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  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 1

    INDICE

    1.  BOMBAS HIDRÁULICAS

    2.  SELAGEM DE BOMBAS

    3.  INSTALAÇÃO DE BOMBAS DOSADORAS ALTERNATIVAS

    4.  TROCADORES DE CALOR CASCO – TUBO

    5.  TROCADORES DE CALOR A PLACAS

    6.  TROCADORES DE CALOR ESPIRAL

    7.  TROCADORES SEMI SOLDADOS

    8.  MISTURADORES

    9.  SISTEMAS DE VÁCUO NO PROCESSAMENTO DE ÓLEOS VEGETAIS

    10. BOMBAS DE VÁCUO

    11. FILTROS

    12. A CENTRÍFUGA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS

    13. AR COMPRIMIDO

    14. TRATAMENTO DE ÁGUA PARA FINS INDUSTRIAIS

    15. TORRES DE RESFRIAMENTO

    16. CALDEIRAS DE ALTA PRESSÃO

    17. VÁLVULAS INDUSTRIAIS

    18. INSTRUMENTOS DE CONTROLE

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    2  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    INTRODUÇÃO

    Em função da constante solicitação de exemplares do livro sobreTecnologia de Processamento de Óleos Vegetais, já esgotado há umano e da dificuldade de reunir num só exemplar a parte relativa a

     processos e a relativa a equipamentos utilizados no processamento,optei por dividir a publicação em duas partes.

    Desta forma os livros poderiam ser editados eletronicamente,diminuindo o seu custo e facilitando a distribuição a todos que seinteressam pelo assunto.

    Esta parte do trabalho, referente a “EQUIPAMENTOS”  se trata deuma compilação das informações mais relevantes referentes aofuncionamento e operação de equipamentos mais comumenteutilizados, obtidos em literatura técnica de vários fornecedores que adisponibilizam, porém muitas vezes em idioma estrangeiro.

    Objetivo é difundir uma visão teórico-prática da aplicação e operaçãodos equipamentos utilizados não só na indústria de processamento deóleos vegetais e de alimentos, porém também na totalidade dasindústrias químicas e petroquímicas.

    Agradeço a todos os fornecedores que sempre disponibilizarammaterial técnico para consulta assim como àqueles que promovemcursos e palestras de treinamento, o que foi fundamental para meuaperfeiçoamento profissional.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 3

    BOMBAS HIDRÁULICAS

    Um dos equipamentos mais utilizados na indústria de óleos e gorduras vegetais éa bomba hidráulica. Esta pode ser classificada, em função de sua característicade bombeamento, como bomba centrífuga ou bomba volumétrica.

    As bombas centrífugas são aquelas que por ação da força centrífuga,transformam a energia de movimento gerada por força centrífuga (energiacinética) em pressão (energia potencial).

    Estas bombas, devido sua simplicidade construtiva, seu menor custo e amplafaixa de atuação são as mais empregadas na indústria para a movimentação delíquidos.

    As bombas volumétricas são aquelas que por deslocamento mecânico do líquidofazem com que o mesmo se desloque, transmitindo ao mesmo uma energia

     potencial.

    Enquanto que as bombas centrífugas apresentam sempre a mesma formacaracterística: rotores e volutas, as bombas volumétricas se apresentam sobformas mais variadas.

    As bombas centrífugas podem apresentar um estágio ou múltiplos estágios (comose fossem bombas em série).

    As bombas volumétricas mais aplicadas são:  Bombas de pistão  Bombas de diafragma  Bombas de engrenagens (engrenamento externo ou interno)  Bombas de lóbulos ou pistões rotativos

      Bombas de fusos (mono fuso, duplo fuso, triplo fuso)  Bomba de palhetas  Bombas peristálticas

    As bombas centrífugas são normalmente aplicadas para produtos de baixaviscosidade, pressões baixas e médias e quando não há necessidade de precisãona vazão.

    As bombas volumétricas são empregadas normalmente para produtos viscosos, para altas pressões ou para dosagens.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 5

    3) Pressão de projeto de uma bomba:

    A pressão de projeto de uma bomba é calculada somando-se a alturamanométrica (distância entre o nível do liquido a ser bombeado até o nível a seralcançado) à perda de carga total da instalação desde o ponto de sucção até o derecalque, o que inclui as perdas nas tomadas, válvulas, tubulações e acessórios.

    BOMBAS CENTRÍFUGAS

    As bombas centrífugas são constituídas basicamente de um rotor fixado a umeixo, de uma carcaça dotada de uma câmara para o rotor, conexões dealimentação e descarga e de uma voluta que interliga a câmara do rotor com adescarga.

    As bombas centrifugas, portanto permitem o escoamento dos líquidos por dentrodas mesmas, o que deve ser levado em consideração no projeto do sistema de

     bombeamento.

    Além disso, como a bomba centrifuga somente imprime movimento ao líquidoque chega á mesma, as conexões de sucção devem ter diâmetro suficiente para

     permitir que o líquido chegue á mesma na quantidade suficiente.

    Caso isto não ocorra, irá se formar uma depressão na sucção da bomba e no casode a temperatura do líquido ser elevada e sua pressão de evaporação for alta, o

    mesmo irá se evaporar na região de sucção provocando o fenômeno de cavitaçãona bomba.

    Rotor

    Voluta

    Sucção

    Recalque

    Eixo

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    6  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Pela formação de bolhas de vapor na superfície do rotor e expansão deste vapor,é criada pontualmente uma baixa pressão, suficiente para provocar a remoção dematerial do rotor, a ponto de formar cavidades (pitting) e até danificá-lo.

    Por esta razão, deve-se sempre calcular a perda de carga entre o ponto de saídado líquido do processo até a sucção da bomba, de forma a mantê-la a menor

     possível, compatível com a altura positiva de sucção, característica da bombaescolhida.

    Devem ser evitadas:

      Distâncias muito grandes entre o ponto de captação e a sucção da bomba.  Pequenos diâmetros na tubulação (a tubulação deve ter sempre diâmetro

    superior ao diâmetro de entrada da bomba).

     

    Válvulas, filtros, curvas ou quaisquer outros acessórios de dimensões ouforma que produzam perda de carga excessiva.  Pontos de acúmulo de ar (como, por exemplo, reduções concêntricas ou

    reduções excêntricas com a parte reta para baixo: a parte reta deve sempreficar para cima permitindo o escoamento total do ar.

    Como a bomba centrífuga é uma bomba “aberta” e como se deve evitar a todo

    custo a perda de carga na sucção da mesma, o controle de vazão é sempre feitoestrangulando-se o recalque da bomba.

    Pela observação das curvas características de qualquer bomba centrífuga pode-seconstatar que a potência consumida é menor com vazões menores e menosafetada pelo aumento da pressão. Desta forma, quando se parte uma bombacentrífuga com a tubulação de recalque vazia, existe uma tendência da vazãoaumentar, pois não existe uma contrapressão na linha.

    Isto faz com que a potência consumida neste momento seja bastante elevada.Isto pode ser evitado partindo-se a bomba com o recalque estrangulado e atéfechado, abrindo-se o mesmo vagarosamente para haver o enchimento de toda alinha de recalque para finalmente se ajustar a vazão de trabalho.

     Na escolha da bomba centrífuga deve-se observar o seguinte:

      A curva da bomba não deverá estar no limite de diâmetro máximo nem dediâmetro mínimo para o rotor.

      A pressão de trabalho não deverá estar próxima da pressão de “shut off” ouseja, maior pressão atingida com vazão zero, pois a vazão irá oscilar com

     pequenas alterações de vazão.  A vazão de trabalho não deverá estar próximo á vazão máxima da bomba,

     pois a pressão irá oscilar constantemente.

      O ponto de trabalho da bomba deve se situar próximo á região de maiorrendimento.

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    8  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Funcionamento:

    A diferença entre os diversos tipos de bombas citados é exclusivamente emfunção do número de dentes e seu formato, ou seja, as bombas de lóbulos têmapenas dois ou três dentes chamados de lóbulos, devido seu formato. A de

     pistões rotativos tem apenas dois dentes, em formato de duas meias-luasinterligadas pela parte côncava.

    Bombas de parafuso.

    Podem ser de um único fuso (monofuso), duplo fuso ou triplo fuso.

    A bomba monofuso exige um estator de cavidades progressivas de material

    flexível (elastômero), pois a vedação é feita somente entre o parafuso e o estator.As bombas de duplo e triplo fuso têm a sua vedação feita pelos próprios dentesdo parafuso (similar à da bomba de engrenagem) e estes giram dentro de umacarcaça metálica.

    Bombas peristálticas.

    Estas bombas são constituídas por uma mangueira flexível e por roletes rotativos

    que pressionam intermitentemente a mesma, empurrando o líquido em umadireção.

    Bombas de palhetas rotativas.

    São bombas excêntricas com rotor dotado de palhetas móveis inseridas nomesmo. Seu princípio de funcionamento é similar à das bombas de engrenagem.

    Sucção Recalque

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    Cuidados a serem tomados na seleção e operação.

    As bombas volumétricas somente podem ter sua vazão ajustada pela variação derotação.

    Elas têm capacidade de sucção maior que as bombas centrífugas, mas tambémsão sujeitas à cavitação. Devem ser dotadas de válvula de segurança à saída, poisa obstrução da mesma irá causar um aumento indefinido da pressão podendodanificar seriamente a bomba ou a instalação.

    O cuidado a ser observado na seleção de uma bomba deste tipo é a rotação detrabalho. Quanto maior a rotação, maior será o desgaste, portanto menor será avida útil da bomba. Outro ponto a ser observado é quanto ao trabalho comlíquidos muito viscosos, em que a rotação da bomba não deve ser elevada para

     permitir que o produto chegue à bomba em vazão compatível.

    Deve ainda ser tomada por ocasião da seleção, precaução similar á escolha de bombas centrífugas.

