SlideShare uma empresa Scribd logo
3/10/2012 1
Agosto/2012
Vasos de PressãoVasos de Pressão
ee
3/10/2012 2
ee
Trocadores de CalorTrocadores de Calor
Vasos de PressãoVasos de Pressão
3/10/2012 3
Vasos de PressãoVasos de Pressão
DefiniçãoDefinição segundosegundo osos conceitoconceito técnicostécnicos::
O nome vaso de pressão designa genericamente todos os “recipientes
estanques”, de qualquer tipo, dimensões, formato ou finalidades, não
sujeitos à chama (podendo ter ação de calor, positivo ou negativo), capazes
de conter um fluído pressurizado, sendo projetado para resistir com
segurança a uma pressão manométrica igual ou superior a 1,05 Kgf/cm² (15
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 4
segurança a uma pressão manométrica igual ou superior a 1,05 Kgf/cm² (15
psig) ou submetidos à pressão externa.
As funções básicas de um vaso de pressão qualquer é:
– Armazenamento de gases e líquidos sob pressão;
– Processamento de gases e líquidos;
– Acumulação intermediária de gases e líquidos.
OS VASOS DE PRESSÃO SÃO CONSIDERADOS
EQUIPAMENTOS DE ALTO RISCO E
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 5
EQUIPAMENTOS DE ALTO RISCO E
PERICULOSIDADE !!!
Os vasos de pressão, em quase sua totalidade, são fabricados segundo aos
regimentos da ASME (American Standard Of Mechanical Engineering), sob código
VIII, Seções I, II e III.
Este código diz respeito aos preceitos para projeto e construção de vasos. No
referido código, há uma divisão ,
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 6
VASOS NÃO SUJEITOS A CHAMA (Código ASME VIII, Seção I e II)
VASOS SUJEITOS A CHAMA (Código ASME VIII, Seção I )
VASOS SUJEITOS Á RADIAÇÃO NUCLEAR (Código ASME VIII, Seção III).
VASOS NÃO SUJEITOS A CHAMA (Código ASME VIII, Seção I e II)
Os vasos de pressão podem ser classificados em 4 (quatro) tipos básicos,
sendo eles:
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 7
Vasos de armazenamento e de acumulação;
Torres de destilação fracionada;
Reatores diversos (ocorrem reação química);
Esferas de armazenamento de gases.
VASOS SUJEITOS A CHAMA (Código ASME VIII, Seção I).
Fornos;
Caldeiras.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 8
VASOS SUJEITOS Á RADIAÇÃO NUCLEAR (Código ASME VIII, Seção III).
Reatores;
Vasos de armazenamento de materiais radioativos;
Permutadores de calor.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
Classificam-se e categorizam-se, de acordo com a NR-13 do MTb, em
função do produto "PV", onde "P” é a pressão máxima de operação em
Mpa e "V" o seu volume geométrico interno em m³, conforme segue:
GRUPO 1 - PV ≥ 100;
GRUPO 2 - PV < 100 e PV ≥ 30;
3/10/2012 9
GRUPO 2 - PV < 100 e PV ≥ 30;
GRUPO 3 - PV < 30 e PV ≥ 2.5;
GRUPO 4 - PV < 2.5 e PV ≥ 1;
GRUPO 5 - PV < 1.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 10
Os vasos de pressão podem ser divididos em 3 (três) grandes
grupos, quanto a sua forma de montagem e disposição. São as
divisões:
Vasos de pressão horizontais;
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 11
Vasos de pressão horizontais;
Vasos de pressão verticais;
Vasos de pressão esféricos.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 12
Vasos Horizontais
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 13
Vasos Horizontais
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 14
Vasos Horizontais
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 15
Vasos Horizontais
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 16
Vasos Horizontais
3/10/2012 17
Vasos Verticais
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 18
Vasos Verticais
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 19
Vasos Esféricos
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 20
Vasos Esféricos
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 21Tipos Diversos de Vasos
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 22Tampos Esféricos
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 23Tampos Retos
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
De toda a gama de materiais de construção disponíveis para construção de
equipamentos de processos, o aço-carbono é o de maior uso e empregado
na construção da grande maioria destes vasos de pressão.
O aço-carbono é o denominado “material de uso geral”, porque, ao contrário
dos outros materiais, não tem casos específicos de emprego, sendo usado
em todos os casos, exceto quando alguma circunstância não permitir seu
emprego.
3/10/2012 24
emprego.
Todos os demais materiais são empregado justamente nesses casos em que,
por qualquer motivo, não é possível o uso do aço-carbono, em função
principalmente do meio e do material a ser acondicionado (razões de
agressividade corrosiva, erosiva, contaminação bacteriológica-viral, entre
outras).
