• OPERADOR DE PROCESSO APRESENTAÇÃO

APRESENTAÇÃO

• OPERADOR DE PROCESSO

APRESENTAÇÃO

Renato Rosa Pinto

• Técnico Químico Industrial

• Tecnólogo em Processos Gerenciais

• Técnico em Mineração

APRESENTAÇÃO

• Experiência:

– Operação de Processo Químico:

– Operação de Processo Físico – Análise de Riscos de Processos

– Ajustes de Processos – Análises de Resultados – Elaboração de Instruções Operacionais e

treinamento de operadores

OBJETIVOS

• Apresentar os conceitos de:

– Pressão, Calor e outras grandezas físicas usuais durante operação de processos industriais

– Trocadores de Calor

– Tubulações, válvulas e acessórios – Bombas e compressores

– Torres, Vasos, Tanques e Reatores

– Noções básicas de eletricidade e instrumentação – Operação de unidade padrão

– Legislação e normatização

INTRODUÇÃO

http://sites.google.com/site/renattocetep/home

amedec.ind@gmail.com

INTRODUÇÃO

• Qual a função de um operador de

processo?

INTRODUÇÃO

OPERAR PROCESSOS UTILIZANDO

TÉCNICAS E PADRÕES A FIM DE

MANTER O PRODUTO FINAL EM

CONFORMIDADE E GARANTIR A

MENOR PERDA POSSÍVEL, OU SEJA, O

LUCRO, NÃO DESCUIDANDO DA

SEGURANÇA INDIVUDUAL,

COLETIVA E PATRIMONIAL.

BOMBAS

Bomba mecânica é o equipamento capaz de fornecer a energia necessária para deslocar um fluido ou mantê-lo em escoamento.

 Existem dois tipos de bombas:

A. Bombas de deslocamento positivo (Bombas Volumetricas)

B. Bombas centrifugas.

 As Bombas de Deslocamento Positivo impelem uma quantidade definida de fluido em cada golpe ou volta e o volume do fluido é proporcional a

velocidade

 As Bombas centrífugas debitam um caudal constante

Bombas de deslocamento positivo

Bombas Alternativas



Nestas bombas ocorre um movimento de vai e vem de

um pistão cilíndrico que resulta num escoamento

intermitente. Para cada golpe de pistão, um volume fixo

do liquido é descarregado na bomba. A taxa de

fornecimento do liquido é função do volume varrido pelo

pistão no cilindro e o número de golpes do pistão por

unidade de tempo

Aplicações das Bombas Alternativas:

 bombeamento de água de alimentação de caldeiras, óleos e de lamas;

Vantagens

 podem operar com líquidos voláteis e muito viscosos;

 são capazes de produzir pressões muito altas;

 podem ser usadas para caudais moderados;

Desvantagens

 Produz fluxo pulsante;

 Capacidade limitada;

 Opera com baixa velocidade;

Bombas de deslocamento positivo

Bombas Rotativas

•

As Bombas Rotativas dependem de um movimento de rotação que resulta num escoamento continuo.

•

O rotor da bomba provoca uma pressão reduzida no lado da entrada, o que possibilita a admissão do líquido à bomba, pelo efeito da pressão externa.

•

À medida que o elemento gira, o líquido fica retido entre os componentes do rotor e a carcaça da bomba.

Classificam-se em:

• Lóbulos

• Engrenagens

• Peristáltica

LÓBULO

ENGRENAGEM

Bombas Centrífugas

São o tipo mais simples e mais utilizado de bombas.

A energia fornecida ao líquido é primordialmente do tipo

cinética, sendo posteriormente convertida em grande

parte em energia de pressão.

1- Conceito de Bomba

• Bomba é um equipamento que transfere energia de uma determinada fonte para um líquido, possibilitando que este liquido se possa deslocar de um ponto para outro, inclusive vencer desníveis.

2- Características das bombas

• Resistência: estruturalmente adequadas para resistir aos esforços provenientes da operação (pressão, erosão , mecânicos).

• Facilidade de operação: adaptáveis às mais usuais fontes de energia e que apresentem manutenção simplificada.

• Alto rendimento: transforma e transfere energia com o mínimo de perdas.