    Bombas Volumétricas

    Mono fuso

    Lóbulos

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    10  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    SELAGEM DE BOMBAS

    Os selos mecânicos são dispositivos para selar a saída de líquidos em máquinas entre as partes rotativas (eixos) e parte estacionária (corpo da bomba).

    Os selos mecânicos consistem em duas superfícies deslizando uma contra a outra. Estassuperfícies são pressionadas uma contra a outra através de molas.

    Entre estas superfícies deve haver um filme de líquido gerado no bombeamento do produto. Este filme previne que a parte rotativa do selo mecânico atrite diretamentecontra a sede estacionária o que causaria aquecimento por fricção e destruição do selo(bomba girando a seco).

    A mola fica dentro do produto. A pressão do produto age como pressão adicional àmola na parte rotativa do selo.

    Mesmo assim os selos mecânicos standard serem utilizados para pressões de no máximo10 bar. Para pressões maiores são utilizados os chamados selos mecânicos balanceados.

    TIPOS DE SELOS MAIS COMUNS

    Os selos mecânicos devem ser especificados inicialmente através de suas característicasconstrutivas:

    a)  Efeito- Simples (selo único)- Duplo (dois selos montados em sequência)

     b)  Tipo de mola- Mola cônica única (somente um sentido de rotação)- Molas múltiplas (independe do sentido de rotação)

    c)  Balanceamento- Não balanceado (aplicação em baixas pressões)- Balanceado (aplicado em altas pressões)

    d)  Tipo construtivo- Comum (sem requisito especial de construção)- Com fole (o fole protege a mola contra depósito de sólidos)- Cartucho (o selo vem pré montado e ajustado facilitando a troca)

    Adicionalmente é muito importante a especificação do fluido a ser vedado quanto a suascaracterísticas físico químicas:

    - Fluidos corrosivos

    - Fluidos combustíveis- Fluidos tóxicos

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 11

    - Fluidos que reagem com o ar ambiente- Presença de contaminantes sólidos abrasivos- Temperatura máxima atingida pelo fluido no processo- Pressão máxima e mínima (ou vácuo) atingida pelo fluido no processo

    Selos mecânicos duplos

     Neste caso dois selos mecânicos são montados em série. O interno ou selo primáriomantém o produto dentro da carcaça da bomba. O externo ou secundário evita ovazamento de líquido de selagem para a atmosfera.

    Os selos mecânicos duplos podem ser montados de diversas formas:

    - Back to back- Face to face

    - Em tandem

    Estes arranjos de selos mecânicos são utilizados:

    - Se é imprescindível evitar o vazamento do produto- Quando o produto é agressivo ou em altas pressões ou altas temperaturas- Para produtos que polimerizam, aumentam a viscosidade, tendem a sedimentar oucristalizar.- Para aplicações sob vácuo.

    - O arranjo “back to back”: 

    As partes rotativas são montadas com suas faces em lados opostos uma à outra. O filmelubrificante é gerado pela barreira líquida. Neste caso a pressão do líquido de barreiradeve ser 1,5 a 2 bar superior à do produto bombeado (pressão na área de selagem).

    Este arranjo é bastante utilizado na indústria química. Em caso de vazamento, o liquidode selagem vaza para o produto.

    - O arranjo “face to face”: 

     Neste caso as faces rotativas de selagem são montadas frente a frente e deslizam emlados opostos em relação à parte estacionária.

    Os selos mecânicos neste arranjo são utilizados usualmente na indústria alimentícia, em particular com produtos que tendem a aumentar a viscosidade ou aplicações sob vácuo.As pressões de selagem são muito baixas (0,2 bar). Em caso de vazamento o produto

     penetra na selagem líquida.

     No caso de produtos quentes a selagem líquida age como fluido de resfriamento do selomecânico.

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    12  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    - O arranjo em tandem

     Neste caso os selos mecânicos são montados em posições iguais, em série com afinalidade de dar dupla proteção quanto a vazamentos.

    Este arranjo é utilizado para produtos que podem congelar quando vazam e seexpandem. É também utilizado para fluidos altamente corrosivos e fluidos tóxicos.

     Nos selos em tandem o primeiro selo irá vazar para cavidade reservatória de líquido não pressurizado, aumentando a pressão neste ponto o que poderá através de um indicadorou transmissor de pressão indicar ao operador a existência de vazamento.

    O segundo selo impedirá o vazamento até que o equipamento seja drenado e reparado.É considerado o sistema de selagem mais seguro pois não há possibilidade decontaminação do produto com fluido de selagem nem de vazamento.

    Materiais das faces

    Os selos mecânicos têm como característica fundamental a diferença de dureza entre asfaces da parte rotativa e da estacionária. Isto diminui o atrito e evita o desgaste

     prematuro do selo.

    Materiais comumente empregados

    1)  Carvão (sinterizado impregnado com resina sintética) Boas propriedades anti fricção, estabilidade em altas temperaturas. Resistênciaquímica dependente do fluido bombeado.

    2)  Metais (cromo –  níquel –  molibdênio)Boa resistência química

    3)  Carbetos metálicos

    a)  Carbeto de tungstênioBaixa condutividade térmica, alta dureza e resistência ao desgaste

     b)  Carbeto de silícioDureza maior que a do carbeto de tungstênio, maior resistência química, boas propriedades anti fricção e condutibilidade térmica, porém bastantefrágil.

    4)  Cerâmica (óxido de alumínio de alta qualidade)Alta resistência ao desgaste, boa resistência química, baixa condutividadetérmica, sensível a choques térmicos.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 13

    Materiais de vedação

    1)  Borracha nitrílica (de -30 a +100oC) Resistente a água, vapor, óleo mineral e vegetal, gorduras, álcool, soluçõessalinas. Não é resistente a compostos aromáticos e cloretos de hidrocarbonetos,

    ácidos e soluções alcalinas.

    2)  EPDM (-50 a +150oC)Boas propriedades térmicas, pode ser utilizado para soluções alcoólicas, ácidosdiluídos e soluções alcalinas concentradas. Não resiste a óleos minerais evegetais, gorduras e hidrocarbonetos.

    3)  Viton (-25 a + 200oC)Boa resistência térmica, e resistente a água, vapor, resistência a óleos minerais evegetais, gorduras, álcool, soluções ácidas e alcalinas, soluções salinas. Nãoresistente a cetonas como a acetona e ésteres.

    4)  PTFE (-20 a +200oC)Melhor resistência química e térmica a todos os líquidos agressivos. Suaelasticidade deve ser assegurada através de elastômeros como internos.

    Componentes de um selo mecânico

    Selos Mecânicos –  Exemplos

    Selo simples Selo simples com fole

    Mola

    Carvão

    Sede

    Elastômero

    Selo duplo

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    14  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    1. 

    Selo simples com fole e luva no eixoSelo duplo

    Efeito simples para bombascom rolamentos

    Efeito simples para serviçosgerais

    Efeito simples e balanceamento hidráulico

    Efeito duplo e independentedo sentido de rotação

    Efeito duplo com balanceamento reverso

    Efeito duplo sem caixa deselagem

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    PLANOS DE SELAGEM

    A) GENERALIDADES

    Existe por parte dos engenheiros de projeto alguma dificuldade na escolha ou daavaliação do melhor tipo de selo assim como do melhor plano de selagem para oseu processo, quer para bombas quer para autoclaves.

    O American Petroleum Institute (API) fornece uma série de orientações para queo pessoal do óleo selecione e monte vários tipos de controles para a selagem de

     bombas e equipamentos.

    Estas alternativas são descritas em uma série de planos de selagem denominados“Planos de Selagem API”- (Plano API 610 –  6ª. Edição)

    Tendo em vista algumas similaridades dos óleos minerais com os óleos vegetais,gorduras vegetais e animais e também com o biodiesel, em termos deviscosidade, densidade é comum utilizar os mesmos planos na especificação de

     bombas e equipamentos.

    Devemos sempre lembrar uma característica fundamental dos óleos e gordurasvegetais ou animais e biodiesel. Enquanto que os óleos minerais sãohidrocarbonetos Os óleos e gorduras vegetais ou animais e o biodiesel são ésteresde ácidos graxos e glicerol ou no caso do biodiesel, ácidos graxos e metanol, e,

     portanto sujeitos a oxidação, polimerização, cisão, mesmo em condições brandasde temperatura e pressão.

    3.1 SIMBOLOGIA ADOTADA

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    16  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    B) PLANOS DE SELAGEM API MAIS POPULARES.

    Embora aqui sejam descritos 17 planos de selagem, apenas alguns deles sãocomumente utilizados. Em seguida serão descritos os planos API mais utilizados

    com comentários completos e os demais com comentários simplificados.

    Plano 01 - A selagem éfeita internamente com o própr io líquido bombeado,através de uma furação que comunica a tampa de pressão com a caixa deselagem.

    Esta solução apesar de simples apresenta alguns problemas de manutenção:a)  Se o fluido contém sólidos estes podem se concentrar na parte posterior da

     bomba sendo recirculados para a caixa de selagem. Não é necessário

    dizer que os sólidos irão atuar como um abrasivo nas faces do selo provocando desgaste assim como irão progressivamente entupir a caixa

     b)  O anel de desgaste posterior irá também se desgastar precocemente devidoà circulação dos sólidos entre a carcaça e o rotor.

    Uma aplicação eficaz da utilização desta linha de recirculação é pressurizar acaixa de selagem para prevenir a vaporização do líquido (quando se trata delíquido limpo!).

    Plano 02 - A selagem éfeita internamente com o própr io líquido bombeado,através de bucha de fundo. A bomba possui camisa com conexões paracircul ação de f luidos de aquecimento ou resfr iamento.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 17

    a)  Uma pequena vazão de líquido ou vapor poderá controlar a temperaturadesejada na camisa. A camisa pode ser utilizada como resfriamento daselagem em caso de líquidos muito quentes. Para o caso de líquido que sesolidifique em temperatura ambiente, como aquecimento da mesma paraevitar o bloqueio do selo mecânico.

     b)  Ter em mente que o líquido de selagem deve ser limpo, livre de sais decálcio e magnésio ou qualquer substância que possa se depositarinternamente à camisa.

    c)  Em caso de aquecimento com vapor, a pressão determina a temperatura decondensação e, portanto uma válvula de agulha e um manômetro poderãoevitar o superaquecimento da caixa de selagem.

