projecto de indústrias químicas: concepção de circuitos

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Projecto de Indústrias Químicas:Concepção de Circuitos Hidráulicos

Alexandra DolgnerTiago Henriques

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Seminário: “Bombagem na Indústria da Pasta na Óptica da Racionalização de Energia”

TECNICELPAFigueira de Foz, 28 de Abril de 2016

Conteúdos

Apresentação da Technoedif Engenharia

Circuitos hidráulicos

Sistemas de bombagem

Dimensionamento de linhas

Especificação de bombas

Apresentação de Casos Práticos

Caso 1: Consistência Pasta vs. Consumo Eléctrico Bomba

Caso 2: Diâmetro Linha vs. Consumo Eléctrico

Caso 3: Válvula de Controlo vs. VSD

Conclusões

FIGUEIRA DA FOZ, 28 DE ABRIL, 2016 2TECNICELPA

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1965

Constituição da Lusotecna

1989

A Technip adquire a maioria do Capital Social

2002

A participação da Technip aumenta para 93%

2005 / 2006

Acordo MBO e a denominação social passa a ser Technoedif Engenharia

2011

Certificação do Sistema Integrado de Gestão (Qualidade, Ambiente e Segurança)

2013

Constituída a Technoedif Mozambique Engineering, em associação com parceiros locais

História



Onde Estamos

Sede

Empresas

Agentes

Projectos

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O que fazemos

ESTUDOS DE VIABILIDADE E PROCESSO

GESTÃO DE PROJECTOS

ENGENHARIA DE BASE

ENGENHARIA DE DETALHE

PROCURA

CONSTRUÇÃO

PRE-COMISSIONAMENTO, COMISSIONAMENTO E ARRANQUE



Processo

Estudos de processo e de "trouble-

shooting"

Optimizacao de estudos conceptuais e de

operacao

Balancos de massa e entalpicos

P&ID e PFD

Estudos de Optimizacao de Unidades

Simulacoes Dinamicas

Softwares de modelacao e calculo:

Hysys

Unisim

EcosimPro

Pipeline Studio

EDR

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Digitalização 3D

Documentacao actualizada tridimensional e de elevada fiabilidade de instalacoes industriais e de

outras construcoes.

Permite a execucao posterior de projectos de alteracao em modelo 3D.

Mais de meia centena de projectos executados com elevado sucesso.

Principais Clientes



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FIGUEIRA DA FOZ, 28 DE ABRIL, 2016a TECNICELPA 9


Ferramentas



DIGITALIZAÇAO 3D - LEICA CYCLONE

LAYOUTS - PDMS (3D) / AUTOCAD

PROCESSO- Aspen HYSYS / HAZOP Manager / PIPELINESTUDIO / EDR / AVEVA DIAGRAMS / ECOSIMPRO

TUBAGENS - CAESAR II / FEPIPE

MECÂNICA - MICROPROTOL / ANSYS

CIVIL - SAP 2000 / ROBOT / TEKLA

ELECTRICIDADE - ETAP POWERSTATION / EPLAN / CANECO BT / AVEVA ELECTRIC

INSTRUMENTAÇAO - AVEVA INSTRUMENTATION / INTOOLS

ARQUITECTURA - REVIT

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Circuitos Hidráulicos


Circuito Hidráulico Típico



Facto 1: bombas alimentadas electricamente representam

aprox. 30% do consumo eléctrico numa instalação convencional

Facto 2: custos energéticos representam cerca de 95% do custo

da bomba durante o seu ciclo de vida

↓

Optimização do Circuito Hidráulico

↓

Boa especificação do Sistema de Bombagem

↓

Bomba + Motor + Tubagem + Válvulas + Controlo

Sistemas de Bombagem

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Modos de Aumentar a Eficiência dos Sistemas de Bombagem:

→ Redução das perdas de carga do sistema

→ Bom dimensionamento das bombas

→ Selecção de bombas com eficiência elevada

→ Adopção de um bom controlo

→ Selecção de bombas que operem o mais próximo possível

do ponto de maior eficiência da bomba

→ Substituir rotor por um mais pequeno ou “trimming” do

rotor existente

Sistemas de Bombagem


Facto: Valor da tubagem numa instalação representa cerca de

20% do custo total de equipamentos e materiais


Critérios para dimensionamento :

→ Natureza e fase do fluido

→ Propriedades do fluido

→ Perda de carga

→ Velocidade do fluido

→ Energia cinética → ρv2 (ruido e vibrações)

Dimensionamento de Linhas


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Linhas de Aspiração de Bombas

→ Líquidos no ponto de saturação:

Velocidade

Perda de carga → NPSH

→ Líquidos afastados do ponto de saturação

Linhas de Compressão de Bombas

Velocidade

Perda de carga

Golpe de Ariete




Critérios de Dimensionamento – Líquidos

ServiçoVelocidade máx.