Os aços mais comumente empregados na fabricação de vasos de pressão,
são: A-36, A-283-C, A-515-G60/70, A-516-G60/70, A-572; ou aço inox AISI
304, 304L ou 316/316L.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 25
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 26
PRESSÃO DE PROJETO (PP);
PRESSÃO DE OPERAÇÃO (PO);
PRESSÃO MÁXIMA DE TRABALHO ADMISSÍVEL (PMTA);
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 27
PRESSÃO DE AJUSTE DO DISPOSITIVO DE ALÍVIO DE PRESSÃO;
PRESSÃO DE TESTE HIDROSTÁTICO;
PRESSÃO DE TESTE DE ACUMULAÇÃO;
ESPESSURAS MÍNIMAS.
PRESSÃO DE MÁXIMA DE TRABALHO ADMISSÍVEL (PMTA);
PMTA = S . F . t
R + 0,6 t
Onde:
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 28
Onde:
PMTA = pressão máxima de trabalho admissível, referente à tensão
primária de membrana;
S = tensão admissível do material;
F = eficiência de junta;
t = espessura real;
R = raio interno do cilindro (caso a geometria seja cilíndrica).
PRESSÃO DISPOSITIVO DE ALIVIO DE PRESSÃO (Ppsv);
Ppsv = PMTA
PRESSÃO DE TESTE HIDROSTÁTICO (Pth);
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 29
Pth = 1,5 . PMTA (Samb/Sproj)
Onde:
Pteste = pressão de teste a uma dada temperatura
PMTA = pressão máxima de trabalho admissível
Samb = tensão admissível do material na temperatura de teste
Sproj = tensão admissível do material na temperatura de projeto
ESPESSURAS MÍNIMAS.
Cálculo da espessura do casco considerando pressão interna e
externa.
Pressão Interna
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 30
Pela norma ASME, seção VIII, divisão 1, os vasos cilíndricos são divididos
em vasos de pequena e grande espessura. Para determinarmos a
espessura mínima devido à pressão interna de um vaso, é necessário que
se faça os cálculos tratando o vaso como casco cilíndrico e de pequena
espessura:
es = 2,5 + 0,001 Di + C
Pressão Externa
Para o cálculo da espessura de vasos de pressão submetidos à pressão
externa, são feitas aproximações, utilizando um método empírico. A
premissa para a utilização desse método é que os cilindros devem ter a
relação Do/t ≥ 10, que é o caso do vaso cilíndrico deste projeto. Com os
dados requeridos pelo projeto, inicia-se o cálculo com os seguintes
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 31
dados requeridos pelo projeto, inicia-se o cálculo com os seguintes
parâmetros:
Com o valor de treq, calculamos Do, pela seguinte relação:
Ctt nomreq −=
reqtDiDo ⋅+= 2
Sobre-espessura com base em corrosão (C).
A MARGEM OU SOBRESPESSURA PARA CORROSÃO (CORROSION
ALLOWANCE) é um fator de acréscimo a ser adotado no calculo da
espessura, tomando como base o consumo da parede ao longo da vida
util do vaso, pela ação da corrosão.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 32
MEIOS POUCO CORROSIVOS: 1,5 mm;
MEIOS MEDIANAMENTE CORROSIVOS (NORMAIS): 3,0 mm;
MEIOS MUITO CORROSIVOS: 4,0 a 6,0 mm.:
O diâmetro externo (Do) fornece o valor dos parâmetros L/Do e Do/t, para
o cálculo dos fatores A e B. Sendo L e h definidos como:
hCETL ⋅+=
3
2
4
Di
h =
As variáveis A e B são utilizadas no cálculo da pressão externa máxima
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 33
( )reqtD
B
Pa
/3
4
0
=
( )reqtD
B
Pa
/
6,13
0
=
As variáveis A e B são utilizadas no cálculo da pressão externa máxima
admissível, em Pa, e são encontradas, a partir dos valores de Do/treq e
L/Do mencionados anteriormente,e na tabela abaixo, do código ASME,
seção VIII, Divisão I.
A pressão externa máxima admissível é dada por:
Onde:
Pteste = pressão de teste a uma dada temperatura
PMTA = pressão máxima de trabalho admissível
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 34
PMTA = pressão máxima de trabalho admissível
Samb = tensão admissível do material na temperatura de teste
Sproj = tensão admissível do material na temperatura de projeto
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 35
Espessuras 1/2” 3/4” 7/8”
tnom (mm) 12,7 19,05 22,23
treq (mm) 9,60 15,95 19,13
Do (mm) 2457,2 2469,9 2476,3
Do/ treq
255,96 154,85 129,44
15036,33 15036,33 15036,33
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 36
L (mm) 15036,33 15036,33 15036,33
L/Do 6,12 6,09 6,07
A 0,00005 0,00011 0,0014
B
Pt. fora da
curva
Pt. fora da
curva
Pt. fora da
curva
Pa (Kg/cm2)
0,25 0,91 1,38
Boca de visita
Segundo a norma N-253, da Petrobrás, são especificados os seguintes
diâmetros mínimos para bocas de visitas Para o vaso de pressão em
dimensionamento adotou-se que não há peças internas desmontáveis.
