circulao do fludo trmico no circuito de aquecimento (serpentinas de aquecimento, tubulaes, serpentinas nos tanques). A vedao do eixo da bomba feita atravs de selo mecnico, que refrigerado por gua contida em um reservatrio prprio (foto 17).

Foto 17 Bomba centrfuga de circulao do fludo trmico, com motor de acionamento

Reservatrio de gua de refrigerao da bomba: A circulao da gua mantm baixa a temperatura do selo mecnico, que veda o eixo da bomba. O reservatrio deve ser mantido com gua acima do nvel da tubulao mais alta (retorno)(foto 18).

Reservatrio de expanso

Reservatrio acima do aquecedor, opera a presso atmosfrica (isto , aberto), e absorve as variaes de volume do fludo trmico em funo da temperatura. Tem em seu interior um sensor de nvel eltrico, e um visor de nvel transparente em sua lateral (foto 19).

Foto 18 Reservatrio de gua para refrigerao da bomba

Foto 19 Reservatrio de expanso

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Acessrios:

- Vlvulas de gaveta: Existem duas vlvulas de gaveta, uma antes e uma depois da bomba de circulao, que devem ser fechadas para remoo da bomba ou limpeza do filtro. Em operao normal ambas devem ficar completamente abertas (foto 20).

-Filtro de leo trmico: Filtro de tela, instalado antes da entrada da bomba de circulao de leo, destinado a impedir a entrada de corpos estranhos na bomba (foto 21).

- Filtro de leo diesel: Localizado na tubulao, pouco antes da bomba de injeo (foto 22).

Foto 20 Vlvulas de gaveta

Foto 21 Filtro de leo trmico

Foto 22 Filtro de leo diesel

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- Vlvula solenide de segurana: Localizada prximo ao tanque de combustvel, impede a passagem de leo diesel no caso de parada da bomba de circulao (foto 23).

- Vlvula de desvio: Localizada na tubulao logo aps a sada do aquecedor, se aberta, desvia parte do leo aquecido para o reservatrio de expanso. Utilizada para retirar o ar presente nas linhas, quando de manuteno nas tubulaes ou troca do leo trmico (foto 24).

Manmetros e termmetros

Existem dois manmetros no equipamento: um que mede a presso na linha de fludo trmico, logo aps a bomba centrfuga, e outro que mede a presso de injeo de leo diesel, localizado no corpo da bomba do maarico. Existe um termmetro que mede a temperatura do fludo trmico que retorna dos tanques, instalado na tubulao logo aps a bomba de circulao (fotos 25 e 26).

Foto 25 Manmetro e termmetro

Foto 23 Vlvula de segurana

Foto 24 Vlvula de desvio

Foto 26 Manmetro da bomba de injeo de combustvel

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Componentes eltricos/eletrnicos:

So os equipamentos que permitem o funcionamento correto e seguro do aquecedor.

1. Painel de comando:

Parte frontal

- Interruptores, sinalizadores luminosos e sonoros:

04 interruptores liga/desliga: chave geral, bomba, estgio 1 e estgio 2. A cada interruptor est relacionado um sinalizador luminoso, indicando ligado quando aceso.

04 interruptores que silenciam os sinalizadores sonoros de alarme de alta temperatura, nvel de leo, problemas no queimador e problemas na bomba de circulao. Cada um desses alarmes tm associados um sinalizador luminoso (foto 27).

Foto 27 Painel de comando

- Controlador de temperatura:

Controlador eletrnico que o responsvel pelo comando do sistema de aquecimento. Tem dois grupos de dgitos: dgitos maiores, em vermelho, representam a temperatura do fludo trmico na sada do aquecedor; dgitos menores, em verde, representam a temperatura selecionada pelo operador do equipamento (esse valor pode ser modificado, dentro de certos limites, atravs da teclas seta para cima e seta para baixo). As outras duas teclas so utilizadas para programao da lgica do aparelho, e no so usadas na operao. O controlador de temperatura recebe informaes, para seu funcionamento, de um termopar instalado na tubulao que sai do aquecedor (foto 28).