(m/s)Perda de carga máx. (bar/km)

Aspiração de bomba , ponto bolha

0.6 – 1.5 0.9

Aspiração de bomba 0.9 – 1.8 3.5

Descarga de bomba 1.5 – 3.0 4.5 – 9.0

Escoamento gravítico 0.6 (*) 0.45

Água de arrefecimento 1.5 -3.0 3.5

Água do mar 2.5 – 3.5 -

(*) Velocidade normal.



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Critérios de Dimensionamento – Gás e Vapor

Serviçoρv2

(Pa)Perda de Carga máx. (bar/km)

Velocidade máx. (m/s)

Vácuo - 4% Pabs máx -

Sucção compressores

- 0.2 – 0.7 -

Descarga compressores

- 0.4 – 1.2 -

Vapor saturado 15 000 0.4 – 2.0 10 – 40

Vapor sobreaquecido

15 000 0.1 – 1.0 15 - 60

Linhas de gás 6 000 – 15 000 - -




Critérios de Dimensionamento – Outros Serviços

ServiçoPerda de carga máx. (bar/km)

Velocidade máx.(m/s)

Condensados fase mista 0.2 – 0.3 10 – 20

Água Alimentação Caldeira

4.5 - 9 6

Líquido + sólidos - 3

Gás + Sólidos(transporte pneumático)

- 20 - 30



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Critérios de Dimensionamento – Pasta



Consistência <1% 2% 3% 4% 5% 6%

Velocidade mínima (m/s)

1.4 – 1.7 1.2 – 2.4 1.2 – 2.3 1.2 – 2.0 1.1 – 1.3 0.7 – 1.1

Velocidade máxima (m/s)

1.7 – 3.0 2.2 – 3.0 2.7 – 3.0 1.4 – 2.8 1.4 – 1.7 0.9 – 1.4

(*) Intervalos de velocidade para diâmetros de linha entre DN50 e DN400 .


Método:

Especificação de Processo

→ Propriedades do fluido

→ Selecção do tipo de bomba

Centrífuga (primeira escolha, sempre que possível)

Deslocamento positivo

→ Tipo de controlo de caudal

Válvula de controlo

Variador de velocidade

Especificação de Bombas


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Método (cont.):


→ Parâmetros de operação:

Caudal volumétrico (normal / mínimo / “rated”)

Pressão de aspiração (*)

Pressão de descarga (*)

Pressão diferencial (∆P) / Altura manométrica (∆H) (*)

NPSH disponível (*)

(*) para o caudal “rated”.




Método (cont.):


→ Estimativas da potência ao veio e da potência do motor

→ Condições de design (pressão e temperatura)

→ Pressão de “shut-off” (caudal zero)

→ Modo de operação (individual ou em paralelo)

→ Materiais



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Método (cont.):


Instrumentação

Especificação Mecânica

Electricidade








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Dados Base

Dados

Produção (tAD/dia) 500

Intervalo de consistências (%) 1.1 – 6.0

Diâmetros de Linha (DN) 200 - 400





→ Consistência óptima de

bombagem varia com o

diâmetro da linha!

0

2

4

6

8

10

12

14

16

150 200 250 300 350 400 450

Pot.

Vei

o (

kW/1

00m

)

Diâmetro Linha (DN)

Potência mínima bombagem vs. Diâmetro Linha

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7

Pot.

vei

o (

kW/1

00m

)

Potência Veio Bomba vs. Consistência

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Tabela Comparativa de Diâmetros

CenáriosCenário 6”

DN 150Cenário 8”

DN 200

Caudal (m3/h) 200

Comprimento equivalente (m) 300

Velocidade fluido (m/s) 2.9 1.7

Perda de carga (bar) 1.35 0.34

Potência (kW) 9



CAPEX OPEX

Bomba Desprezável -

Tubagem (fornecimento e montagem) - 22 000 € -

Energia Eléctrica - + 11 500 €/ano

→ “Pay-back” de aproximadamente 2 anos(excluindo actualização de capital e de preços de energia eléctrica)


Tabela CAPEX vs. OPEX


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CAPEX OPEX

Bomba (sem VSD – com VSD) - 2 500 € -

Energia Eléctrica (sem VSD – com VSD) - + 15 000 €/ano

→ “Pay-back” de aproximadamente 2 meses(excluindo actualização de capital e de preços de energia eléctrica)


Tabela CAPEX vs. OPEX



Conclusões

→ O valor do investimento de um sistema de bombagem

representa apenas uma fracção do custo total do seu ciclo de

vida.

→ Optimização dos sistemas de bombagem são fundamentais

para uma racionalização do consumo energético numa

instalação industrial.

→ O design de uma sistema de bombagem deve reflectir o

melhor compromisso OPEX/CAPEX.

→ O design de sistemas de bombagem num contexto

multidisciplinar é fundamental para sua boa concepção.

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Obrigado pela atenção!

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Alexandra DolgnerTiago Henriques

TECNICELPAFigueira de Foz, 28 de Abril de 2016

projecto de indústrias químicas: concepção de circuitos

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