Logo, como o diâmetro interno do vaso é maior que 1000mm, o diâmetro
mínimo da boca de visita é igual a 450mm. As tampas das bocas de visita
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 37
mínimo da boca de visita é igual a 450mm. As tampas das bocas de visita
são, normalmente, flanges cegos. Como os flanges são peças de grande
peso, é comum o uso de um dispositivo de manobra, denominado Turco,
para facilitar a remoção e manuseio destes.
Diâmetro interno
do vaso (mm)
Vasos sem peças
internas
desmontáveis
Vasos com peças
internas
desmontáveis
800 – 900 450mm 450mm
900 – 1000 450mm 450mm
Acima de 1000 450mm 500mm
Bocais de entrada e saída
São tubos de comprimento relativamente pequenos, destinados à entrada e saída
do fluido no vaso, onde uma extremidade é conectada a parede do vaso enquanto
a outra é conectada, através de flanges, à linha de tubulação do processo.
Bocais de nível
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 38
São instalados nos vasos de pressão a fim de possibilitar a leitura do nível de fluido
armazenado no vaso. São constituídos de tubos de pequenos comprimentos e
flanges.
Bocais de dreno
São instalados nos vasos de pressão a fim de possibilitar a limpeza interna destes.
Assim como os demais acessórios descritos neste trabalho, exceto as selas, são
constituídos de tubos de pequenos comprimentos e flanges.
Bocais para válvulas PSV
A válvula PSV (Pressure Safety Valve) é uma válvula de alívio e segurança que
pode operar tanto com gases e vapores ou líquidos, depende da aplicação. O
objetivo de se instalar esta válvula no vaso TAG V – 7500 é a proteção de vidas e
de propriedades.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 39
Bocais de PI
São bocais destinados à leitura da pressão interna de operação nos vasos de
pressão através de manômetros.
A boca de visita, bem como os bocais, são especificados pela norma ANSI B.36.10.
A tabela abaixo mostra a especificação da boca e dos bocais conforme a norma
citada.
Diâmetro
nominal
(pol)
Designação
da
espessura
Espessura
da parede
(mm)
Diâmetro
interno
(mm)
Área de
seção
de
metal
(cm2)
Peso
aprox.
vazio
(kg/m)
Momento
de inércia
(cm4)
Comprimento
(mm)
Boca de
visita
20 Std, 20 9,52 488,9 149,2 116,9 46368,00 250
Bocal
de 6 Std, 40 7,11 154,0 36,0 28,23 1171,30 200
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 40
de
entrada
6 Std, 40 7,11 154,0 36,0 28,23 1171,30 200
Bocal
de saída
6 Std, 40 7,11 154,0 36,0 28,23 1171,30 200
Bocal
de nível
2 Std, 40 3,91 52,5 6,93 5,44 27,72 200
Bocal
de
dreno
2 Std, 40 3,91 52,5 6,93 5,44 27,72 200
Bocal
da
válvula
PSV
4 Std, 40 6,02 102,3 20,4 16,06 300,93 200
Bocal
de PI
1/2 Std, 40 2,77 15,8 1,61 0,42 0,71 200
Flanges
Como citado anteriormente, a boca de visita e os bocais são constituídos,
também, de flanges. O dimensionamento dos flanges é baseado na norma
ANSI B.16.5, destinada a flanges de aço forjado. Para o dimensionamento
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 41
dos flanges é necessário ter-se a classe de pressão. Esta depende da
temperatura pressão de projeto.
A seguir, verifica-se as tabelas flanges, e as tabelas com a especificação
destes para a boca de visita e para os bocais, respectivamente.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 42
Classe
de
pressão
Diâmetro
nominal
(pol)
Dimensões (mm) FUROS
A C D G Quant.
Diâmetr
o (pol)
Flange da
boca de
visita
150# 20 698 584 635 42,9 20 11/4
Classe de
pressão
Diâmetro
nominal (pol)
Dimensões (mm) Furos
A B C D E Quant.