    Plano 11 –  A selagem éfeita externamente com o própr io líquido bombeado.

    Este plano é uma variação do plano 01.

    Plano 12 –  A selagem éfeita externamente com o própr io líquido bombeado,após passar por um fil tro.

    Este plano é uma variação do plano 11.

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    18  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Plano 13 - A selagem éfeita externamente com o própr io líquido bombeado,sendo que o mesmo depois de emergido da sobreposta édirecionado para asucção da bomba.

    Este plano bastante simples se mostra melhor que o plano 01, porém não pode serutilizado nos seguintes casos:

    a)  Quanto o fluido bombeado está próximo de seu ponto de ebulição. b)  Se houver sólidos leves que possam flutuar no líquido.c)  Bombas que trabalhem com vácuo na sucção (NPSH inferior a 10).

    Plano 21 –  A selagem éfeita externamente com o própr io líquido bombeado,após ser resfr iado.

    Este plano é uma variação do plano 11.

    Plano 22 –  A selagem éfeita externamente com o própr io líquido bombeado,

    após ser fi ltrado e resf r iado.

    Este plano é uma combinação dos planos 12 e 21.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 19

    Plano 23 –  O líquido de selagem éo próprio líquido bombeado, que é bombeado para fora da caixa de selagem sendo que após ser resfr iado é injetado novamente na caixa de selagem.

    Este plano requer que o selo mecânico disponha de um anel bombeador para queseja possível circular o líquido através do trocador.

    Este plano equivale ao plano de selagem 02 com resfriador externo em lugar decâmara de resfriamento integrada ao corpo da bomba.

    Plano 31 –  A selagem éfeita externamente com o própr io líquido bombeado,após passar por um separador ciclônico. O líquido com par tículas sólidasretor na par a a sucção da bomba.

    Este plano é uma variação do plano 11.

    Plano 32 - A selagem éfeita com um líquido limpo de fon te externa.

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    20  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Um líquido limpo de fonte externa é introduzido na caixa de selagem através deuma válvula de regulagem a uma pressão de 1 bar maior que a pressão interna dacaixa. O líquido deve entrar pelo fundo da caixa de selagem para garantir alimpeza da mesma. Todo o fluxo introduzido irá se misturar com o produto

     bombeado.

    As vazões para limpeza são baixas, da ordem de 4 a 8 litros por hora (consultar ofabricante).

    O fluido de selagem pode vir de diversas fontes:a)  Água limpa como, por exemplo, condensado.

     b)  Um fluido compatível com o produto.c)  Um líquido que dissolva o produto (no caso de soluções).d)  Um dos ingredientes do produtoe)  Produto acabado que não contaminará o produto bombeado, pois é

    usualmente livre de sólidos.f)  Um aditivo que seria misturado normalmente ao produto.g)  Note-se que em qualquer caso, uma válvula de retenção é indispensável

     para evitar contaminação do fluido de selagem.

     NOTA: Não utilizar este tipo de selagem para evitar corrosão da caixa deselagem, pois uma queda de pressão no líquido permitirá a entrada do fluidocorrosivo na caixa.

    Plano 41 –  A selagem pr imária éfeita pelo própr io líquido bombeado, apóspassar por um separador ciclôni co a ser resfr iado. O líquido com par tícul assól idas retorna par a a sucção da bomba.

    Este plano é uma combinação do plano 41 + 21.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 21

    Plano 51 –  A selagem pr imária éfeita pelo própr io líquido bombeado, aselagem auxil iar éreal izada por um líquido de fonte externa compatível com olíquido bombeado.

    Este plano é uma variação do plano 32.

    Plano 52 –  A selagem pr imária éfeita pelo própr io líquido bombeado, aselagem auxil iar éreal izada por um líquido de fonte externa compatível com olíqui do bombeado e acionado pelo anel bombeador.

    Este plano é uma combinação do plano 23 e 32.

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    22  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Plano 53 - A selagem pr imária éfeita pelo própr io líquido bombeado, aselagem aux il iar éreal izada por um líquido de fonte externa, pressur izado ecompatível com o líquido bombeado.

    Este tipo de selagem é utilizado com em selos duplos, ou seja, quando todo oqualquer vazamento ou entrada de ar deve ser evitado.

    O tanque de selagem pode ser eventualmente dotado de uma serpentina deresfriamento para manter estável a temperatura da selagem. No caso de selagemde produtos em temperaturas próximas ao ponto de solidificação, o resfriamentoé feito com água temperada.

    Plano 54 –  A selagem éfeita com um líquido de fonte externa.

    Este plano é uma variação do plano de selagem 32.

    Pressurização: ar ou

    Entrada dacaixa de

    Saída da caixade selagem

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 23

    Plano 61 –  A sobreposta possui conexões plugadas para eventuais uti l izações(venti lações, dreno, quench).

    Este plano é auxiliar sendo utilizado com outro plano.

    Plano 62 - A sobreposta possui conexão para “quench” (injeção de fluidoexterno). Este plano éutil izado em conjunto com os demais planos (exceto 61).

    O termo “quench” é utilizado geralmente para descrever o resfriamento de ummetal aquecido. Na selagem, “quench” é utilizado para descrever a introdução de

    um fluido externo no selo mecânico com a finalidade de:

    a)  Resfriar o produto que está sendo selado. b)  Diluir algum vazamento que pode migrar através da face do selo

    (lavagem do eixo para evitar corrosão ou evitar cristalização de sólidosdissolvidos).

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    Pote de selagem (Plano API 53)

    Recalque

    Sucção

    Gás de pressurização

    Pote deselagem

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 25

    INSTALAÇÃO DE BOMBAS DOSADORAS ALTERNATIVAS

    Bombas dosadoras a pistão ou a diafragma foram amplamente utilizadas em plantas de óleos vegetais para manuseio de produtos químicos, como soda

    cáustica, ácido fosfórico, ácido cítrico e outros produtos corrosivos ou tóxicos.O princípio de funcionamento é bastante simples, a bomba de deslocamento

     positivo atua como um êmbolo, ora aspirando o produto e enchendo a câmara dedosagem, ora injetado o produto.

    A bomba dosadora a pistão diafragma aspira o produto a ser dosado de umtanque depósito e através de um conjunto de válvulas de retenção colocadas antese depois da câmara de dosagem aspira o produto do tanque para a câmara(válvulas de retenção permitem a aspiração) da câmara para fora e pressiona o

     produto para (válvulas de retenção impedem o retorno.

    Sendo o curso do pistão sempre o mesmo, a bomba deslocará também sempre amesma quantidade. Variando-se o curso do pistão iremos também variar adosagem.

    O curso do pistão C varia na velocidade correspondente à rotação deacionamento. Como o curso C é a projeção do segmento R, isto significa que C =cos a  , ou seja, o movimento corresponde a uma curva senoidal.

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    Exemplo de uma bomba dosadora com diafragma.

    A dosagem é composta por uma fase de aspiração e por uma fase de descarga.Ela é representada por uma curva cíclica senoidal.

     Nas bombas dosadoras do tipo pistão ou diafragma a saída de produto é pulsante.

    Em linhas de processamento contínuo este fato se constitui num sério problema, pois em um determinado momento existe a dosagem e a seguir ela éinterrompida.

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    Para minimizar este problema e tentar linearizar o fluxo da dosagem váriosrecursos podem ser adotados, como a instalação de amortecedores de pulsação.

    O amortecedor melhora a linearidade da dosagem, porém outros problemas podem afetar o bom funcionamento das bombas dosadoras:

    1)  Entupimento das retenções2)  Entupimento da linha de recalque3)  Falta de contra pressão para que o amortecimento tenha efeito.4)  Falta de produto na sucção da bomba

    1) O entupimento das retenções é facilmente resolvido com a instalação de umfiltro na sucção da bomba.

    2) O aumento de pressão devido a restrições à saída (ou entupimento) implica na

    instalação de uma válvula de segurança no recalque da bomba, o que éobrigatório para bombas volumétricas.

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    3) A falta de contra pressão é corrigida através de uma válvula de contra pressãono recalque da bomba, após a válvula de segurança.

    4) Para se evitar problemas de falta de produto e/ou cavitação, a posição da bomba em relação ao tanque depósito deve ser estudada de forma a que a bombafique afogada por ocasião da partida pois em caso contrário será necessária que a

     bomba seja “escorvada”. 

    A utilização de uma válvula de pé com crivo, neste caso, pode evitar anecessidade da “escorva” da bomba na partida. A utilização de um dispositivo deescorva é recomendada nestes casos.

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    Regulagem da vazão.

    A regulagem da vazão de dosagem destas bombas é feita manualmente através docurso do pistão (relação máxima 1:10), automaticamente, através de variador develocidade ou um inversor de freqüência no motor (relação 1:5) ou em casosextremos da combinação destes dois tipos de regulagem.

    Como o comportamento e curva da dosagem são muito dependentes daviscosidade e comportamento hidráulico do fluido a ser dosado, isto deve ser

     prioritariamente levado em consideração na escolha deste ou de outro sistema dedosagem.

    Instalação típica:

    -  Válvula de isolamento

    -  Válvula de segurança-  Válvula de contra-pressão-  Amortecedor de pulsação

    Referência: Dosetech: www.dosetech.co.za/[email protected]

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    30  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    TROCADORES DE CALOR CASCO - TUBO

    1 - PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO:

    Os TROCADORES DE CALOR tipo CASCO-TUBOS se caracterizam pela suaforma construtiva e pelo se princípio de funcionamento.

    A transmissão de calor se processa através da adequada separação dos fluidosenvolvidos, sendo que um deles flui através do lado interno dos tubos e o outroatravés do lado externo destes, comumente chamado de LADO DO CASCO.