Foto 28 Controlador de temperatura

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Parte interna

Na parte interna do painel esto (foto 29): 1 - os disjuntores de proteo dos circuitos, 2 - o sistema de acionamento e proteo do motor da bomba de circulao de fludo trmico e 3 - o termostato de segurana.

2. Caixa de comando do queimador.

Sobre o motor do ventilador/bomba de combustvel do queimador, existe uma caixa metlica com fecho, onde est instalado o sistema de comando e acionamento. Nesta caixa temos (foto 30):

- O transformador que produz a tenso necessria fasca para acendimento do queimador (1). - O sistema de temporizao e segurana da combusto (o mais importante sistema de segurana do aquecedor de fludo trmico) (2). Esse sistema recebe informaes de um sensor colocado no corpo do queimador (foto 31). - O sistema de acionamento/segurana do motor eltrico do ventilador/bomba de combustvel (3).

Foto 29 Interior do painel de comando

Foto 30 Caixa de comando

Foto 31 Sensor de chama

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4. Rede de conduo de fludo trmico.

O aquecedor de fludo trmico uma das partes do sistema de aquecimento. A outra a rede de conduo. A rede de conduo constituda pela tubulao que leva fludo trmico aos pontos em que o calor nele contido usado, pelas serpentinas que transferem esse calor aos derivados de petrleo, pelas vlvulas que permitem ou impedem a passagem do fludo, pelos retificadores, pela vlvula que regula a pressurizao da linha principal, pelas camisas nos tubos de transporte destes derivados, e pela tubulao em que o fludo retorna, mais frio, ao aquecedor. A operao dessa rede de maneira correta garante que as temperaturas dos derivados de petrleo estejam de acordo com as necessidades do processo de produo do CBUQ. A lgica das vlvulas da rede de conduo muito semelhante nas duas usinas da PMC, diferindo apenas com relao aos acessrios ligados essa rede. Basicamente existe uma ligao em srie entre os tanques, na seguinte sequncia fechada: - Circuito de presso: bomba de circulao tanque de leo combustvel tanque de CAP 1 tanque de CAP 2 vlvula de controle de presso - Circuito de retorno: Vlvula de controle de presso bomba de circulao. Todas as sadas acessrias esto ligadas no circuito de presso. O fludo proveniente dessas sadas aquece, atravs de vlvulas individuais, as camisas dos tubos de conduo de CAP e leo combustvel, as bombas de injeo, os retificadores, etc

Aquecimento dos tanques

Os tanques que devem ser aquecidos tm a passagem de fludo trmico liberada em suas serpentinas; naqueles que no devem ser aquecidos, o fludo no entra. Observe o esquema de tubulaes de ligao entre o aquecedor e os tanques. Considere apenas o tanque de leo combustvel (figura 32).

O fludo aquecido chega e encontra as vlvulas V1 e V2. Temos quatro possibilidades: - V1 e V2 esto fechadas: a passagem de leo fica completamente bloqueada, a presso no manmetro do aquecedor vai subir, e em breve teremos um alarme de superaquecimento com a parada do aquecedor; - V1 fechada e V2 aberta: o leo passa direto e no aquece o contedo do tanque; - V1 e V2 abertas: a maior parte do leo no aquece o interior do tanque, embora alguma parte dele entre. Produz um aquecimento muito pequeno do contedo do tanque; - V1 aberta e V2 fechada: todo o leo passa pelo interior das serpentinas de aquecimento do tanque, transferindo seu calor ao leo combustvel armazenado.

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Figura 32 Aquecedor e rede de conduo de fludo trmico

O mesmo procedimento de vlvulas usado para os outros tanques, sempre com o mesmo raciocnio entra fludo aquecido nas serpentinas do tanque que desejamos aquecer. Observar que nunca deve ocorrer a situao das duas vlvulas de um tanque ficarem fechadas simultaneamente isso bloqueia o fluxo de leo trmico, fazendo com que aquele parado dentro do aquecedor superaquea e levando a parada do processo com alarme.

