aquecedores de fluido térmico
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Apresentação sobre aquecedores para fluidos térmicos.TRANSCRIPT
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Universidade Federal de Rio Grande
Escola de Engenharia
Equipamentos Industriais e de Processo
Aquecedores de Fluido
Trmico
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Consideraes Gerais
Em algumas operaes industriais onde as
temperaturas podem ultrapassar 300C, o uso de vapor
de gua para se atingir essa temperatura pode oferecer
certo risco devido aos valores considerveis assumidos
pela presso. Para resolver esse problema, muitas vezes
empregado o fluido trmico.
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Princpio de Funcionamento
Este tipo de sistema de aquecimento consiste basicamente
em fazer o fluido trmico passar no interior de uma
serpentina sujeita a uma fonte de calor, aquecendo-o. Em
seguida o leva-se o fluido trmico aquecido at o
equipamento a aquecer, aps, atravs de uma bombaequipamento a aquecer, aps, atravs de uma bomba
localizada no ponto da tubulao onde o fluido se encontra a
temperatura mais baixa, ele retorna at a serpentina,
fazendo assim com que circule continuamente, em circuito
fechado.
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Principais componentes:
Aquecedor;
Tanque de expanso;
Dispositivos de segurana de nvel de leo;
Limitadores de temperatura;
Princpio de Funcionamento
Limitadores de temperatura;
Bombas para circulao do fluido trmico;
Bomba de enchimento / reposio de fluido
trmico;
Tanque de armazenagem de leo trmico;
Desaeradores.
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Sistemas de Aquecimento com Fluido Trmico
Fluido operando na fase lquida;
Fluido operando na fase de vapor.Fluido operando na fase de vapor.
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Fase Lquida
Este tipo de operao requer vasos e tubos de baixas
presses, consome menos energia oferece maior
segurana e emprega sistemas de controle simples. As
desvantagens consistem na exigncia do emprego dedesvantagens consistem na exigncia do emprego de
bombas e de maior volume de fluido. Pode apresentar trs
modalidades bsicas diferentes.
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Fase Lquida
Modalidade 1
A temperatura controlada por uma vlvula de trs
vias, que garante o fluxo necessrio de fluido trmico atravs
do aquecedor, devolvendo o excesso para uma tubulao dedo aquecedor, devolvendo o excesso para uma tubulao de
retorno. O controle de temperatura do equipamento aquecido
realizado pelo controle automtico de variao do fluido ou
pela graduao da chama do aquecedor graas admisso
adequada de combustvel.
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Fase Lquida
Esquema Modalidade 1 Um nico equipamento de consumo de calor
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Fase Lquida
Modalidade 2
Utilizao de um circuito secundrio dotado de vlvula
automtica comandada por um pressostato, de modo que o
fluido circule continuamente. Uma vez alcanada afluido circule continuamente. Uma vez alcanada a
temperatura de regime do equipamento o fluido deve passar
s por ele.
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Fase Lquida
Esquema Modalidade 2 Um nico equipamento de consumo de calor
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Fase Lquida
Modalidade 3
Utilizada quando h mais de um equipamento
funcionando, em temperaturas diferentes, com necessidade
de fina regulagem de temperatura.de fina regulagem de temperatura.
Apresenta um circuito principal no qual o diferencial
de temperatura geralmente grande, e, cada equipamento
possui um circuito secundrio com bomba e vlvula
automtica funcionando por efeito da variao da
temperatura do fluido.
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Fase Lquida
Modalidade 3
Para se obter diferenciais bem precisos nos
equipamentos necessrio que o fluido trmico quente seja
automaticamente misturado com o fluido que circula noautomaticamente misturado com o fluido que circula no
circuito secundrio.
Alm das bombas prprias para cada circuito, h
uma bomba principal que devolve ao aquecedor o fluido
vindo dos equipamentos.
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Fase Lquida
Esquema Modalidade 3 dois equipamento de consumo de calor
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Fase de Vapor
Quando a temperatura desejada for muito elevada,
da ordem de 360C, pode-se usar o fluido na forma
vaporizada. A instalao semelhante a instalaes de
vapor dgua, ou seja, o vapor de fluido trmico aps ceder
calor latente ao equipamento se condensa e retorna nacalor latente ao equipamento se condensa e retorna na
forma de lquido ao vaporizador, recomeando o ciclo.
A temperatura de operao do equipamento
controlada pela presso, quanto maior a presso maior a
temperatura.