• Economia: custos de aquisição e operação compatíveis com as

Bombas Centrífugas

Bombas Centrífugas

3 Principais Componentes

•

A bomba centrifuga e constituída essencialmente por duas partes:



uma parte móvel: rotor solidário a um eixo (denominado conjunto girante)



uma parte estacionaria carcaça (com

os elementos complementares: caixa

de engrenagens, suportes estruturais,

adaptações para montagens etc,.).

Bombas Centrífugas - Componentes

Rotor

É a peça fundamental de uma bomba centrífuga, a qual tem a função de receber o líquido e fornecer-lhe energia. Do seu formato e dimensões relativas vão depender as características de funcionamento da bomba. É o coração da bomba

• É constituído de diversas palhetas ou lâminas de modo a proporcionarem um escoamento suave do fluido em cada uma delas. Existem 3 diferentes tipos de rotores:

 Rotor Fechado: Para líquidos limpos sem partículas em suspensão e com pequena viscosidade.

 Rotor Semiaberto: Para líquidos viscosos ou sujos e incorpora uma parede no rotor para prevenir que matéria estranha se aloje no rotor e interfira na operação.

 Rotor Aberto: para líquidos sujos com sólidos em suspensão e muito viscosos com palhetas montadas sobre o eixo; sofrem maior

Carcaça



É o componente fixo que envolve o rotor. Apresenta

aberturas para entrada do liquido até ao centro do rotor e saída do mesmo para a tubulação de descarga.



Mancais: Os mancais têm a função de suportar o peso do conjunto girante, forças radiais e axiais que ocorrem

durante a operação.

○

Voluta: é responsável pela contenção do fluido.



O bocal (flange) de entrada do fluido na carcaça recebe o nome de “sucção da bomba” e o de saída de “descarga da bomba”.



Os materiais geralmente utilizados na fabricação da

Bombas Centrífugas - Componentes

Corte de uma Bomba Centrífuga

ROLAMENTOS AXIAIS

VOLUTA

IMPULSOR CAIXA DE

ROLAMENTOS

SELO MECANICO

EIXO

VISOR

CAJA DE SELAGEM

SUCÇÃO DESCARGA

VENTILAÇÃO

DRENAGEM

4 Principio e Funcionamento

• O funcionamento da bomba centrífuga baseia-se, praticamente, na criação de uma zona de baixa pressão e de uma zona de alta pressão.

• Para o funcionamento, é necessário que a carcaça esteja completamente cheia de liquido e portanto, que o rotor esteja mergulhado no liquido.

• Devido à rotação do rotor, comunicada por uma fonte externa de energia (geralmente um motor elétrico), o liquido que se encontra entre as palhetas no interior do rotor é arrastado do centro para a periferia pelo efeito da força centrífuga. Produz-se assim uma depressão interna ao rotor, o que acarreta um fluxo vindo através da conexão de sucção.

• O liquido impulsionado sai do rotor pela sua periferia, em alta velocidade e é lançado na carcaça que contorna o rotor. Na carcaça, grande parte da energia cinética do liquido é transformada

5- Vantagens Das Bombas Centrífugas

•

Maior flexibilidade de operação

•

Uma única bomba pode abranger uma grande faixa de trabalho (variando a rotação e o diâmetro do rotor).

•

Pressão máxima: Não existe perigo de se ultrapassar numa instalação qualquer a pressão máxima (Shutt- off) da bomba quando em operação .

•

Pressão Uniforme: Se não houver alteração de caudal a pressão mantém-se praticamente constante.

•

Baixo custo: São bombas que apresentam bom

rendimento e construção relativamente simples.

A)Bomba centrífuga (ou radial):

• O líquido entra paralelamente ao eixo, sendo dirigido pelas pás para a periferia segundo trajectórias contidas em planos normais ao eixo

• As trajectórias são curvas praticamente planas contidas em planos radiais.

• Estas bombas, pela sua simplicidade prestam-se a serem fabricadas em série e utilização na grande maioria das instalações comuns.

• Quando se trata de descargas grandes e pequenas alturas de elevação, o rendimento das bombas centrífugas é baixo.

6 - Classificação das Bombas Centrifugas

B) Bomba axial ou propulsora.

Nestas bombas, as trajectórias das partículas líquidas começam paralelamente ao eixo e transformam-se em hélices cilíndricas. Forma uma hélice de vórtice forçado. São usadas para grandes descargas e elevação de até 40 m.

C) Bomba de fluxo misto ou diagonal.