A vlvula de presso

A vlvula de presso est instalada entre o ramal de presso e o de retorno. Sua funo a de aumentar a presso na linha, tornando possvel que o fludo chegue aos acessrios (fotos 33). Assim:

- Quando a usina no est produzindo, e no precisamos de aquecimento em nenhum acessrio, a vlvula deve ficar completamente aberta. - Quando a usina est produzindo, e/ou necessitamos de aquecimento em acessrios (linhas, bombas, etc), a vlvula fica em posio intermediria (meio fechada). - A vlvula nunca deve ficar fechada, pois a vazo de retorno diminui muito, e pode haver superaquecimento do aquecedor.

Fotos 33 Vlvula de presso fechada, aberta e em posio intermediria.

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5. Operao do conjunto Aquecedor de Fludo Trmico / Rede de conduo.

Como vimos, atravs do Aquecedor utilizamos a energia contida no combustvel (leo diesel) para aquecer os tanques e tubulaes dos derivados de petrleo, sendo que o fludo trmico aquecido o meio pelo qual essa energia transmitida. Para que isso ocorra, necessitamos de algumas coisas aconteam, simultaneamente:

- Combustvel deve chegar ao queimador - Fogo (controlado) deve ser produzido no queimador - O fludo trmico deve circular no circuito - O circuito deve ser tal que o fludo trmico chegue aos locais onde o

aquecimento necessrio

Operao do aquecedor de fludo trmico, com descrio de cada fase:

Ligar o equipamento no incio do expediente dirio:

1. Abrir a vlvula de combustvel para o queimador. 2. Ligar a CHAVE GERAL no painel de comando 3. Verificar se esto acesos os nmeros no controlador de temperatura (em

vermelho a temperatura atual, em verde a temperatura selecionada) 4. Verificar se a temperatura selecionada est correta (aumentar ou

diminuir nas teclas de setas) 5. Ligar a BOMBA de circulao no painel de comando 6. Verificar a presso no manmetro na linha que sai da bomba. A presso

deve estar entre 4 e 5 kgf/cm. Caso a presso esteja muito baixa (prximo a zero), a vlvula de entrada pode estar fechada, ou h um grande vazamento nas linhas; caso a presso esteja muito alta (acima de 5 kgf/cm), h alguma obstruo na linha (alguma vlvula est fechada)

7. Aps o funcionamento da bomba de circulao, a temperatura indicada em vermelho no controlador comear a subir (leo mais quente est vindo das serpentinas dos tanques). Se a bomba estiver funcionando normalmente, passar para o prximo passo.

8. Ligar a chave 1 ESTGIO no painel de comando. A seguinte sequncia ocorre automaticamente: - O motor eltrico do queimador ligado. Assim, a bomba de combustvel e o ventilador so acionados. - Aps alguns segundos de funcionamento (tempo em que somente ar mandado ao queimador, para limpar qualquer resduo de combustvel dentro da cmara), liberado combustvel ao bico 1, e ao mesmo tempo uma fasca emitida entre os eletrodos que esto a frente do bico. O leo entra em ignio, e o aquecedor est aceso.

9. Na primeira vez em que o aquecedor ligado no dia, deixar apenas o primeiro estgio funcionando por alguns minutos, principalmente em dias muito frios, antes de ligar o 2 estgio.

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10. Estando os 1 estgio estvel a chama se mantendo, ligar o 2 ESTGIO. A seguinte sequncia ocorre automaticamente: - liberado combustvel ao bico 2. Ao mesmo tempo, a porta de controle na entrada do ventilador se abre um pouco mais, garantindo oxignio para a quantidade adicional de leo diesel a ser queimada.

Observao: Os dois bicos, 1 e 2, liberam a mesma quantidade de leo diesel. A diferena entre eles est no ngulo de injeo, ou leque. O bico 1 tem um ngulo de 45 (chama larga e curta), para que o le o possa ser inflamado pela fasca dos eletrodos; o bico 2 tem ngulo de 60, p rovocando uma chama mais estreita e mais longa.

