APRESENTAÇÃO
• OPERADOR DE PROCESSO
APRESENTAÇÃO
Renato Rosa Pinto
• Técnico Químico Industrial
• Tecnólogo em Processos Gerenciais
• Técnico em Mineração
APRESENTAÇÃO
• Experiência:
– Operação de Processo Químico: planta e laboratório
– 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
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.
TROCADORES DE CALOR E
TORRES DE RESFRIAMENTO
TROCADORES DE CALOR
Trocador ou permutador de calor é um equipamento utilizado para aquecer, resfriar,
vaporizar ou
condensar fluidos
de acordo com as
necessidades do
processo.
Constituição
O sistema é refervedor (“reboiler”) quando vaporiza um líquido por meio de vapor ou outro fluido quente.
O sistema é gerador de vapor quando gera vapor, aproveitando calor de um líquido quente proveniente do processo.
RESFRIAMENTO
No resfriamento os fluidos do processo são resfriados usando água ou outros fluidos. A diminuição de temperatura dos líquidos e serem armazenados evita as perdas por evaporação dos produtos leves.
O resfriamento pode ser realizado por três sistemas:
1.Resfriador (“cooler”): resfria os fluidos do processo, usando água como meio de resfriamento.
2.Condensador: condensa um fluido usando água ou outro fluido refrigerante.È aplicado para recuperação de vapores de coluna de destilação bem como para condensação de vapor exausto de turbinas, reduzindo a pressão de descarga das mesmas.
3.Caixa resfriadora: resfria líquidos do processo, passando-os em uma grande serpentina disposta dentro de um reservatório de água.
QUANTO AO ARRANJO FÍSICO
O arranjo físico refere-se à maneira como o trocador de calor è constituído.
Assim, ele pode ser:
-Trocador de calor monotubular ou bitubular.
QUANTO A MUDANÇA DE FASE DE UM DOS FLUIDOS
Segundo a mudança de fase, o trocador de calor pode ser de dois tipos:
-Trocador de calor sensível: troca calor sem mudança de estado dos fluidos
-Trocador de calor latente: troca calor com mudança de estado de pelo menos um dos fluidos.
QUANTO AS CARACTERISTICAS CONSTRUTIVAS
O trocador de calor, de acordo com suas características construtivas pode ser:
-Trocador de calor de feixe em “U”, podem ser destacadas seis partes principais:
1.casco;
2.tampa boleada;
3.tampa do carretel;
4.carretel;
O trocador de calor de feixe paralelo tem a mesma característica do feixe em “U”.Apresenta também uma tampa chamada flutuante, que é conectada ao feixe com o jogo de parafusos e uma junta.Veja figura abaixo.
Tipo Serpentina
ESCOLHA DO FLUIDO
De maneira geral passam pelo lado interno
dos tubos: fluido mais corrosivo; fluido com
mais pressão; fluido menos viscoso; fluido de
menos vazão volumétrica, fluido mais “sujo”.
Fluido com maior pressão
Porque o casco tem menos resistência, por ser maior o seu diâmetro.
Fluido menos viscoso
A menos que a perda de carga deva ser muito baixa.
Fluido de menos vazão volumétrica
Em vista de o casco oferecer maior espaço físico.
Fluido mais “sujo”
OBSERVAÇÃO
Entre líquidos semelhantes, deve–se
escolher para passar pelos tubos aquele
de maior pressão, maior temperatura e o
mais corrosivo
OPERAÇÃO COM TROCADORES
Na partida, deve-se alinhar primeiramente o fluido mais frio. Quanto maior a temperatura do fluido, mais lenta deve ser sua admissão no trocador.
Na parada, fecha-se primeiro a entrada do fluido mais quente. Caso contrario, o equipamento poderá ser colocado em condições de risco.
Passagem dos fluidos : CC ou Paralela
PERDA DE EFICIÊNCIA
ASPECTOS DE SEGURANÇA
Todo o trocador de calor è dimensionado para operar com uma determinada pressão, chamada de pressão de operação.