    Termodinamicamente, um dos fluidos é resfriado, enquanto o outro fluidoenvolvido é aquecido. Em alguns casos a retirada de calor não conduz a umresfriamento e sim a uma mudança de fase no fluido, operando assim o trocadorcomo condensador.

    Da mesma forma pode levar o aquecimento de um fluido não a um aumento detemperatura e sim também a uma mudança de fase, operando desta forma comoevaporador.

    Independente das condições operacionais do trocador de calor, o mesmo deve seradequadamente construído, ou seja, deve possuir uma geometria adequada paraque, através da superfície de transmissão fornecida dentro das condições de

     projeto consideradas, possa transmitir o fluxo de calor esperado.

    2 - CONSTRUÇÃO:

    O trocador de calor tipo CASCO - TUBOS é basicamente composto de:

    2.1 - feixe tubular2.2 - casco2.3 - cabeçotes

    2.1 - FEIXE TUBULAR:

    O feixe tubular é composto de uma série de tubos fixados em suas pontas emespelhos. A fixação dos mesmos aos furos dos espelhos pode ser através demandrilagem (expansão), solda ou combinação de ambos.

    Entre os espelhos são montadas chicanas posicionadas através de espaçadores etirantes de modo a permitir que o fluxo do fluido seja conduzido adequadamenteatravés deste.

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    As chicanas possibilitam também um suporte adequado para o feixe como umtodo, de forma a evitar vibrações.

    2.2 - CASCO:

    O casco é composto de um cilindro, sendo que em suas extremidades poderãoestar soldados os flanges ou os próprios espelhos dependendo do tipo deconstrução.

    2.3 - CABEÇOTES:

    Os cabeçotes destinam-se a receber e distribuir o fluido pelos tubos. Em cascode trocador de calor com número par de passes do lado dos tubos, um doscabeçotes opera como cabeçotes de retorno. Nos casos de equipamentos comcabeçote de retorno do tipo cabeçote flutuante (mostrada na fig. 01 coluna dadireita, pelas letras “S”, “T” e “P”) estes formam junto com o feixe, uma unidade. 

    2.4 - OBSERVAÇÕES GERAIS SOBRE A CONSTRUÇÃO

     No momento em que o trocador de calor é exposto as condições operacionais emfunção da diferença de temperatura existente entre o lado do casco e lados dostubos estes ficam sujeitos a tensões oriundas da dilatação térmica correspondente.

    Caso essas tensões não ultrapassem determinados valores admissíveis, é possívelconstruir  – se um trocador de calor em que toda dilatação térmica não necessita sercompensada através de elemento construtivo adequado.

    Caso esses valores ultrapassem os valores de tensões admissíveis, haverá anecessidade de que a dilatação térmica seja compensada através de uma junta deexpansão montada ao longo do casco ou que a construção do feixe permita umadilatação do mesmo, independente do casco. Neste ultimo caso há varias

     possibilidades de que isto seja alcançado. A mais simples destas é a introduçãode um sistema de preme-gaxeta localizado no espelho flutuante.

    Outras possibilidades de compensação da dilatação térmica estão indicadas nafig. 01, que contem a denominação prevista na norma TEMA para tanto.

    Em função das observações aqui feitas, é muito importante que, quando emoperação, sejam considerados os limites de diferença de temperatura máximosadmissíveis, principalmente no caso de trocadores de calor com espelhos fixos.

     Nesse caso especifico, para efeito de cálculo da necessidade ou não de junta deexpansão é considerada a seguinte condição: fluido quente, entrando ou saindocom a mesma temperatura em um trocador de calor instalado a uma temperatura

    de 20° C ambiente.

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    Se as tensões térmicas deste cálculo não forem superiores as tensões admissíveis,não será instalado qualquer dispositivo para compensação da dilatação térmica.

    A norma descrita é uma norma aplicável quando não é expressamente solicitadaoutra condição para tal dimensionamento.

    3 –  INSTALAÇÃO

    Para a instalação correta do trocador de calor devem estar prontos alguns preparativos, como por exemplo, as fundações ou pontos de fixação previstos para a instalação do mesmo. O equipamento deve ser instalado firme e isento devibrações, sendo que, nos casos onde a operação prevê, por exemplo, oresfriamento de gases comprimidos, não é recomendável a utilização de calços,Bem como cunhas soltas de nivelamento.

    Caso o trocador de calor seja fornecido pressurizado com gás inerte, antes doinício de qualquer trabalho de instalação deve ser realizado um procedimento dedespressurização através dos respiros e drenos correspondentes. O controle dessa

     pressurização deve ser realizado através da leitura correspondente. Após isto, omanômetro e as tampas de vedação dos bocais podem ser retirados.

    Caso os fluidos que circulam pelo trocador de calor sejam mantidos em

    circulação por bombas, o trocador de calor deve ser instalado o mais próximo

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     possível da conexão de pressão da bomba, de modo a evitar qualquer problemade cavitação.

     No caso de trocador de calor onde haja possibilidade de remoção do feixetubular, a instalação deve prever o espaço necessário para a remoção do mesmo,ou seja, o comprimento do feixe mais um metro no mínimo.

    Após a fixação do trocador de calor, os parafusos de todos os flanges devem serreapertados, obedecendo sempre uma sequência cruzada de aperto. No caso detrocador de calor com preme-gaxetas, os parafusos devem sofrer apertoadequado.

    Somente após o reaperto de todos os parafusos do trocador de calor devem serconectadas as tubulações. Para o aperto das tubulações deve ser observado, queas forças transversais ao eixo de conexão são extremamente prejudiciais e emmuitos casos impossibilitam uma vedação correta da conexão.

    Eventuais conexões colocadas do lado do casco na parte sujeita a dilataçãotérmica, devem ter caráter elástico prevendo o deslocamento do casco.

    É recomendável que durante a instalação seja observado um acesso adequado aosdrenos e respiros. Durante os trabalhos de montagem deverão ser tomados oscuidados necessários para que não haja penetração de corpos estranhos nointerior do trocador de calor.

    4 - ENTRADA EM OPERAÇÃO

    Antes da entrada em operação, nos casos em que o fluido circulante é liquido,deverão ser parcialmente abertos os respiros adequados de forma a permitir aevacuação do ar.

    Caso o trocador de calor seja fornecido com alguma substância protetora, amesma deverá ser removida através de lavagem com solvente adequado. Adrenagem durante o processo de limpeza pode ser realizada em posição adequadana tubulação ou mesmo nos drenos instalados nos cascos e cabeçotes do trocadorde calor.

    Recomendamos que o trocador de calor, em todas as suas conexões, seja providode válvulas, de modo a possibilitar quaisquer trabalhos ou mesmo até adesmontagem do trocador sem a necessidade de que a linha toda seja, para tanto,desmontada.

    Para a entrada em operação o trocador de calor deve ser inicialmente inundado,conforme já descrito, com o fluido refrigerante. Após a total drenagem das bolhas

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    de gás, os respiros correspondentes devem ser fechados. Após isso, deve seriniciado o mesmo procedimento para o fluido a ser resfriado.

    ATENÇÃO:

    Devem ser tomadas as precauções necessárias para que nunca o fluido quenteflua pelo trocador sem que o fluido de resfriamento esteja em circulação.

     Nos casos em que a pressão de projeto de um determinado lado do trocador sejaextremamente superior a pressão de projeto do outro lado, devem ser previstas

     pelo menos válvulas de segurança na linha de fluido de menor pressão.

     Nos trocadores de calor do tipo espelho fixo, com junta de dilatação, na hora daentrada em operação deverá ser verificada a liberação das travas que prendem a

     junta de dilatação.

    5 –  LIMPEZA

    A necessidade da realização da limpeza nos trocadores de calor casco tubos éanunciada, geralmente, pela perda de desempenho do mesmo. Como os agentesdeste efeito dependem do grau de sujeira de ambos os fluidos atuantes, não é

     possível formular-se uma diretriz geral para intervalos de limpeza.

    Quando da limpeza, o trocador deverá ser retirado de operação.

    Caso seja necessária a limpeza interna aos tubos do feixe, é possível um acessoaos mesmos somente com a desmontagem dos cabeçotes.

    Desde que as camadas não estejam extremamente agregadas aos tubos é possívelremover uma quantidade satisfatória destas, através de limpeza mecânica, ouseja, com a combinação de jatos de água com escova de nylon.

    Para camadas cuja aderência é mais interna, como por exemplo: incrustação decarbonato de cálcio é recomendável a utilização de acido sulfúrico fraco(aproximadamente 0,5% H2SO4) que, conforme a camada de incrustação deveráser aplicado com frequência maior. Entre cada aplicação o equipamento deve serlavado com muita água limpa.

    Após a remoção da incrustação é recomendável a utilização de uma solução de bicromato de sódio (7% NA2Cr2O7, 9% H2SO4), a qual tem efeito apassivador, principalmente em tubos de latão.

    Para tubos de aço inoxidável, a apassivação é feita com ácido nítrico, seguida dalavagem com muita água limpa.

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    Caso também se faça necessária a limpeza do casco, o mesmo deverá ser limpocom jatos de vapor, sendo que, para isto o feixe tubular deverá ser retirado domesmo.

    6 - PROCEDIMENTO GERAL PARA MONTAGEM E DESMONTAGEMDOCONJUNTO:

    A desmontagem do trocador de calor deverá ocorrer quando da necessidade darealização de substituição das gaxetas ou então para limpeza.

    Partindo-se da premissa que o equipamento está colocado fora de operação etotalmente drenado, deve-se iniciar o procedimento de desmontagem do mesmo.

    Para tanto, devem ser soltos os parafusos de fixação dos cabeçotes ao casco,retirando-se então os cabeçotes. O feixe tubular deverá ser removido através dosolhais situados no lado do espelho fixo.