Diâmetro
(pol)
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 43
Bocal de
entrada
150# 6 279 23,9 216 241 39,6 8 7/8
Bocal de
saída
150# 6 279 23,9 216 241 39,6 8 7/8
Bocal de
nível
150# 2 152 17,5 91,5 121 25,4 4 3/4
Bocal de
dreno
150# 2 152 17,5 91,5 121 25,4 4 3/4
Bocal da
válvula PSV
150# 4 229 22,4 157 190 33,3 8 3/4
Bocal de PI 150# 1/2 88,9 9,7 35,0 60,4 15,7 4 5/8
Berços
Mesmo para vasos horizontais de grande comprimento é preferível que tenha
somente dois suportes. A existência de três ou mais suportes poderá resultar em
grave concentração e distribuição irregular de tensões, caso haja algum
desnivelamento entre os suportes. No entanto, pela teoria de vigas, uma viga com
carga uniformemente distribuída, bi apoiada, o deslocamento vertical é dada pela
seguinte equação:
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 44
seguinte equação:
( )( )323
224/. xLxLEIxqy ++=∆
Onde:
q é a carga distribuída;
x é a distancia horizontal tomada do inicio da viga até o ponto em análise;
E é o modulo de elasticidade;
I é o momento de inércia;
L é o comprimento da viga
Cumprimento do vaso, um deslocamento vertical exagerado
no centro do vaso. Para reduzir este deslocamento
utilizaremos três (03) suportes, denominados selas. À
distância de centro a centro entre as selas das extremidades
é 3/5 do CET.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 45
é 3/5 do CET.
A figura seguinte mostra, com detalhes, um típico berço de
chapas para vasos horizontais.
VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO
3/10/2012 46
Possíveis acessórios internosPossíveis acessórios internos
3/10/2012 47
Possíveis acessórios internosPossíveis acessórios internos
de vasos de pressãode vasos de pressão
Possíveis acessórios internosPossíveis acessórios internos
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Possíveis acessórios internosPossíveis acessórios internos
de vasos de pressãode vasos de pressão
TrocadoresTrocadores dede CalorCalor
3/10/2012 49
TrocadoresTrocadores dede CalorCalor
Trocador de calor é um dispositivo mecânico usado para realizar o
processo da troca térmica entre dois fluidos (entre gases, entre líquidos,
ou entre ambos) em diferentes temperaturas.
Podemos utilizá-los no aquecimento e resfriamento de ambientes, no
condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor
DefiniçãoDefinição
3/10/2012 50
condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor
e no processo químico.
Os trocadores ou permutadores de calor do tipo tubular constituem o
grosso do equipamento de transferência de calor com ausência de
chama, nas instalações de processos químicos.
Os mais comuns são os trocadores de calor em que um fluído se
encontra separado do outro por meio de uma parede, através da qual o
calor se escoa.
Existem várias formas destes equipamentos:
DefiniçãoDefinição
3/10/2012 51
Simples – tubo dentro de outro (também chamado de
“jaqueta”);
Condensadores;
Evaporadores de superfície complexa;
Trocadores de calor tubulares.
Trocadores de CalorTrocadores de Calor
3/10/2012 52
Trocadores de CalorTrocadores de Calor
3/10/2012 53
Análise Térmica - se preocupa, principalmente, com a
determinação da área necessária à transferência de calor para
dadas condições de temperaturas e escoamentos dos fluidos.
Projeto Mecânico Preliminar – envolve considerações sobre as
temperaturas e pressões de operação, as características de
Projeto CompletoProjeto Completo de um Trocador de Calorde um Trocador de Calor
3/10/2012 54
temperaturas e pressões de operação, as características de
corrosão de um ou de ambos os fluidos, as expansões térmicas
relativas e tensões térmicas e, a relação de troca de calor.
Projeto de Fabricação – requer a translação das características
físicas e dimensões em uma unidade, que pode ser fabricada a
baixo custo (seleção dos materiais, selos, invólucros e arranjo
mecânico ótimos) , e os procedimentos na fabricação devem ser
especificados.
Para atingir a máxima economia, a maioria das indústrias adota linhas
padrões de trocadores de calor. Os padrões estabelecem os diâmetros
dos tubos e as relações de pressões promovendo a utilização de
desenhos e procedimentos de fabricação padrões.
Padronização não significa entretanto, que os trocadores possam ser
Projeto CompletoProjeto Completo de um Trocador de Calorde um Trocador de Calor
3/10/2012 55
Padronização não significa entretanto, que os trocadores possam ser
retirados da prateleira, porque as necessidades de serviço são as mais
variadas.
O especialista em instalações de trocadores de calor é solicitado
frequentemente para selecionar a unidade de troca de calor adequada
a uma aplicação particular.
A Tubular Exchange
Manufactures Association
(TEMA) estabeleceu a
prática recomendada para
designação dos trocadores
de calor multitubulares
3/10/2012 56
de calor multitubulares
mediante números e letras.