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Fase de Vapor
Vantagens
Controle uniforme de temperatura;
Reduzida despensa de manuteno mecnica;
Menor volume de fluido requerido.
Desvantagens Vazamentos difceis de evitar;
Necessidade de um sistema de ventilao;
Maior consumo de energia.
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Fluido Trmico
Podem ser Minerais ou Sintticos.
Caractersticas de um bom fluido trmico:
Baixa temperatura de solidificao;
Boa estabilidade trmica; Boa estabilidade trmica;
Baixa viscosidade;
Elevada condutividade trmica;
Quimicamente inertes;
Elevado ponto de fulgor.
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Apesar de estvel e durvel, devido as inmeras
variaes de temperatura do fluido durante o ciclo, ao longo
esse perodo o fluido sofre degradao por oxidao e/ou
craqueamento, o que pode levar a reduo das taxas de
Fluido Trmico
craqueamento, o que pode levar a reduo das taxas de
transferncia de calor, eroso dos rotores das bombas, etc.
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Oxidao
Este caso ocorre principalmente quando se tem
contaminao por gua ou outro produto ou no caso de no
haver uma atmosfera inerte no tanque de expanso
Fluido Trmico
(presena de oxignio).
Neste caso acontece a formao de um "gel" no leo trmico,
aumentando a viscosidade do mesmo e no havendo
abaixamento do ponto de fulgor.
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Craqueamento
Este caso ocorre principalmente devido a um
superaquecimento do sistema, gerando uma diminuio da
viscosidade e baixando o ponto de fulgor, comprometendo a
Fluido Trmico
segurana do sistema.
No craqueamento, acontece o aumento do ndice de
"asfaltenos" que so partculas slidas que aderem s
tubulaes do sistema prejudicando a troca trmica.
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Monitoramento
O monitoramento do fluido trmico deve ser realizado atravs
da anlise fsico-qumica peridica. Nesta anlise, os
principais pontos a serem monitorados so:
Fluido Trmico
principais pontos a serem monitorados so:
Ponto de Fulgor;
Teor de Asfaltenos;
Teor de Ferro;
Viscosidades.
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Monitoramento
Ponto de Fulgor:
A reduo do ponto de fulgor ocorre freqentemente em
sistemas de aquecimento de leo trmico freqentes
variaes de temperatura craqueamento do produto
Fluido Trmico
variaes de temperatura craqueamento do produto
(quebra das cadeias de carbono) gerando fraes leves
que, em contato com atmosfera no inerte (presena de
oxignio), entrariam em combusto.
Temperatura mnima para o ponto de fulgor = 110C.
(considerando uma margem de segurana razovel)
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Monitoramento
Teor de Asfaltenos:
O valor considerado como limtrofe, de 0,30%.
Fluido Trmico
Chegou-se a este valor atravs de anlises de performance
de vrias plantas trmicas em diferentes condies
operacionais. Constatou-se que, para as instalaes que
operavam com leo trmico com ndices de asfaltenos
superiores a 0,3%, a quantidade de problemas com
entupimento de filtros e perda de eficincia do sistema
aumentavam.
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Monitoramento
Teor de Ferro:
Este valor consiste no grau de corroso interna verificada no
sistema devido degradao do leo trmico. Na medida
Fluido Trmico
sistema devido degradao do leo trmico. Na medida
que o fluido trmico se degrada, ele perde as caractersticas
naturais anticorrosivas tpicas dos lubrificantes.
O valor de ferro deve ser mantido em patamares constantes
(pelo menos), ou reduzido, medida que se realiza uma
filtragem do leo ou em que se repe um volume de leo
novo.
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Monitoramento
Viscosidade:
A medida em que o leo se oxida, h uma tendncia de
elevao da viscosidade do leo.
Fluido Trmico
elevao da viscosidade do leo.
O aumento de viscosidade causado pela degradao de
pequenas partculas geradas pelas quebra das cadeias de
hidrocarbonetos, atingindo o estado pastoso (gel), podendo
chegar em casos extremos a uma condio de polimerizao.
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Referncias Bibliogrficas
MACINTYRE; A. J. Equipamentos Industriais e de Processo.
Rio de Janeiro: LTC ,2012.
SHELL LUBRIFICANTES. Manual de Fluidos Trmicos. SHELL LUBRIFICANTES. Manual de Fluidos Trmicos.
Material de Treinamento. Rio de Janeiro: 2003.