    Após a limpeza do trocador de calor, deve ser iniciado o procedimento demontagem do mesmo, colocando-se a gaxeta que se situa entre o espelho fixo e oflange do casco e empurrando-a contra o feixe. A seguir, introduzircuidadosamente o feixe no casco. Posicionar o preme-gaxeta e ajustar os flanges,recolocando os parafusos de fixação

    Remontar o carretel e a tampa, tomando-se os devidos cuidados para que orespiro e o dreno estejam nas partes mais elevadas e mais baixas,respectivamente do equipamento.

    7. REPAROS

    Em caso de vazamento, até 10% dos tubos do feixe tubular poderão sertamponados sem que o desempenho do equipamento fique seriamente

     prejudicado.

    Este método, porém, somente deverá ser empregado nos casos em que a remoçãodo tubo e sua substituição não seja possível, pois um procedimento adequado devedação do tubo, além de ser relativamente difícil, produz tensões térmicas entreos tamponados e os ativos, o que pode gerar outros vazamentos.

    As gaxetas devem ser substituídas toda vez que o trocador for aberto pois areutilização da mesma irá fatalmente ser sujeita a vazamentos.

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    8. TIPOS DE TROCADORES TUBULARES

    A seguir apresentaremos uma tabela mostrando os principais tipos de trocadorestubulares e sua designação segundo os padrões do TEMA - “Tubular ExchangerManufacturers Association”. 

    Classificação de trocadores tipo casco e tubo –  Figura N-1.2 do TEMA“Heat Exchange Nomenclature” 

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    TROCADORES DE CALOR A PLACAS.

    Os trocadores de calor a placas são muito empregados nas diversas etapas de processamento de óleos vegetais devido suas dimensões compactas e sua

    flexibilidade.

    As aplicações mais comuns são:

     Aquecimento do óleo com vapor de baixa pressão (3 bar), Resfriamento do óleo com água de torre, Regeneração de calor (óleo - óleo) em temperaturas inferiores a 130oC, Resfriamento de água contaminada de sistema de vácuo com água de torre.

    Troca térmica: é a transferência de calor de um produto mais quente para ummais frio (que se aquece).

    A troca térmica pode se dar de forma direta (como mostrado acima) ou indireta,utilizando um fluido de aquecimento, como ao lado. Neste caso utilizamos umfluído pré-aquecido e este é utilizado para aquecer o produto final.

    Um dos tipos mais simples de trocador de calor é o “tubo encamisado” ou seja, ofluido a ser aquecido passa por dentro do tubo interno e o fluido aquecedor(quente) passa por fora, no tubo externo. É muito utilizado no aquecimento delinhas em que o produto que passa por dentro do tubo interno pode se solidificar.

    Produto a seraquecido

    Fluido deaquecimento

    Fonte decalor

    Produto a seraquecido

    Fonte decalor

    vapor

    condensado

    gordura

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    Outro tipo bastante comum de trocador é o “multitubular” onde um dos produtos

     passa pelo feixe interno de tubos e o outro passa pelo casco externo.

    Uma das formas de melhorar a eficiência de troca térmica é o aumento daagitação. É o que fazemos quando mexemos o café quente na xícara para queesfrie ou quando sopramos a comida quente, ou mesmo quando ligamos umventilador. O aumento de velocidade ou agitação favorece a troca térmica e atorna mais rápida.

    Com base neste fenômeno, foi desenvolvido o trocador a placas corrugadas: porum lado das placas passa o fluido quente e pelo outro passa o fluido frio,trocando calor entre si.

    A agitação provocada pelas mudanças de direção dos fluidos favorece a trocatérmica.

    Por esta razão, os trocadores a placas, ressalvados seus limites de utilização,apresentam várias vantagens em relação aos trocadores multi-tubulares. Asvantagens da utilização de trocadores de calor a placas são:

     Tamanho reduzido em relação aos trocadores tubulares, Menor custo em relação aos trocadores tubulares com tubos em inox, Melhor eficiência de troca térmica, Facilidade de desmontagem e limpeza, Possibilidade de ampliação com adição de placas, Maior diversificação de materiais e formas construtivas.

    água

    água

    gordura

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 39

    As limitações da utilização de trocadores de calor a placas são:

      Vedações em borracha limitando temperaturas (até 130 graus) e pressões (até6 bar, exceto para vapor de água que é limitado a 3 bar), normalmente.

      Menor resistências a choques mecânicos, como golpes de ariete, golpes devapor, pressão instantânea em só dos lados.

       Necessidade de maior atenção na limpeza e no aperto das placas que deve serfeito por igual e até o limite indicado pelo fabricante.

    A configuração tradicional para o trocador a placas é de um cabeçote fixo, umconjunto de placas e um cabeçote móvel, como apresentado abaixo.

    Recomenda-se que, sempre que possível, as conexões fiquem no cabeçote fixo.Isto não é possível em trocadores com múltiplos passes em ambos os lados, nosquais as conexões necessariamente irão ficar em lados opostos.

    Eventualmente pode-se colocar grades intermediárias com conexões de entradase saídas num mesmo pedestal, efetuando-se no mesmo trocador o aquecimento,regeneração e resfriamento, porém esta solução, apesar de comum em laticínios,é pouco adotada na indústria de óleos vegetais.

    PROBLEMAS COMUNS EM TROCADORES A PLACAS.

    Apesar de que um trocador corretamente dimensionado e utilizado raramente

    apresenta problemas, estes eventualmente podem ocorrer:

    Vazamentos

    Em caso de vazamentos o trocador deve ser reapertado. O reaperto deve ser feitoem X (como nas rodas de automóveis) e não deve ser superado o aperto máximorecomendado pelo fabricante. Os cabeçotes fixo e móvel devem estarrigorosamente paralelos o que pode ser verificado medindo-se as distâncias nasquatro extremidades do trocador.

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    Caso o trocador tenha conexões no cabeçote móvel, estas não deverão apresentarrestrições a sua movimentação (deverão dispor de juntas de dilatação ou tubosflexíveis).

    Caso o vazamento persista deverá ser verificado o estado das guarnições. Casoas mesmas estejam danificadas ou endurecidas, estas deverão ser substituídas.Deve ser evitada a troca parcial das guarnições, a menos que se trate deguarnições relativamente novas e o vazamento tenha sido provocado porincidente localizado.

    Cuidados básicos para evitar-se vazamentos ou danos aos trocadores:

    1.   Não deve ser superada a temperatura de projeto do trocador. Acima de 130graus as guarnições de borracha convencionais irão carbonizar perdendototalmente a elasticidade a capacidade de vedação.

    2.  Deverão ser evitados golpes nos trocadores, evitando-se abertura rápida dasválvulas, utilização de purgadores termodinâmicos ou fechamento rápido dasválvulas, assim como golpes de ariete.

    3.   Não deve ser superada a pressão de projeto do trocador assim como não sedeve trabalhar com somente um lado pressurizado, a menos que o trocadortenha sido especificamente projetado para esta forma de trabalho.

    4.  Produtos com cloretos irão danificar placas de inoxidável por corrosão. Paraeste caso podem ser utilizadas placas em titânio.

    5.  Produtos com solventes irão atacar as guarnições de borracha convencionais,existindo guarnições específicas para cada produto.

    6.  Produtos com sólidos em suspensão poderão promover entupimentos ouerosão nos trocadores. Existem trocadores com placas adequadas para

     produtos com sólidos em suspensão ou fibras (tipo "free-flow").7.  Oscilações muito frequentes na pressão podem ocasionar danos às placas e

    tricas nos pontos de apoio das placas. Neste caso deverá ser verificado ocorreto funcionamento das bombas e/ou o dimensionamento das tubulações.

    Especificação Técnica eDimensionamento de Trocadores de Calor para Óleos Vegetais.

    Critérios gerais:

    1) Materiais de construção:

      Pedestal: Aço carbono pintado com tinta epóxi

      Placas: Aço inoxidável AISI 316, espessura 0,6 mm

      Gaxeta: Tipo "LOC-IN” em borracha nitrílica 

     

    Conexões: Aço inoxidável AISI 304 ou 316.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 41

    2) Características mecânicas:

      Conexões: Flanges classe l50 lb. - ANSI B 16.5

      Pressão de operação: 6,0 kgf/cm2 (máx.)

      Pressão de teste: 8,0 kgf/cm

    NOTA:  Sempre que possível deverão ser selecionado modelos similares de

    equipamento para todas as aplicações de uma mesma planta a fim de se padronizar peças de reposição.

      Juntamente com os equipamentos deverá ser fornecido um conjuntomínimo de peças de reposição recomendado para atender incidentes demontagem e startup (juntas gaxetas, placas reserva).

      Sempre que possível todas as conexões deverão estar no cabeçote fixo.

    3) Escopo de fornecimento:

      Equipamento completo, conforme descrito.  Jogo de ferramentas especiais (1 de cada modelo para todo o pacote).  Folha de dados padrão totalmente preenchida.  Desenho dimensional do equipamento (planta e elevação).  Esquema de montagem do trocador (disposição das placas).  Lista de peças de reposição.  Catálogos técnicos (1 jogo para todo o pacote).  Manual de instruções, manutenção e operação (s1 jogo para todo o

     pacote).

    Critérios de projeto:

    1)  Para óleos brutos com alto teor de impurezas é recomendada a utilizaçãode trocadores de fluxo livre (free-flow).

    2)  Para óleos limpos ou pré tratados por centrifugação ou filtração serão

    utilizadas as placas normais.3)  No caso em que a velocidade seja muito baixa ou a folga de área não seja

    suficiente deverão ser utilizados múltiplos passes, independente darecomendação da Nota –  3.

    4)  A velocidade mínima para óleo vegetal é de 0,05 m/s.5)  Os trocadores de calor deverão ter sempre uma margem de segurança na

    área calculada (10%).