A designação do tipo deve
ser feita por letras indicando
a natureza do carretel, do
casco e da extremidade
oposta ao carretel
Constituição deConstituição de Trocador de CalorTrocador de Calor
3/10/2012 57
Constituição deConstituição de Trocador de CalorTrocador de Calor
3/10/2012 58
3/10/2012 59
Os principais tipos de trocadores de calor multitubulares são:
Permutadores com espelho flutuante. Tipo AES (a);
Permutadores com espelho fixo. Tipo BEM (b) (o tipo mais usado que
qualquer outro);
Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor
3/10/2012 60
qualquer outro);
Permutadores com cabeçote flutuante e gaxeta externa. Tipo AEP (c);
Permutadores com tubo em U. Tipo CFU (d);
Permutadores do tipo refervedor, com espelho flutuante e removível
pelo carretel. Tipo AKT (e);
Permutadores com cabeçotes e tampas removíveis. Tipo AJW (f).
Permutadores
com espelho
flutuante.
Tipo AES (a)
Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor
3/10/2012 61
Permutadores
com espelho
fixo. Tipo
BEM (b)
Permutadores
com cabeçote
flutuante e
gaxeta externa.
Tipo AEP (c)
Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor
3/10/2012 62
Tipo AEP (c)
Permutadores
de calor com
tubo em U. Tipo
CFU (d)
Permutadores do
tipo refervedor
com espelho
flutuante e
removível pelo
carretel. Tipo
Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor
3/10/2012 63
carretel. Tipo
AKT (e)
Permutadores
com cabeçotes e
tampas
removíveis. Tipo
AJW (f)
Partes e Detalhes dePartes e Detalhes de Trocador de CalorTrocador de Calor
3/10/2012 64
Resfriador – resfria um líquido ou gás por meio de água, ar ou
salmoura.
Refrigerador – resfria também um fluido de processo através da
evaporação de um fluido refrigerante.
Condensador – retira calor de um vapor até a sua condensação
parcial ou total, podendo inclusive sub-resfriar um líquido
Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor –– Quanto a utilizaçãoQuanto a utilização
3/10/2012 65
parcial ou total, podendo inclusive sub-resfriar um líquido
condensado.
Aquecedor – aquece o fluido de processo, utilizando, em geral,
vapor d’água ou fluido térmico;
Vaporizador – cede calor ao fluido de processo, vaporizando-o total
ou parcialmente através de circulação natural ou forçada.
Evaporador (evaporator) – promove concentração de uma solução
pela evaporação do líquido, de menor ponto de ebulição.
Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor –– Quanto a utilizaçãoQuanto a utilização
3/10/2012 66
Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor –– Quanto a utilizaçãoQuanto a utilização
3/10/2012 67
Trocadores tipo casco e tubo – Equipamentos constituídos
basicamente por um feixe de tubos envolvidos por um casco,
normalmente cilíndrico, circulando um dos fluidos externamente ao
feixe e o outro pelo interior dos tubos. Os componentes principais dos
trocadores tipo casco e tubo são representados pelo cabeçote de
entrada, casco, feixe de tubos e cabeçote de retorno ou saída.
Trocador de CalorTrocador de Calor –– ConstruçãoConstrução
3/10/2012 68
entrada, casco, feixe de tubos e cabeçote de retorno ou saída.
Trocadores especiais – Em face das inúmeras aplicações específicas
dos trocadores de calor, são encontradas várias formas construtivas
que não se enquadram nas caracterizações comuns (casco e tubo,
tubo duplo, serpentina, trocador de placas, resfriadores de ar, rotativos
regenerativos, economizadores, etc). Para estes tipos, é atribuída a
classificação de “ESPECIAIS”, dada a sua peculiaridade de
construção, em decorrência da aplicação.
Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo
3/10/2012 69
Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo
3/10/2012 70
Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo
3/10/2012 71
Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo
3/10/2012 72
Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo
3/10/2012 73
3/10/2012 74
3/10/2012 75
Trocador de CalorTrocador de Calor AletadoAletado
3/10/2012 76
Trocador de Calor de PlacasTrocador de Calor de Placas
3/10/2012 77
Trocador de Calor de PlacasTrocador de Calor de Placas
3/10/2012 78
Trocador de Calor de PlacasTrocador de Calor de Placas
3/10/2012 79
Trocador de CalorTrocador de Calor –– DimensionamentoDimensionamento
3/10/2012 80
Considerações Gerais sobre Isolantes TérmicosConsiderações Gerais sobre Isolantes Térmicos
Isolantes térmicos são materiais utilizados em revestimentos, para
reduzir a transmissão de calor entre sistemas.
Aparentemente, qualquer material poderia ser usado, uma vez que
representa uma resistência térmica a mais, através do revestimento.
Tal fato não acontece. Para cada caso poderemos ter restrições
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Tal fato não acontece. Para cada caso poderemos ter restrições
específicas com relação ao valor do coeficiente de condução.
O isolamento térmico é composto por 3 (três) elementos distintos:
O isolante térmico;
O sistema de fixação e sustentação mecânica;
A proteção exterior.
Definições e terminologias essenciais, que são as seguintes:
Isolação térmica – Situação em que se encontra um sistema
físico que foi submetido ao processo de isolamento térmico.