O aquecedor est agora funcionado. Caso no exista nenhum problema, a temperatura do fludo trmico ser mantida dentro de uma faixa mais ou menos entre a temperatura selecionada no controlador e menos 15C daquela, dependendo da temperatura ambiente, temperaturas dos contedos dos tanques, existncia de vento, etc

Estando o aquecedor em funcionamento normal, posicionar as vlvulas da rede de conduo de acordo com o desejado aquecimento dos tanques, linhas e acessrios. Em cada uma das unidades (usinas norte e sul), existem particularidades nos procedimentos relativos s linhas de conduo, que no so iguais. Essas diferenas de procedimento sero tratadas individualmente, em cada local.

Lembrar que:

- A temperatura ideal para o armazenamento do CAP nos tanques e seu uso de 150C - A temperatura ideal para o armazenamento do leo combustvel no tanque de 100C. O acrscimo de temperatura necessrio par a seu uso (+30 a 40C) conseguido no retificador.

- Desligar o equipamento ao final do expediente:

1. Desligar as chaves 1 ESTGIO e 2 ESTGIO 2. Manter a bomba de circulao ligada at a temperatura indicada em

vermelho no controlador chegar at 150C. Desligar a chave da BOMBA.

3. Desligar a CHAVE GERAL. 4. Fechar a vlvula de leo diesel.

Os alarmes

Pode acontecer do Aquecedor de Fludo Trmico no funcionar corretamente. Caso o problema seja grave, um alarme dispara, um sinal luminoso acende no painel de comando, e a mquina para. Temos quatro alarmes:

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1. Alarme de alta temperatura

Ocorre quando a temperatura do fludo trmico ultrapassa a temperatura mxima selecionado no controlador. Isso pode ocorrer:

- Obstruo na passagem do fludo trmico, provocada por vlvulas incorretamente posicionadas; - Temperatura selecionada muito baixa, quando os tanques j esto aquecidos e h pouca troca de calor; - Excesso de calor produzido (os dois estgios acionados) quando os tanques j no necessitam de tanto aquecimento.

O alarme de alta temperatura desliga completamente o aquecedor (corta o combustvel dos bicos e para a bomba de circulao) e aciona os alarmes sonoro e visual. Para cancelar o alarme, deve-se desligar a chave geral, tendo o cuidado de antes verificar e corrigir a causa do problema.

2. Alarme da bomba

Ocorre quando h problemas com o motor eltrico da bomba de circulao (normalmente queda de disjuntor).

3. Alarme de nvel baixo

Ocorre quando o nvel de fludo trmico dentro de reservatrio de expanso cai abaixo do limite mnimo medido pela bia (sensor).

4. Alarme de queimador.

o alarme mais grave do equipamento, e ocorre quando a chama no se mantm estvel no queimador. O sistema de proteo, que aciona o alarme, funciona da seguinte forma: - Quando o equipamento ligado, ou quando o aquecimento religado pelo controlador de temperatura, o ventilador do queimador acionado por um tempo determinado, para limpar o interior da cmara. - Aps essa limpeza, o combustvel liberado para o bico 1, ao mesmo tempo em que uma fasca surge entre os eletrodos que esto a frente do bico. - Se tudo funcionar corretamente, a chama acende, e esse fato comunicado ao programador, atravs de um sensor de chama. - Se a chama no acender, o processo reiniciado (ar de limpeza, injeo de leo, fasca). Se mais uma vez no funcionar, o alarme do queimador acionado (sonoro e visual), e o processo para. O alarme cancelado no boto que existe no corpo do programador de combusto, dentro da caixa metlica sobre o maarico. Importante observar que esse alarme indica um problema grave, podendo existir risco de exploso do corpo do aquecedor por injeo de combustvel em superfcie quente, em caso de muitas tentativas sem ignio normal.

A ao dos alarmes deve ser rara. NO OPERAR UM EQUIPAMENTO EM QUE OS ALARMES ATUEM COM FREQUNCIA A CAUSA DEVE SER DESCOBERTA E CORRIGIDA.