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    42  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Coeficientes globais de troca térmica:

    Descrição da etapa k  (kcal/m2hoC)Aquecimento de óleos vegetais de 20 a 90 graus através de vapor saturado a 3 bar 800 - 900

    Resfriamento de óleos vegetais de 90 para 50 graus através de água a 30 graus 500 - 600

    Recuperação de calor óleo/óleo na temperatura média de ~50 graus 400 –  500Recuperação de calor óleo/óleo na temperatura média de ~130 graus 500 - 600Resfriamento de óleo vegetal de 38/36 para 17 graus através de água fria 14 graus 200 - 210

    Resfriamento de óleo vegetal de 17 para 5 graus através de água gelada a 3 graus 170

    Recuperação óleo/óleo com uma temperatura de saída do óleo de 36 a 38 graus 200

    A fórmula de cálculo da área de troca é Q = k  x A x LMTD

    Onde: Q = calor trocado; k  = Coeficiente global de troca térmica, A é a área de

    troca e LMTD a diferença média logarítmica de temperatura.

    A área de troca por par de placas é:

      VT 10 = 1m2 

      VT 20 = 2 m2 

      VT 40 = 4 m2 

      VT 80 = 8 m2 

    Baseado em literatura Ecoflex.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 43

    TROCADORES DE CALOR ESPIRAL

    O trocador espiral é uma alternativa similar ao trocador a placas que tem como

    vantagens:

      Resiste a pressões maiores (~ 10 bar)  A troca de calor se processa em contra corrente pura.  Resiste a temperaturas maiores pois a vedação é feita através de papelão

    hidráulico.  É auto limpante pois não apresenta mudanças de direção de fluxo.

    Como desvantagem não apresenta possibilidade de desmontagem, como nos

    trocadores a placas e em caso de dano com trincas internas sua manutenção não éviável.

    Princípio de funcionamento

    Imaginando-se duas placas sendo que de um lado passa o fluido quente numadireção e no outro lado o fluido frio em direção contrária teremosesquematicamente o que representamos abaixo:

    Se enrolarmos as duas placas, mantendo a distância entes as mesmas, em tornode um eixo, formaremos uma espiral dupla, onde, de um lado passará o fluido

    quente e do outro o fluido frio.

    Portanto, nesta espiral dupla, um fluido sempre entrará pelo centro e sairá pela borda e o outro entrará pela borda e sairá pelo centro.

    Fluido frio (2)

    Fluido quente (1)

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    44  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Esquema de funcionamento

    1

    1

    2

    2

    entrada do fluido quente (1)

    saída do fluido quente (1)

    entrada do fluido frio (2)

    saída do fluido frio (2)

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 45

    TROCADORES DE CALOR A PLACAS SOLDADAS

    Para aplicações onde não é possível a utilização de juntas de borracha devido àalta pressão e/ou alta temperatura são utilizados trocadores especiais com placassemi soldadas.

    Vantagens técnicas:

      Utilizam juntas de papelão hidráulico com alta resistência química,mecânica, para alta pressão e alta temperatura.

      Sua limpeza é fácil pelo acesso a ambos os lados de cada face, ou seja,não existem pontos mortos onde o produto possa ficar retido.

      São bastante compactos e disponíveis em ampla faixa de capacidades.

    Uma das aplicações deste trocador é na regeneração de calor na hidrogenaçãoonde o óleo hidrogenado em alta temperatura e com presença de catalisador trocacalor com o óleo a ser hidrogenado, promovendo total recuperação do calor.

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    46  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 47

    MISTURADORES

    Misturadores no Processo de Refino Alcalino de Óleos Vegetais.

    O processo de refino alcalino de óleos vegetais utiliza um número significativode misturadores para as diversas etapas do processo: condicionamento ácido,neutralização, lavagem sendo sua importância crucial para que o processoquímico seja levado a efeito com ótimo rendimento.

    Uma excelente mistura do ácido fosfórico ou cítrico no implica não só naeconomia de ácido, como posteriormente na economia de soda para neutralizar aacidez química.

    Uma excelente mistura da soda aliada ao efeito anterior promove uma economiade soda assim como menor geração de sabões. O efeito cascata segue para aetapa de lavagem resultando numa melhor qualidade do óleo, menorcontaminação da água e eventualmente uma economia de água de lavagem etratamento de efluentes.

    Utilização de misturadores em uma planta de refino químico

    Existe atualmente um grande número de fabricantes especializados emmisturadores estáticos, dinâmicos e ultrassônicos, sobe os quais falaremos mais afrente.

    Testes efetuados há tempos na Alemanha pela Westfalia Separator jádemonstram claramente o efeito de mistura de alguns destes equipamentos:

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    48  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Eficácia de diferentes misturadores - Misturando 0,1 vol. % ácido fosfórico em óleo a 90°C.

    Misturador Superfície das gotas de ácido por 100 gr. >10um >5um

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 49

    2.  Misturadores dinâmicos

    Entre os misturadores de alto cisalhamento mais utilizados no processamento deóleos vegetais podemos citar:

    a)  BWS – Supraton

    É um equipamento extremamente robusto com muito alto poder de cisalhamento.Tem portanto um consumo específico de potência relativamente alto. Funcionacomo bomba intermediária.

    b)  Fristam

    É um equipamento bastante leve e não é adequado, portanto para serviço pesado.Tem alto poder de cisalhamento e funciona como bomba intermediária. Tem

     baixo consumo de energia.

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    50  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    c)  Silverson

    É um equipamento relativamente robusto e apresenta uma grande variedade derotores. Tem alto poder de cisalhamento e funciona como bomba intermediária.Tem maior eficiência quando parte do material misturado é recirculado, o que,neste caso implica em um misturador de maior tamanho/consumo.

    d)  IKA

    Este misturador tem boa robustez, apresenta grande variedade de rotores e emfunção de sua construção modular, pode ter um ou vários rotores. Apresenta alto

    grau de cisalhamento e funciona como bomba intermediária. Tem porém altoconsumo de potência.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 51

    e)  Indag

    Este misturador tem boa robustez, apresenta bom grau de cisalhamento e podeser construído em uma ampla variedade de materiais o que o torna excelente paraaplicações com produtos muito corrosivos. Funciona como bomba intermediária.

    f)  Pentax – Bran & Luebbe

    Este misturador tem boa robustez, apresenta bom grau de cisalhamento efunciona como bomba intermediária.

    3.  Misturadores ultrassônicos

    a)  CTI – Nano Reactor

    O misturador acima, fabricado pela CTI foi testado com bons resultados em plantas de refino de óleos. Seu principio de funcionamento é a cavitaçãohidrodinâmica provocada por súbita descompressão e necessita de uma bomba de

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    52  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    alta pressão em sua alimentação (52 a 78,5 bar). Tem consequentemente altoconsumo energético.

    Abaixo é mostrado o efeito produzido pela descompressão e cavitação provocada pela alta velocidade.

    b)  Hielscher ultrasonic mixer

    Principio e características similares ao apresentado no item (a), porém com testes

    na área de produção de biodiesel. Não foi reportada sua aplicação nadegomagem ou refino.

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 53

    NOTA: Todos os equipamentos citados neste trabalho apresentam excelentequalidade e são produzidos por empresas internacionais de alta tecnologia. Aescolha do equipamento mais apropriado depende da relação custo-benefíciocorrespondente a cada etapa do processo, do tipo e da qualidade da matéria primautilizada, dos custos internos e da forma específica de trabalho adotado em cadaindústria.

    RESUMO:

    1)  É extremamente importante para os processos de degomagem e de refinoalcalino de óleos vegetais a escolha de um misturador de alta eficiência demistura, principalmente na etapa de condicionamento ácido.

    2)  É também muito importante a definição do tempo de residência no tanque decontato óleo-ácido e óleo-soda, após os misturadores.

    3)  É muito recomendável a execução de testes com tanques de contato após omisturador de água de lavagem objetivando a maior eliminação dos sabões ea diminuição da quantidade de água de lavagem.

    Sites de referências por ordem de citação no texto:

    www.sulzerchemtech.comwww.kenics.comwww.supraton.comwww.silverson.comwww.fristam.comwww.ika.comwww.indag.dewww.bran-luebbe.comwww.ctinanotech.comwww.hielscher.com

    http://www.sulzerchemtech.com/http://www.kenics.com/http://www.supraton.com/http://www.silverson.com/http://www.fristam.com/http://www.ika.com/http://www.indag.de/http://www.bran-luebbe.com/http://www.ctinanotech.com/http://www.hielscher.com/http://www.hielscher.com/http://www.ctinanotech.com/http://www.bran-luebbe.com/http://www.indag.de/http://www.ika.com/http://www.fristam.com/http://www.silverson.com/http://www.supraton.com/http://www.kenics.com/http://www.sulzerchemtech.com/

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    54  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    SISTEMAS DE VÁCUO.

    Dentro do processamento de óleos vegetais um dos equipamentos maislargamente utilizado é o sistema de vácuo com ejetores a vapor.

    São exemplos de utilização:

     Extração: na etapa de condensação do hexano, Degomagem: na etapa de secagem do óleo degomado,  Neutralização: na etapa de secagem de óleo neutro, Branqueamento: na etapa de desaeração e secagem, Hidrogenação: para evacuação da autoclave e Desodorização: processo executado em alto vácuo.

    Os principais motivos de sua utilização são:

     Projeto adaptado às necessidades do cliente, Baixo consumo de energia e utilidades, Pequena quantidade de efluente gerado, Operação simples, Fácil manutenção, Rápido retorno do investimento.

    Os componentes principais de um ejetor a vapor são: 

    1 Bico motriz2 Difusor3  Cabeçote

    A Entrada do vapor motrizB Conexão de sucçãoC Descarga

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 55

    Princípio de funcionamento de um ejetor a vapor:

    O vapor (seco) na pressão P1 é comprimido no bico cônico do ejetor até que nagarganta (parte mais estreita) atinge um velocidade supersônica e a pressão Ps.

    A partir deste ponto o cone volta abrir novamente porém, devido à altavelocidade, a pressão continua a cair até a pressão Po, inferior pressãoatmosférica P.

    Esta pressão Po é a pressão de sucção do ejetor.

    A partir desse momento, os gases succionados pelo ejetor (GS) se misturam como vapor motriz e continuam a ser comprimidos no cone do ejetor até alcançarema garganta do mesmo.