Isolamento térmico – Processo através do qual se obtém a
isolação térmica de um sistema físico pela aplicação adequada
de material isolante térmico.
Considerações Gerais sobre Isolantes TérmicosConsiderações Gerais sobre Isolantes Térmicos
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de material isolante térmico.
Material isolante – Material capaz de diminuir de modo
satisfatório e conveniente a transmissão do calor entre dois
sistemas físicos.
Material de fixação – Material (ou materiais) usado para manter
o isolante e o revestimento em suas posições convenientes.
Material de revestimento – Material (ou materiais) usado para
proteger e dar bom aspecto ao isolante.
Fibra cerâmica.
Carbonato de magnésio.
Cimentos isolantes.
Concreto celular.
Cortiça expandida.
Ebonite expandida.
Lã de rocha.
Lã de vidro.
Lãs isolantes refratárias.
Massas isolantes.
Multifolhados metálicos.
Papelão ondulado.
Materiais Isolantes TérmicosMateriais Isolantes Térmicos
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Ebonite expandida.
Espuma de borracha.
Espuma de vidro (foam-glass).
Espumas de poliuretano.
Espuma de uréia-formaldeído.
Fibras de madeira prensada.
Lã de escória.
Papelão ondulado.
Perlita expandida.
PVC expandido.
Sílica diatomácea.
Sílica expandida.
Silicato de cálcio.
Vermiculita expandida
As propriedades ideais que um material deve possuir para ser
considerado um bom isolante térmico.
– Baixo coeficiente de condutividade térmica (k até 0,030 kcal/m ºC h);
– Boa resistência mecânica;
– Baixa massa específica;
– Incombustibilidade ou auto-extinguibilidade;
Materiais Isolantes TérmicosMateriais Isolantes Térmicos
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– Incombustibilidade ou auto-extinguibilidade;
– Estabilidade química e física;
– Inércia química;
– Resistência específica ao ambiente da utilização;
– Facilidade de aplicação;
– Resistência ao ataque de roedores, insetos e fungos;
– Baixa higroscopicidade;
– Ausência de odor;
– Economicidade.
A necessidade da realização da limpeza nos trocadores é anunciada, geralmente,
pela perda de performance do mesmo. Como os agentes deste efeito dependem do
grau de sujeira de ambos os fluídos atuantes, não é possível formular-se uma diretriz
geral para intervalos de limpeza.
Quando da limpeza, o trocador deverá ser retirado de operação, isolado e seus
componentes igualmente retirados.
LimpezaLimpeza
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Desde que as camadas não estejam extremamente agregadas aos tubos é possível
remover uma quantidade satisfatória destas, através de limpeza mecânica, ou seja,
com a combinação de jatos de água com escova de nylon.
Para camadas cuja aderência é mais interna, como por exemplo: incrustação de
carbonato de cálcio, é recomendável a utilização de ácido sulfúrico fraco. Entre cada
aplicação o equipamento deve ser lavado com muita água limpa.
LimpezaLimpeza
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LimpezaLimpeza
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LimpezaLimpeza
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A desmontagem do trocador de calor deverá ocorrer quando da
necessidade da realização de substituição das gaxetas ou então
para a limpeza.
Partindo-se da premissa que o equipamento está colocado fora de
operação e totalmente drenado, deve-se iniciar o procedimento de
desmontagem do mesmo. Para tanto, devem ser soltos os
parafusos de fixação das curvas de conexão entre os tubos e entre
Desmontagem e MontagemDesmontagem e Montagem
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parafusos de fixação das curvas de conexão entre os tubos e entre
os cascos.
A desmontagem deve continuar, soltando-se os parafusos do flange
que prende o tubo ao casco e desroscando o flange do lado do tubo
que finalmente estará livre para ser removida.
Para a montagem deverá ser feito o processo inverso, tomando-se
atenção de se colocar os cascos, tubos e curvas nas posições
originais.
As gaxetas recomendadas devem ser mantidas em estoque, pois a
desmontagem e a montagem das partes do equipamento onde
estas atuam, conduzem, freqüentemente, ao desgaste, exigindo
assim, quase sempre, a utilização de uma nova gaxeta.
Em caso de vazamentos nas juntas aparafusadas, deve-se
proceder ao reaperto dos estojos, considerando o torque informado
nas especificações, desenhos ou procedimentos de teste
Manutenção e ReparosManutenção e Reparos
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nas especificações, desenhos ou procedimentos de teste
hidrostático.
Caso persista o vazamento, uma nova junta de vedação deve ser
utilizada, colocando-se o mesmo torque informado pela
fornecedora.
Após os procedimentos acima, se o vazamento não for sanado. A
assistência Técnica da fornecedora deve ser comunicada
imediatamente.
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Fim!!!