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Alguns problemas de funcionamento e suas causas mais comuns:

Chave geral do aquecedor no liga - Verifique a alimentao eltrica - Verifique os disjuntores do painel de comando

Aquecedor liga, mas a bomba de circulao no funciona - Verifique o disjuntor da bomba - Verifique o rel de proteo colocado junto ao contactor de acionamento da bomba

A bomba de circulao gira normalmente, mas a presso no estabiliza (manmetro oscilando): - Verifique a existncia de ar na tubulao. Abrir a vlvula de retorno para o reservatrio de expanso, desligando a bomba sempre que a oscilao comear. Repetir o processo algumas vezes e fechar a vlvula quando a presso estabilizar

A bomba de circulao gira, mas o motor do queimador (ventilador/bomba de combustvel) no funciona: - Verifique a alimentao eltrica do queimador - Verifique o rel de proteo do motor eltrico, dentro da caixa metlica

A bomba de circulao e o ventilador giram, mas o queimador no funciona (no acende) - Verifique a alimentao eltrica do queimador - Verifique se o alarme do queimador no est acionado - Verifique se h combustvel chegando bomba de injeo - Verifique a presso da bomba de combustvel (8 kgf/cm) - Verifique se h fasca chegando ponta dos eletrodos - Verifique se h entupimento do bico 1 (ver procedimento 2)

O 1 estgio acende, mas logo aps apaga. - Verifique o filtro de combustvel - Verifique se no h entrada de ar no filtro de combustvel, conexes e tubos. - Verifique o filtro (peneira) no corpo do bico injetor 1 procedimento 2 exposto a seguir.

O 1 estgio (bico 1) acende normalmente, mas quand o se liga o 2 estgio, o queimador apaga: - Verifique se o filtro de combustvel no est entupido - Verifique se a regulagem do ar do 2 estgio no est incorreta (excesso de ar que assopra o fogo siga o procedimento 1 exposto a seguir

Excesso de fuligem na chamin, principalmente com o 2 estgio ligado. - Verifique a regulagem de ar do 2 estgio (falta de ar, resultando em combusto incompleta procedimento 1) - Verifique o filtro (elemento sinterizado) no corpo do bico injetor 2; procedimento 2.

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6. Procedimentos de manuteno

Procedimento 1 Regulagem do ar do 2 estgio (bic o 2)

O ar necessrio para combusto apenas com o bico 1 geralmente no apresenta problemas, pois a regulagem esttica e normalmente no alterada (foto 34) Caso exista fumaa visvel (fuligem) quando o 2 estgio est em operao, h falta de oxignio, e o ar deve ser regulado. A regulagem feita atravs de uma porca e uma contraporca prximas s solenides dos bicos, da seguinte maneira (foto 35).

1- Estando o equipamento ligado apenas no 1 estgi o, afrouxar a contraporca (chave de boca 22mm) da regulagem do ar;

2- Ligar o 2 estgio. Se a chama apagar, aperte um pouco a porca e recomece o processo; se a chama permanecer acesa mas fuligem sair pela chamin, afrouxe um pouco a porca at que no exista fumaa visvel.

3- O ajuste deve ser feito muito lentamente. 4- Conseguida uma boa regulagem chama estvel sem fumaa visvel

desligar e ligar manualmente o 2 estgio para veri ficar se o problema foi resolvido.

5- Segurar a porca e travar a contraporca (duas chaves de boca 22mm).

Lembrar que: - Apertar ou afrouxar a porca s ter efeito no funcionamento do 2 estgio; - Essa regulagem raramente necessria; caso tenha que ser feita com freqncia ou no se consiga manter a chama acesa sem fuligem, provavelmente o bico est entupido, e deve ser retirado para limpeza, conforme o procedimento 2. - Operar o equipamento com liberao de fumaa e fuligem pssimo ambientalmente (poluio do ar), economicamente (leo diesel jogado fora) e termicamente (a fuligem acumulada diminui o aquecimento de um fogo j ruim), alm de ser um fator de risco de operao (alta possibilidade de parada por alarme de queimador).

Foto 34 Indicador de abertura do regulador de ar para o 1 estgio (mquina

parada)

Foto 35 Regulador de ar do 2 estgio (acionado pela presso do combustvel )

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Procedimento 2 Limpeza dos bicos injetores e regulagem dos eletrodos de partida

O seguinte procedimento dever ser executado sempre que: - Existir dificuldade no acendimento e/ou manuteno da chama acesa 1 estgio - Existir dificuldade em manter o 2 estgio aceso. - Impossibilidade de regular o ar do 2 estgio, co mo descrito no procedimento anterior. - Preventivamente, a cada seis meses.