    A garganta tem um trecho reto que provoca uma perda de carga (Pv) que resultanuma queda de velocidade abaixo da velocidade supersônica.

    Deste ponto em diante os gases succionados + o vapor motriz seguem pelo coneque aumenta de diâmetro, perdendo pressão até atingirem na descarga novamentea pressão atmosférica P.

    A relação entre a pressão de descarga e a pressão de sução é chamada de taxa decompressão do ejetor.

    Se colocarmos um segundo ejetor em série com o primeiro, esta taxa decompressão aumenta ou seja, se multiplica.

    PP1

    Pressão versus fluxo

    P1

    P0

    PS

    PV

    P0

    PS 

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    56  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Porém o tamanho do segundo ejetor deve ser bem maior pois tem que comprimirtodo o gás succionado pelo primeiro ejetor, mais o vapor motriz.

    Caso necessitemos de um vácuo muito elevado é conveniente condensarmosintermediariamente estes vapores, através de um condensador de mistura ou desuperfície, afim de diminuirmos a quantidade de gás a se comprimida enecessitarmos de um ejetor menor.

    O ponto onde podemos instalar o primeiro condensador intermediário depende datemperatura da água de condensação, pois se a pressão for muito baixa, a própriaágua irá se evaporar.

    Exemplo de sistema de vácuo.

    O sistema dado como exemplo refere-se a um sistema de vácuo paradesodorização onde se requer uma pressão muito baixa (~2 mbar).

    Para se atingir esta baixa pressão são necessários dois estágios de compressão esomente após estes é atingida uma pressão compatível com a temperatura da águade condensação (30 graus).

    Tendo em vista a taxa de compressão de cada ejetor e a limitação da pressão nocondensador devido à temperatura da água de resfriamento (~30o) torna-senecessário a utilização de diversos pelo menos dois estágios antes docondensador. A função do condensador intermediário é, como já citamos

    anteriormente, eliminar os vapores condensáveis, diminuindo assim o tamanhodo ejetor seguinte.

    Água

    Va or   

    Gases

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 57

    Características do vapor d'água:

    Vácuo(mbar)

    Temperatura de condensação(oC)

    1 - 20,42 - 12,95 - 2,4

    10 - 7,020 + 17,650 + 32,9100 + 45,9200 + 61,0500 + 81,3

    1000 + 100

    A tabela acima mostra a pressão de vaporização da água sob vácuo a diferentestemperaturas. Como se pode ver, como uma temperatura de 32,9 oC na saída docondensador barométrico (água da torre ~28oC) o máximo vácuo atingido seriade 50 mbar.

    Para um bom funcionamento de qualquer sistema de vácuo com ejetores devemser observados os seguintes pontos:

      O vapor deve ser limpo e seco.  A pressão do vapor deve ser estável e constante.  A quantidade de vapor necessária deve ser observada, pois o excesso

     provoca sobrecarga nos condensadores e a falta favorece oscilações.  A água de resfriamento deve manter-se sempre abaixo da temperatura

    máxima requerida e na vazão requerida.  Vazamentos e infiltrações de ar devem ser eliminadas pois provocam altos

    consumos e falhas no sistema.  Bicos e condensadores devem ser inspecionados e limpos dentro da

    frequência necessária.  Juntas e vedações devem ser substituídas sempre que o sistema for aberto.

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    Localizando e Corrigindo Falhas em um Sistema de Vácuocom Ejetores a Vapor.

    Os sistemas de vácuo estão sempre conectados a equipamentos que devem serevacuados ou mantidos sob vácuo. Quando não se está atingindo o vácuonecessário ou o tempo de evacuação está muito longo, ou ainda, se o vácuoestiver com muita oscilação, uma ou várias falhas no sistema podem ser a causade tais fatos. As falhas devem ser descobertas e corrigidas. Muitofrequentemente as causas dos problemas estão no restante da planta, e não nosistema de vácuo, o que torna importantíssimo uma verificação de toda a planta.

    Verificação da planta e das condições de operação.

    As seguintes questões devem ser primeiramente esclarecidas, antes de severificar a planta em detalhes:

    1.  A planta é totalmente isenta de falhas? Toda a planta, incluindo a tubulaçãode sucção, pernas barométricas, etc. são absolutamente estanques?

    2.  O vapor motriz e a água de resfriamento estão em ordem?3.  É possível que as quantidades de ar, gases e especialmente vapores a serem

    aspiradas sejam muito maiores que a capacidade do sistema de vácuo?

    Com referência ao item 1:

    Os erros (falhas) mais frequentes neste aspecto são:

    -  Pernas barométricas com diâmetro muito pequeno ou correndohorizontalmente em certos trechos;

    -  Tubulação de descarga muito comprida e com drenagem insuficiente;-  Tubulação de sucção ligada erradamente (muito pequena ou com locais de

    retenção de condensado);-  Além disso a questão mais importante é: a planta é totalmente estanque?

    Causas mais frequentes de vazamento:

    -  Falta de juntas ou juntas defeituosas;-  Parafusos com falta de aperto;-  Conexões com defeitos de alinhamento e acabamento;-  Corrosão ou reparos defeituosos;-  Soldas com trincas ou porosidades;-  Visores de inspeção ou caixas de gaxetas com vazamentos-  Acessórios com desgaste, tais como registros, válvulas, etc.

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 59

    Quase sempre é difícil se rastrear os vazamentos. Se a planta for bem distribuída,de fácil acesso, limpa e tiver boa manutenção, torna-se mais fácil a localizaçãodos pontos de vazamento.

    Alternativas para se descobrir vazamentos.

    1.  Encha inteiramente a planta (equipamentos + ejetores) com água e apliqueuma pressão de aproximadamente 2 mca. Tome cuidado para não permitir aformação de bolsões de ar.

    2.  Conecte um compressor de ar à planta e aplique umas poucas gramas de pressão. Então escove ou aplique na instalação água com sabão ou solução de Nekal; nos locais de vazamento haverá formação de espuma. Algumas vezesé até possível se ouvir o ruído do ar escapando.

    3.  Evacue a planta e teste com fumaça (bastões de fumaça da AUER GmbH). Nos locais de vazamento a fumaça será sugada.

    4.  Em certos casos (por exemplo, em instalações com vedações de borracha)deve-se levar em consideração que um possível ponto de vazamento pode serestanque à pressão mas não ao vácuo. Nesses casos, a instalação deve sercolocada sob vácuo e os locais suspeitos devem ser verificados, procurando-se ouvir os vazamentos e talvez testá-los com a chama de uma vela. Noslocais onde houver vazamento a chama será sugado.

    5.  Método simples - teste de vácuo-  Evacue a planta (abaixo de 500 mbar) por exemplo, até 70 mbar.-  Desligue o ejetor (ou sistema de vácuo) e vede a descarga.-  Meça o acréscimo de pressão "P" após um tempo "t" determinado.

    Utilizando-se o volume conhecido da planta "V" mantido sob vácuo, o ar devazamento pode ser calculado pela fórmula:

    MA = 0,072  ( P/t)  V (kg/h)

    MA (kg/h) = ar de vazamentoP = aumento de pressãot (minutos) = tempo determinadoV (m3) volume da planta sob vácuo

    Existem outros métodos para se verificar vazamentos, contudo mais complicadose caros.

    Com referência ao item 2:

    -  A pressão do vapor motriz está correta? Os manômetros após longo tempo deuso, frequentemente apresentam leituras erradas. Se a distancia entre omanômetro e os bicos motrizes for grande, ou o fluxo for restringido porválvulas, curvas ou reduções, a pressão real nos bicos motrizes pode ser muito

    menor que aquela indicada no manômetro.

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    -  O vapor é saturado seco? Vapor motriz com umidade provoca flutuações novácuo e, em alguns casos, pode provocar a queda total do sistema. Verifiqueos purgadores e separadores de gotículas (os separadores de gotículas, namaioria das vezes, são montados de forma errada - a tela deve estar montadano lado da saída do vapor do separador). Abra as válvulas de drenagem edixe o vapor escapar. A existência de umidade no vapor pode ser percebidaas vezes por alterações no som do fluxo ou pela pulverização de água noúltimo estágio. Vapor extremamente superaquecido também pode causar

     problemas caso a unidade não tenha sido especificamente projetada para estacondição.

    -  A água de resfriamento é suficiente? Se houver uma queda no fornecimentode água de resfriamento as pernas barométricas ficarão quentes, e poderáhaver entrada de ar nos condensadores, através da tubulação de água e atéevaporação nos condensadores. Caso a quantidade de água não sejasuficiente, poderá haver uma equalização de pressão entre os condensadores,se cada condensador não possuir sua própria válvula para controle de água ouse estas válvulas estiverem totalmente abertas.

    Com a total falta de água o vapor passará direto pelas pernas barométricas eserá também introduzido na instalação. Oscilações na vazão de água deresfriamento devido à utilização repentina de uma quantidade maior de águaem outro ponto de consumo, frequentemente causam, oscilações no vácuo.Isto pode ser contornado uma fonte de água somente para a unidade, ouinstalando-se um tanque de alimentação controlado por uma válvula de boia.Pequenas oscilações no suprimento de água podem ser evitadas utilizando-semais água do que o necessário. É importante ressaltar que a água em excesso

     pode causar a inundação dos condensadores.

    -  A água de resfriamento está muito quente? Existe um limite de temperatura para entrada da água de resfriamento para cada unidade - na maioria dasvezes 30oC. Caso esta temperatura seja superada a eficiência cai. Unidadesespeciais podem ser projetadas para água a temperaturas mais elevadas.

    - Com referência ao item 3:

    Quando se opera uma instalação sob vácuo, ar pode entra junto com o produto aser tratado (tanque de alimentação de produto com problema de enchimentodevido aeração, bomba de alimentação e tubulação de produto não estanque,etc.). Ar ou outros gases podem se desprender do próprio produto ou devido aoefeito do vácuo (degaseificação), ou devido a reações químicas.