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Vasos de pressao (3)

  • 2. Vasos de PressãoVasos de Pressão ee 3/10/2012 2 ee Trocadores de CalorTrocadores de Calor
  • 3. Vasos de PressãoVasos de Pressão 3/10/2012 3 Vasos de PressãoVasos de Pressão
  • 4. DefiniçãoDefinição segundosegundo osos conceitoconceito técnicostécnicos:: O nome vaso de pressão designa genericamente todos os “recipientes estanques”, de qualquer tipo, dimensões, formato ou finalidades, não sujeitos à chama (podendo ter ação de calor, positivo ou negativo), capazes de conter um fluído pressurizado, sendo projetado para resistir com segurança a uma pressão manométrica igual ou superior a 1,05 Kgf/cm² (15 VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 4 segurança a uma pressão manométrica igual ou superior a 1,05 Kgf/cm² (15 psig) ou submetidos à pressão externa. As funções básicas de um vaso de pressão qualquer é: – Armazenamento de gases e líquidos sob pressão; – Processamento de gases e líquidos; – Acumulação intermediária de gases e líquidos.
  • 5. OS VASOS DE PRESSÃO SÃO CONSIDERADOS EQUIPAMENTOS DE ALTO RISCO E VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 5 EQUIPAMENTOS DE ALTO RISCO E PERICULOSIDADE !!!
  • 6. Os vasos de pressão, em quase sua totalidade, são fabricados segundo aos regimentos da ASME (American Standard Of Mechanical Engineering), sob código VIII, Seções I, II e III. Este código diz respeito aos preceitos para projeto e construção de vasos. No referido código, há uma divisão , VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 6 VASOS NÃO SUJEITOS A CHAMA (Código ASME VIII, Seção I e II) VASOS SUJEITOS A CHAMA (Código ASME VIII, Seção I ) VASOS SUJEITOS Á RADIAÇÃO NUCLEAR (Código ASME VIII, Seção III).
  • 7. VASOS NÃO SUJEITOS A CHAMA (Código ASME VIII, Seção I e II) Os vasos de pressão podem ser classificados em 4 (quatro) tipos básicos, sendo eles: VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 7 Vasos de armazenamento e de acumulação; Torres de destilação fracionada; Reatores diversos (ocorrem reação química); Esferas de armazenamento de gases.
  • 8. VASOS SUJEITOS A CHAMA (Código ASME VIII, Seção I). Fornos; Caldeiras. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 8 VASOS SUJEITOS Á RADIAÇÃO NUCLEAR (Código ASME VIII, Seção III). Reatores; Vasos de armazenamento de materiais radioativos; Permutadores de calor.
  • 9. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO Classificam-se e categorizam-se, de acordo com a NR-13 do MTb, em função do produto "PV", onde "P” é a pressão máxima de operação em Mpa e "V" o seu volume geométrico interno em m³, conforme segue: GRUPO 1 - PV ≥ 100; GRUPO 2 - PV < 100 e PV ≥ 30; 3/10/2012 9 GRUPO 2 - PV < 100 e PV ≥ 30; GRUPO 3 - PV < 30 e PV ≥ 2.5; GRUPO 4 - PV < 2.5 e PV ≥ 1; GRUPO 5 - PV < 1.
  • 10. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 10
  • 11. Os vasos de pressão podem ser divididos em 3 (três) grandes grupos, quanto a sua forma de montagem e disposição. São as divisões: Vasos de pressão horizontais; VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 11 Vasos de pressão horizontais; Vasos de pressão verticais; Vasos de pressão esféricos.
  • 12. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 12 Vasos Horizontais
  • 13. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 13 Vasos Horizontais
  • 14. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 14 Vasos Horizontais
  • 15. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 15 Vasos Horizontais
  • 16. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 16 Vasos Horizontais
  • 18. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 18 Vasos Verticais
  • 19. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 19 Vasos Esféricos
  • 20. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 20 Vasos Esféricos
  • 21. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 21Tipos Diversos de Vasos
  • 22. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 22Tampos Esféricos
  • 23. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 23Tampos Retos
  • 24. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO De toda a gama de materiais de construção disponíveis para construção de equipamentos de processos, o aço-carbono é o de maior uso e empregado na construção da grande maioria destes vasos de pressão. O aço-carbono é o denominado “material de uso geral”, porque, ao contrário dos outros materiais, não tem casos específicos de emprego, sendo usado em todos os casos, exceto quando alguma circunstância não permitir seu emprego. 3/10/2012 24 emprego. Todos os demais materiais são empregado justamente nesses casos em que, por qualquer motivo, não é possível o uso do aço-carbono, em função principalmente do meio e do material a ser acondicionado (razões de agressividade corrosiva, erosiva, contaminação bacteriológica-viral, entre outras). Os aços mais comumente empregados na fabricação de vasos de pressão, são: A-36, A-283-C, A-515-G60/70, A-516-G60/70, A-572; ou aço inox AISI 304, 304L ou 316/316L.