O procedimento dever ser executado por duas pessoas.

1. De preferncia com a mquina fria, retire os quatro parafusos que prendem o queimador ao corpo do aquecedor (chave sextavada 17mm)(foto 36, 1).

2. Com o auxlio de outra pessoa, retire o queimador do local e coloque-o sobre uma superfcie firme, tendo cuidado de no danificar as mangueiras do leo diesel, nem a fiao eltrica.

3. Com uma chave sextavada 8mm, retire o parafuso do controlador de potncia (foto 36, 2).

4. Com uma chave Allen 4mm, afrouxe os dois parafusos que mantm o tubo do queimador preso ao corpo (foto 36, 3).

5. Com cuidado, retire o controlador de potncia e o tubo externo (anel deslizante) (foto 37). Normalmente h alguma dificuldade para retirar, pois o tubo prende devido fuligem e poeira.

Foto 36 - Queimador

Foto 37 Controlador de potncia e tubo externo

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6. Com uma chave Allen 2,5mm, retire os dois parafusos laterais que fixam a placa de turbilhonamento. Marque sua posio antes de retir-la (foto 38,1).

7. Afrouxe o parafuso Phillips da abraadeira que segura os eletrodos. Cuidado, o revestimento de porcelena frgil (foto 38, 2).

8. Gire os eletrodos de maneira que as pontas permitam a retirada do bico 1.

9. Retire o bico 1 (chave sextavada 15mm). 10. Desmonte o bico 1 (quatro partes), limpando cuidadosamente cada

componente. Monte as peas e recoloque o bico (foto 39). 11. Retire o bico 2 e proceda da mesma maneira (foto 40).

Foto 39 Bico 1 desmontado

12. Com cuidado, recoloque os eletrodos na posio em que estavam. Suas extremidades devem ficar afastadas aproximadamente 5mm. No aperte demais o parafuso, pois a porcelana frgil.

13. Com o queimador apontado para um local onde no existam substncias inflamveis, teste a fasca de acendimento. Ligue a chave geral, a bomba de circulao e o 1 estgio, por no mximo um segundo de cada vez. Deve surgir uma fasca visvel e ruidosa entre os eletrodos. Ateno: no toque nos eletrodos nem nos cabos a alta tenso pode matar! (10.000 Volts). Caso a fasca no aparea, reposicione os eletrodos (foto 41).

Foto 38 Placa de turbilhonamento e eletrodos

Foto 40 Bico 2 desmontado

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14. Recoloque a placa de turbilhonamento na posio em que estava. Aperte os dois parafusos.

15. Recoloque o controlador de potncia, mas deixe o parafuso completamente frouxo. Recoloque o tubo externo, aperte os dois parafusos, posicione o parafuso do controlador no meio da regulagem e aperte-o.

16. Novamente com o queimador apontado para local seguro, conveniente testar a combusto. Para que o teste seja possvel, ser necessrio retirar o sensor de chama, para engan-lo. Ento: - Retire o sensor de chama do seu ponto de fixao, e cubra-o com algo escuro (pode ser mo). - Ligue a chave geral, a bomba de circulao e o 1 estgio. - O ventilador vai funcionar, e a fasca vai saltar entre os eletrodos. Aps alguns segundos, o combustvel liberado e vai pegar fogo (foto 42) Nesse momento libere a luz para o sensor de chama. - Estando a chama firme e estvel, ligue o 2 estg io. A chama deve praticamente dobrar de tamanho. No mantenha a chama acesa por muito tempo. Desligue os dois estgios, a bomba e a chave geral. Recoloque o sensor de chama.

Agora o queimador pode ser colocado de volta em seu lugar. Isso deve ser feito por duas pessoas.