    Os sistemas de vácuo raramente aspiram somente ar seco, mas sim, misturas dear, gases e vapores. Quanto mais quente estiver a mistura, maior será a

    quantidade de vapor presente. Esta quantidade aproxima-se de 100% quando atemperatura se aproxima do ponto de ebulição equivalente ao vácuo existente,

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 61

    isto é, o volume de vapor aspirado pode ser muitas vezes maior que o volume doar e gases aspirados.

    Em todas as instalações que tenham um resfriador ou condensador, o vácuoobtido não depende somente da capacidade da unidade, mas sim da eficiência doresfriador ou condensador.

    Com o entupimento gradual destes equipamentos, a quantidade de vapor no araspirado aumenta com o passar do tempo devido ao resfriamento ineficiente,fazendo com que a unidade não consiga manter o vácuo especificado.

    Indícios de Falhas em Unidades com Ejetores a Vapor.

    Se houver suspeita de falhas no sistema de vácuo, este deve ser verificadoisoladamente. Fecha-se a conexão de sucção do primeiro estágio do sistema devácuo com uma raquete e mede-se o vácuo no cabeçote do primeiro estágio. Aunidade operará na condição de bloqueio, isto é, a vazão de sucção é nula.

    O resultado desta medição deverá ser (aproximadamente) um valor de pressãoabsoluta metade do valor obtido com a unidade operando a plena carga (porexemplo, uma unidade projetada para 5 mbar deverá dar um vácuo de 2 a 3 mbarquando trabalhando bloqueada. Isto ocorrendo, podemos considerar que aunidade está em ordem. Para se ter certeza absoluta, deve-se levantar a curva dosistema, permitindo-se que diferentes quantidades de ar sejam aspiradas emedindo-se as pressões de sucção para cada uma delas. Se for estabelecido que aunidade não está operando corretamente, os seguintes pontos devem serobservados:

    Indícios de vazamento no sistema de vácuo

    O barulho característico (chiado) no início de operação do sistema de vácuo,quando o vácuo ainda é baixo, deverá diminuir gradualmente com o aumento dovácuo, até se tornar um zumbido. Observa a descarga do último estágio: quandose opera na condição de bloqueio, a descarga deve diminuir rapidamente e pode,momentaneamente, até sumir totalmente.

    (Perdas periódicas na descarga do ejetor não é sinal de operação defeituosa, masconsequência direta da falta de entrada de ar no sistema).

    Quando o último estágio estiver conectado a um pós condensador, a descarga doejetor não poderá ser observada. Neste caso, verifique o fluxo de água saindo das

     pernas barométricas: quando se estiver trabalhando na condição de bloqueio, naágua aparecerá um número reduzido de pequenas bolhas de ar proveniente daágua de resfriamento.

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    62  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    Obstrução

    Apesar de todos os cuidados pode acontecer que ocorra obstrução dos bicosmotrizes. Isto é facilmente verificado no último estágio (já que nenhum ou muito

     pouco vapor é descarregado mesmo se aspirando somente ar) ou durante a partidado sistema. No sistema como um todo, uma necessidade de parada pode serreconhecida, tomando-se a temperatura do cabeçote do ejetor e do condensadoronde o ejetor estiver descarregando. O cabeçote e a base do condensador, quenormalmente ficam aquecidos, permanecerão frios. Uma perna barométrica quenormalmente permaneça fria, mesmo após o bloqueio da água de resfriamento,também é sinal de obstrução.

    Sinais de Drenagem Insuficiente dos Condensadores

    Poderá ocorrer o chamado "golpe de ariete”; o condensador vibra e a água

    escapará pelo bocal de exaustão.

    Para se verificar o quanto um determinado condensador está cheio de água, useum pequeno martelo: um condensador vazio emitirá um som claro e umcondensador cheio emitirá um som surdo. (Isto se aplica a condensadores emchapa metálica.)

    Causas

    -  Excesso de água (isso se verifica quando a temperatura de saída difere muito pouco da temperatura de entrada).

    -  Montagem defeituosa ou pernas barométricas com vazamento (em instalaçõesque já estão em operação por muito tempo, as pernas barométricas estãofrequentemente corroídas na região da lâmina de água do poço barométrico -recomenda-se que a porção final da perna barométrica seja em inoxidável).

    -  Obstrução das pernas barométricas, acúmulo de material corroído,incrustações ou danos internos no condensador (material corroído ou partesinternas quebradas podem ter bloqueado a saída de água do condensador).

    Baseado em literatura Wiegand.

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 63

    BOMBAS DE VÁCUO

    A palavra “vácuo” deriva do latim vacuus, que significa vazio.  

    Para se criar vácuo, é necessário retirar ar e/ou gases do sistema para que sereduzam as condições de pressão para abaixo da pressão barométrica doambiente.

    As formas construtivas mais comuns de bombas de vácuo são:

      Bomba de anel líquido  Bomba de palhetas

      Bomba a pistão  Bomba rotativa tipo “Roots” 

    Como as bombas de vácuo trabalham de um lado aspirando o produto e do outrocomprimindo, todas podem ser utilizadas ou para vácuo ou como compressor.

    As bombas de vácuo de anel líquido são bombas mais utilizadas devido sua faixade aplicação. Em caso de alto vácuo ou altas vazões as mesmas são utilizadas emconjunto com ejetores a vapor formando sistemas híbridos.

    0.1  1  10  100  1. 000 

    Pressão de Sucção - Torr  

    10 

    100 

    1. 000 

    10. 000 

    100. 000 

    Capacidade - ACFM 

    Ejetor a Vapor &Sistemas Híbridos

    com Ejetor  Anel

    Lí  quidoSimplesEstágio 

    AnelLíquidoDuplo

    Está gio 

    Sistema Híbrido com AnelLí  quido e Booster  

    Bomba Seca +Booster  

    Bomba Seca (Dry - Pro) 

  • 8/18/2019 Descrição de EQUIPAMENTOS - Treinamento

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    64  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    As bombas dos tipos palhetas, pistão e Roots têm limitações de aplicação parafluídos não totalmente limpos por haver contato mecânico entre as partes móveis.

    Princípio de funcionamento da bomba de vácuo de anel líquido.

    A bomba de vácuo de anel líquido é composta por um corpo cilíndrico dotado de bocais de entrada (sucção) e saída (descarga) e de um rotor montadoexcentricamente ao corpo.

    O produto a ser aspirado entra pelo bocal de sucção passa através da porta desucção entrando no espaço livre entre o anel líquido e o rotor (1).

    É progressivamente aspirado devido ao aumento do espaço livre entre o rotor e oanel líquido (2).

    Em seguida é progressivamente comprimido pela diminuição do espaço entre orotor e anel líquido (3) sendo dirigido à porta de descarga (4) e finalmentedescarregado.

    Sucção

    Descarg 

    Anel de líquido

    RotorCorpo

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 65

    RotorAnel Liquido 

    Sucção

    Cone

    Descarga

    Porta deSucção 

    Porta deDescarga 

    Corpo

    1 2

    34

    Da mesma forma que um condensador barométrico de um sistema de vácuo comejetores, a bomba de vácuo tem limitação do nível de vácuo correspondente àtemperatura de evaporação do líquido de selagem.

    Se, por exemplo, for utilizada água como líquido de selagem as pressões possíveis de alcançar são relacionadas na tabela abaixo:

    Vácuo (mbar) Temperatura decondensação oC

    1 - 20,42 - 12,95 - 2,410 - 7,020 + 17,650 + 32,9

    100 + 45,8200 + 61,0500 + 81,31000 + 100

    Portanto, para uma temperatura de água de selagem da ordem de 30oC na entradada bomba o vácuo não irá chegar a 50 mbar. O nível de vácuo depende datemperatura de entrada, do produto e da vazão, pois isto irá afetar a temperaturamédia interna.

    Para produtos muito aquecidos ou vapor é possível a instalação de um resfriadorou condensador à entrada da bomba.

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    66  EQUIPAMENTOS Renato Dorsa 

    A água de selagem sai pelo bocal de descarga e pode ser recirculada. Se atemperatura for elevada, é necessária a utilização de um resfriador à saída paraque a mesmo possa ser recirculada.

    Caso seja necessário um vácuo mais baixo que o limite da bomba pode serutilizado um sistema de vácuo hibrido.

    O sistema híbrido mais comum é o constituído por um ou mais ejetores a vaporno primeiro estágio, um condensador intermediário e a bomba de vácuo emsequencia, como mostrado na figura a seguir.

    Saída de líquido

    Líquido limpo

    Separador

    Anel líquido

    Mistura

    gás- líquido

    1

    2

    3

    4

    5

    1-  Ejetor a vapor

    2-  Condensador

    3-  Bomba de vácuo

    4-  Tanque de expansão

    5-  Resfriador

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    Renato Dorsa EQUIPAMENTOS 67

    A água de selagem deve ter características adequadas para evitar corrosão da bomba ou incrustações.

    Características da água de selagem:

    PH: 7,0 –  8,0Total de sólidos dissolvidos: menor que 1000 ppmCondutividade: menor que 2000 micromhosCloretos: menor que 200 ppmSulfatos: menor que 20 ppmDureza: menor que 300 ppm CaCO3Total de sólidos abrasivos: menor que 50 ppm (tamanho típico ~ 10

    microns)

    Para evitar a crescente contaminação do liquido de selagem com as impurezasarrastadas pelo sistema de vácuo é conveniente a constante reposição com águalimpa.

    Isto pode ser feito através de uma linha dotada de um rotâmetro para se evitardesperdício de água.

    Para dimensionamento da bomba de vácuo também deve ser levada em conta aaltitude do local.

    ALTITUDE

     

    (Metros 

    PRESSÃO

     

    BAROMÉTRICA 

    ( mmHg)

     

    75 

    697,0 

    80 

    692,8 

    85 

    688,6 

    90 

    684,4 

    95 

    680,2 

    100 

    676,0 

    105 

    672,0 

    11