O líquido atinge a borda das pás que é curvo e

bastante inclinado em relação ao eixo. A

trajectória é uma hélice cónica, e as pás são

superfícies de dupla curvatura. As bombas deste

tipo prestam-se a grandes descargas e alturas

de elevação pequenas e médias.

 7- Selecção de Bombas Centrífugas

Como a maioria das bombas utilizadas em instalações hidráulicas e prediais são do tipo centrifuga vamos abordar o processo de selecção do modelo de bomba centrifuga.

Processo de Selecção :

• Definir ou calcular o caudal necessária (Q),

• Determinar a altura manométrica da bomba - HB,

• Com estes valores da altura manométrica (HB) e do caudal (Q) e utilizando um diagrama de blocos de um catálogo de fornecedor de bombas, seleccionar os modelos adequados à aplicação em questão (verificar as diversas rotações),

8- Curvas Características de Bombas Centrífugas

As curvas características de bombas centrífugas traduzem através de gráficos o seu funcionamento, bem como, a interdependência entre as diversas grandezas operacionais.

As curvas características são função, principalmente, do tipo de bomba, do tipo de rotor, das dimensões da bomba, da rotação do accionador e da rugosidade interna da carcaça e do rotor.

As curvas características são fornecidas pelos fabricantes das

bombas, através de gráficos cartesianos, e representam o

funcionamento médio de um modelo fabricado em série, bem

como o funcionamento de uma bomba específica, cujas curvas

foram elaboradas em laboratório e representam a performance

das bombas operando com água fria, a 20º C. Para fluidos com

outras viscosidades e densidades, devem efectuar-se as devidas

Tipos de curvas características das bombas centrífugas

• Altura Manométrica X Vazão ( HB X Q )

A carga de uma bomba, ou altura manométrica (HB) é definida como a

“Energia por Unidade de Peso” que a bomba fornece ao fluido em escoamento, sendo função do tipo de pás do rotor.

 Curva de Potência X caudal ( NB X Q )

Esta curva representa a potência total necessária no eixo da bomba nas condições de operação

• Esta potência é a soma da potência útil com a potência dissipada em perdas, inerente a todo processo de transferência de energia.

• As perdas nas bombas incluem perdas hidráulicas, mecânicas, pelo atrito hidráulico, e por vazamentos. Diante disto, nem toda a potência é utilizada para gerar pressão e fluxo. Uma parte da energia é transformada em calor (devido ao atrito) dentro da bomba.

A energia pode também ser perdida em virtude da recirculação de fluido entre o rotor e a voluta.

• O esquema abaixo ilustra o processo de transferência de energia para o fluido de trabalho, em uma bomba:

Potência de Bombas Centrífugas

Bomba

potência dissipada em perdas viscosas no interior da bomba: perdas hidráulicas ordinárias, perdas por choque, etc.

potência dissipada em perdas mecânicas:

atrito em mancais, gaxetas, selos de vedação, etc.

potência disponibilizada pelo motor (elétrico, comb.

interna, etc)

potência dissipada em perdas volumétricas

potência útil (efetivamente

transferida ao fluido de trabalho)

Arranque de Bombas Centrífugas

•

Analisando a curva de potência x caudal, podemos notar que a potência é mínima para o caudal zero (Q = 0), ou seja, quando a válvula de descarga da bomba está fechada. Nesta condição a bomba consome potência apenas para vencer os atritos internos e para as perdas de atrito do rotor girando na massa fluida. Por esta razão, deve-se arrancar as bombas centrífugas com a válvula de descarga fechada.

•

A situação de uma bomba operando com caudal zero (Q =

0) denomina-se “Shut-off”

• Sobrecarga da Bomba

• Quando um liquido mais viscoso que a água começa a ser bombeado, geralmente origina aumento de pressão, elevando-se o consumo de corrente do motor eléctrico que, se ultrapassar um determinado valor, se pode desligar.

• Os danos causados por se sobrecarregar um motor nem sempre aparecem de imediato. O sobreaquecimento momentâneo, causa apenas uma parada.

• Após um certo período, no entanto, o isolamento dos enrolamentos de fio elétrico ir-se-á deteriorar (devido ao calor), correndo o risco de queimar o motor, caso o motor não tenha protecção adequada.

ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

Razões que conduzem a necessidade de associarmos bombas :

a) a inexistência, no mercado, de bombas que possam, isoladamente, atender ao caudal necessário;

b) aumento escalonado de caudais com o decorrer do tempo;

c) inexistência no mercado de bombas capazes de vencer a altura manométrica de projecto.

• As razões (a) e (b) requerem a associação em paralelo, que

consiste em fazer duas ou mais bombas debitarem fluido numa linha comum.

• Para satisfazer a razão (c) é necessária a associação em série.

Neste caso as bombas estão instaladas numa linha comum, de tal forma que uma bomba bombeia para a aspiração da posterior, que recebe o fluido com maior quantidade de energia de pressão.

ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

• Cavitação é um fenómeno de ocorrência limitada a líquidos, com consequências danosas para o escoamento e para as regiões sólidas onde a mesma ocorre.

• Mantendo-se um fluido a uma temperatura constante e diminuindo-se a pressão, o mesmo ao alcançar a pressão de vapor, começará a vaporizar.

• Este fenómeno ocorre nas bombas centrifugas, pois o fluido perde pressão ao longo do escoamento na tubagem de sucção.

• Se a pressão absoluta do líquido,

em qualquer ponto do sistema de bombagem, for reduzida (ou igualada) abaixo da

pressão de vapor, parte deste líquido se vaporizará, formando “cavidades”

no interior da massa líquida.

Fenomeno da Cavitação

• As bolhas de vapor assim formadas são conduzidas pelo fluxo do líquido até atingirem pressões mais elevadas que a pressão de vapor ( normalmente na região do rotor), onde então ocorre a implosão (colapso) destas bolhas, com a condensação do vapor e o retorno à fase líquida. Tal fenómeno é conhecido como CAVITAÇÃO

.

 Normalmente a cavitação é acompanhada por ruídos, vibrações e com possível erosão das superfícies sólidas (pitting).

 Deve-se salientar, que a erosão por cavitação não ocorre no local onde as bolhas se formam, mas sim onde as mesmas implodem.

 Os efeitos da cavitação dependem do tempo de duração, da sua

intensidade, das propriedades do líquido e da resistência do material à erosão por cavitação.

 A cavitação, naturalmente, apresenta um barulho característico,

acompanhado de redução na altura manométrica e no rendimento. Se de grande intensidade, aparecerá vibração, que comprometerá o

• Em resumo, são os seguintes, os inconvenientes da cavitação:

a) Barulho e vibração.

b) Alteração das curvas características.

c) Erosão - remoção de partículas metálicas - pitting.

Região Principal de Cavitação

 Pelo que foi exposto, concluímos que a região que está susceptível à

cavitação é a sucção da bomba, pois é onde o sistema apresenta a menor pressão absoluta.

 O ponto crítico para a cavitação é a entrada do rotor. Nesta região a quantidade de energia é mínima, pois o líquido ainda não recebeu nenhuma energia por parte do rotor.

 Assim, a cavitação, normalmente, inicia-se nesse ponto, sendo em

seguida, as cavidades conduzidas pela corrente líquida provocada pelo movimento do rotor, alcançando regiões de pressão superior à de vapor do

Efeitos da cavitação

ESQUEMA VERTICAL DA INSTALAÇÃO E MONTAGEM DAS BOMBAS

Bibliografia Consultada

1. Manual de Treino: KSH Bombas Hidráaulicas S/A, Setembro 1991 (3ª ed); Frank Lamberto Lengsfeld; Ronaldo Duarte; Cláudio Altieri

2. Fenómenos de Transferência; Eduardo Emery Cunha Quites

3. Máquinas e Equipamentos Industriais: Bombas Hidráulicas; Alexandre de Assis Pereira; Argian Burg; Ewerton Eli; Fabiano Coelho

4. www.wikipedia.org

5. Introduction to Fluid Mechanics; 6ª Ed.; John Wiley & Sons, INC; Robert Fox;

Alan McDonald; Philip Pritchard.

6. Mecânica dos Fluidos, Noções e Aplicações; Sylvio R. Bistafa; ed 2010;

Bluchner

7. Tecnologia Química, Vol 2; J.M.Coulson, J.F.Richardson; Fundação Calouste Gulbenkian

8. http://www.acgtech.com.br/manometros_industriais1.html

9. Correia, Josué – Segurança na Operação de Unidades de Processo.