Foto 41 Teste da fasca de acendimento

Foto 42 Teste de chama do queimador

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7. Manuteno preventiva

Diariamente:

- Verificar vazamentos de combustvel, fludo trmico ou gua no aquecedor e nas linhas de aquecimento, incluindo vlvulas, juntas e soldas de tubos; - Verificar o nvel de fludo no reservatrio de expanso, com o equipamento frio e quente. Adicionar, se necessrio (servio que deve ser executado por duas pessoas). Observao Extremo cuidado deve ser observado com relao leos contaminados com gua. A gua ferve e o vapor empurra o leo quente para fora do reservatrio. - Verificar o nvel de gua no tanque de resfriamento da bomba de circulao. - Verificar se h fumaa visvel ou fuligem saindo pela chamin. - Verificar problemas em ligar ou manter ligado o equipamento e se alarmes so acionados.

Semanalmente:

- Limpar os visores de chama (lateral e no corpo do queimador)

Mensalmente:

- Verificar o correto funcionamento do sistema de segurana de corte de combustvel na ausncia de chama. Limpar o sensor de chama. - Verificar o nvel de leo lubrificante na bomba de circulao.

Semestralmente:

- Desmontar o queimador, para limpeza dos bicos injetores e eletrodos. - Trocar o filtro de combustvel

Anualmente:

- Verificar os rolamentos da bomba de circulao e motores eltricos. - Retirar o queimador e a placa de fechamento dianteiro, para verificar o estado das serpentinas dentro da cmara. Retire toda a sujeira e fuligem existente. - Verificar o estado do fludo trmico sua viscosidade, presena de depsitos no filtro (carvo), etc. Trocar se necessrio.

A cada dois anos:

- Realizar teste hidrosttico das serpentinas da cmara de aquecimento.

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8. Segurana na operao

Uma das primeiras coisas expostas aqui, o aquecedor de fludo trmico no caldeira, e portanto no apresenta risco de exploso por excesso de presso. Mas apresenta sim risco de exploso por problemas de injeo de combustvel problema comum a equipamentos similares, como fornos, secadores, etc. O risco de incndio tambm existe. Alm disso, h o permanente perigo de queimaduras, pois o fludo trmico normalmente est a temperaturas prximas a 200C, sem falar nos derivados de petrleo aquecidos. Embora o contato direto com essas substncias seja difcil, temos dezenas de metros de superfcies aquecidas, onde se chega perto para ajustar vlvulas, por exemplo. H tambm o risco de quedas, por piso escorregadio ou de nvel mais alto (reservatrios de expanso e de gua).

Procedimentos de operao com segurana

Antes da operao:

- Assegurar-se que no existem vazamentos no aquecedor, principalmente de combustvel que possa vir a ser inflamado; - Assegurar-se de que no existem equipamentos de segurana ou proteo desativados, seja por defeito, seja por ao humana (exemplo bia de nvel do reservatrio de expanso amarrada para permitir que o equipamento trabalhasse com pouco leo).

Durante a operao:

- Acompanhar com especial ateno o equipamento durante os primeiros minutos aps o incio de operao. - No caso de acionamento de algum alarme, procurar saber os motivos e as conseqncias. Extremo cuidado deve haver com o alarme de queimador. - No se afastar do equipamento nos horrios fora do expediente normal da usina de asfalto, Ficar a uma distncia em que a sinalizao sonora dos alarmes possa ser ouvida, e fazer uma inspeo visual a pelo menos cada quinze minutos.

Depois da operao:

- Desligar todos os interruptores. - Fechar a vlvula de combustvel.

A qualquer tempo

- Manter o equipamento e o entorno limpos, principalmente sem a presena de materiais inflamveis (estopas, por exemplo). Limpar imediatamente qualquer leo ou lubrificante que caia no cho. - Comunicar aos responsveis pela usina de asfalto qualquer defeito, dificuldade ou alterao observadas no funcionamento do equipamento.

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Equipamentos de Proteo Individual (EPIs) necessrios ao trabalho:

- Cala comprida e camisa de manga longa - Bota de segurana - Capacete - Luvas de raspa, quando da manobra de vlvulas dos tanques - culos de segurana, quando da colocao de fludo trmico

Proibies:

proibido quele que est operando o aquecedor de fludo trmico:

- Desativar sistemas de segurana do equipamento - Abandonar o equipamento trabalhando sozinho - Tentar modificar a programao do controlador de temperatura