Caso o limite da pressão de operação seja ultrapassado, seja por falha operacional, seja por situação de emergência, o trocador ficara sujeito a apresentar falhas como trincas em soldas, vazamentos em tubos, juntas etc.
A temperatura e a pressão limites, sob quais devem trabalhar os tubos e o casco, estão especificadas na placa do fabricante e não devem ser ultrapassadas.Assim, por exemplo nos resfriadores, a temperatura de saída da água não deve ultrapassar um valor (700 C ), para evitar formação ou deposição de sais.Caso ocorra essa deposição, poderá ser
ASPECTOS DE SEGURANÇA
Aquecimento e resfriamento
Tanto na partida como na parada, os permutadores devem ser aquecidos ou resfriados lentamente.Isso é particularmente importante quando se trabalha com temperaturas elevadas, nos produtos envolvidos.
Devido a expansão acelerada e ao choque térmico, a rápida entrada de um fluido em alta temperatura pode causar vazamentos, deformações e rupturas no trocador.
TORRES DE RESFRIAMENTO
Na grande maioria dos processos industriais, há a necessidade de resfriar os equipamentos e maquinas que geram certa quantidade de calor durante a operação.
O fluido geralmente usado para dissipar o calor è a água, devido as suas boas características físicas, tais como: alto calor especifico, baixa viscosidade, alta condutividade térmica, densidade alta.
Quando as legislações de proteção de ambiente não existiam ou eram pouco rígidas, geralmente água usada no resfriamento era simplesmente descartada.
Com a crescente dificuldade de obter água em abundancia e com a criação de legislações ambientais mais rigorosas, a água de resfriamento passou a ser ela mesma resfriada e reaproveitada por meio de circuitos semi-fechados.
Com isso, surgiu a torre de resfriamento que è um equipamento que usa os princípios da evaporação (torres
TORRES MOLHADAS
As torres “molhadas” são as mais usadas na indústria. Seu funcionamento baseia-se no principio que diz que entre massas idênticas expostas ao ambiente, resfria-se em menor tempo aquela que tiver a maior superfície de contato.
Por isso, um dos pontos mais importante em uma torre de resfriamento é a subdivisão da água circulante no maior numero possível de gotículas, afim de que a superfície de água exposta ao ar seja aumentada ao máximo.
Isso é conseguido, utilizando-se bicos especiais que promovem a aspersão da água em forma de gotículas e obstáculos à sua queda, de modo que se forme um
O ar necessário para garantir a troca de calor pode vir da convecção por diferenças de temperaturas e, consequentemente, diferenças de densidade, ou por
- Torre de ventilação natural: é composta basicamente por uma tubulação provida de bicos pulverizadores e um invólucro dotado de venezianas que orientam auxiliam a passagem doar, além de reduzir a perda de água por respingamento.
TIPOS DE TORRES “MOLHADAS”
- Torre de tiragem natural: utiliza aspersão de água aliada (ou não) a uma superfície de troca de calor e uma estrutura geralmente hiperbólica que facilita a saída do ar.
O ar quente tem a densidade diminuída e tente a subir, criando uma zona de baixa pressão na parte inferior da torre, que induz à entrada de nova massa de ar frio.
- Torre de tiragem mecânica: é o tipo de torre mais usado nos diversos processos industriais existentes.Nela, a vazão do ar é aumentada com o auxilio de um ventilador é instalado na entrada de ar da torre, esta se denomina “torre de tiragem forçada”.
Dentro da categoria das torres de tiragem mecânica, há ainda duas concepções de projeto:
- Torre em contracorrente, na qual a agua cai através do enchimento no sentido vertical, enquanto o ar usado para o resfriamento segue no sentido oposto.Ela pode ser usada em qualquer vazão, porem è mais usada para medias vazões (ate 600 m2/h) e grandes diminuições de temperatura.
- Torre em corrente cruzada, na qual a água cai verticalmente através do enchimento e è resfriada pelo ar em trajetória horizontal.È indicada para grandes vazões e diminuições médias de temperatura.Para as mesmas condições operacionais, geralmente apresenta menor consumo de energia.Quando se trata
Quando a entrada de ar é localizada em apenas um dos lados da torre (entrada única), esta é chamada de torre de fluxo cruzado simples (“single cross flow”).
Quando o ar entra por dois lados da torre, ela é chamada de torre de fluxo cruzado duplo (“double cross flow”).
PARTES COMPONENTES
Uma torre de resfriamento de água é composta basicamente pelas seguintes partes:
- Tubulação de distribuição de água, canaletas
ou tanques: são os conjuntos responsáveis pela
correta distribuição de água na torre. A tubulação
- é usada quando a distribuição é feita sob
pressão. As canaletas e tanques são utilizados
- Enchimento: é a parte interna da torre por onde a água passa e tem sua superfície de contato aumentada.
- Venezianas: são dispositivos colocados junto as entradas de ar da torre e que servem para orientar o fluxo do ar e evitar respingos.São dispensáveis nas torres do tipo contracorrente.
PARTES COMPONENTES
PARTES COMPONENTES
- Eliminadores de respingos: são aletas que retem a água proveniente do ar saturado. O ar utilizado para o resfriamento é aspirado ou forcado a passar através do enchimento.Durante a troca de calor, o ar fica saturado e, por causa disso, sai da torre apresentando muitas gotículas em suspensão que são retidas nos eliminadores.
- Plenum: é o espaço vazio através do qual passa o ar
PARTES COMPONENTES
- Equipamento mecânico: é o conjunto
composto pelo ventilador, redutor de
velocidade ou polias, eixo de transmissão ou
correias, motor de acionamento e chassi
suporte. Este conjunto é responsável pela
circulação de ar quando a torre é do tipo de
tiragem mecânica.
TORRES SECAS
Esses equipamentos não utilizam a pulverização da água para aumentara a área de contato durante o resfriamento, é utilizado um trocador de calor, daí o nome torres secas, apesar de resfriarem água.
O resfriamento da água de processo ocorre em uma serpentina aletada que troca calor com o ar ambiente impulsionado por ventiladores, de forma semelhante ao radiador de um automóvel.
TORRES SECAS
Principais vantagens:
• Não existe perda de água por evaporação
• Não há formação de limo no sistema
• Não há necessidade de dosagem contínua de produtos químicos porque os fluidos (quente e frio) não tem contato direto.
TORRES SECAS
Principal desvantagem:
• Alto custo de implantação (de 6 a 8 vezes o custo de uma torre molhada).
ASPECTOS DE SEGURANÇA
As torres de resfriamento trabalham com regiões que ficam permanentemente molhadas. Por causa disso, há tendência de formação de limo nas superfícies nas quais há passagem de pessoas .Como o limo é muito escorregadio, os operadores devem usar calçados com solado antiderrapante. Paralelamente a isso, deve haver sinalização indicando essa condição do piso.
ASPECTOS DE SEGURANÇA
Os gases oriundos do processo são vaporizados no topo da torre.
Se o trocador de calor tiver tubos furados e se a torre for de madeira, há riscos de ocorrência de incêndio. Além de manter o equipamento em boas condições de aterramento, é necessário o monitoramento constante do risco de explosividade nas células das torres de resfriamento.
Nas torres de resfriamento existem também os conjuntos mecânicos de bombas de alimentação de água de resfriamento para o sistema e os conjuntos mecânicos que fazem a exaustão do ar aquecido que troca calor com as gotículas de água.
Esses conjuntos devem ser permanentemente acompanhados quanto a:
- lubrificação de mancais;
- ruídos estranhos;
ASPECTOS DE SEGURANÇA
Bibliografia Consultada
• Correia, Josué – Segurança na Operação de Unidades de Processo.
• Rodrigues , Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. – Mecânica dos Fluidos.