  • 25. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 25
  • 26. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 26
  • 27. PRESSÃO DE PROJETO (PP); PRESSÃO DE OPERAÇÃO (PO); PRESSÃO MÁXIMA DE TRABALHO ADMISSÍVEL (PMTA); VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 27 PRESSÃO DE AJUSTE DO DISPOSITIVO DE ALÍVIO DE PRESSÃO; PRESSÃO DE TESTE HIDROSTÁTICO; PRESSÃO DE TESTE DE ACUMULAÇÃO; ESPESSURAS MÍNIMAS.
  • 28. PRESSÃO DE MÁXIMA DE TRABALHO ADMISSÍVEL (PMTA); PMTA = S . F . t R + 0,6 t Onde: VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 28 Onde: PMTA = pressão máxima de trabalho admissível, referente à tensão primária de membrana; S = tensão admissível do material; F = eficiência de junta; t = espessura real; R = raio interno do cilindro (caso a geometria seja cilíndrica).
  • 29. PRESSÃO DISPOSITIVO DE ALIVIO DE PRESSÃO (Ppsv); Ppsv = PMTA PRESSÃO DE TESTE HIDROSTÁTICO (Pth); VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 29 Pth = 1,5 . PMTA (Samb/Sproj) Onde: Pteste = pressão de teste a uma dada temperatura PMTA = pressão máxima de trabalho admissível Samb = tensão admissível do material na temperatura de teste Sproj = tensão admissível do material na temperatura de projeto
  • 30. ESPESSURAS MÍNIMAS. Cálculo da espessura do casco considerando pressão interna e externa. Pressão Interna VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 30 Pela norma ASME, seção VIII, divisão 1, os vasos cilíndricos são divididos em vasos de pequena e grande espessura. Para determinarmos a espessura mínima devido à pressão interna de um vaso, é necessário que se faça os cálculos tratando o vaso como casco cilíndrico e de pequena espessura: es = 2,5 + 0,001 Di + C
  • 31. Pressão Externa Para o cálculo da espessura de vasos de pressão submetidos à pressão externa, são feitas aproximações, utilizando um método empírico. A premissa para a utilização desse método é que os cilindros devem ter a relação Do/t ≥ 10, que é o caso do vaso cilíndrico deste projeto. Com os dados requeridos pelo projeto, inicia-se o cálculo com os seguintes VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 31 dados requeridos pelo projeto, inicia-se o cálculo com os seguintes parâmetros: Com o valor de treq, calculamos Do, pela seguinte relação: Ctt nomreq −= reqtDiDo ⋅+= 2
  • 32. Sobre-espessura com base em corrosão (C). A MARGEM OU SOBRESPESSURA PARA CORROSÃO (CORROSION ALLOWANCE) é um fator de acréscimo a ser adotado no calculo da espessura, tomando como base o consumo da parede ao longo da vida util do vaso, pela ação da corrosão. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 32 MEIOS POUCO CORROSIVOS: 1,5 mm; MEIOS MEDIANAMENTE CORROSIVOS (NORMAIS): 3,0 mm; MEIOS MUITO CORROSIVOS: 4,0 a 6,0 mm.:
  • 33. O diâmetro externo (Do) fornece o valor dos parâmetros L/Do e Do/t, para o cálculo dos fatores A e B. Sendo L e h definidos como: hCETL ⋅+= 3 2 4 Di h = As variáveis A e B são utilizadas no cálculo da pressão externa máxima VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 33 ( )reqtD B Pa /3 4 0 = ( )reqtD B Pa / 6,13 0 = As variáveis A e B são utilizadas no cálculo da pressão externa máxima admissível, em Pa, e são encontradas, a partir dos valores de Do/treq e L/Do mencionados anteriormente,e na tabela abaixo, do código ASME, seção VIII, Divisão I. A pressão externa máxima admissível é dada por:
  • 34. Onde: Pteste = pressão de teste a uma dada temperatura PMTA = pressão máxima de trabalho admissível VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 34 PMTA = pressão máxima de trabalho admissível Samb = tensão admissível do material na temperatura de teste Sproj = tensão admissível do material na temperatura de projeto
  • 35. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 35
  • 36. Espessuras 1/2” 3/4” 7/8” tnom (mm) 12,7 19,05 22,23 treq (mm) 9,60 15,95 19,13 Do (mm) 2457,2 2469,9 2476,3 Do/ treq 255,96 154,85 129,44 15036,33 15036,33 15036,33 VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 36 L (mm) 15036,33 15036,33 15036,33 L/Do 6,12 6,09 6,07 A 0,00005 0,00011 0,0014 B Pt. fora da curva Pt. fora da curva Pt. fora da curva Pa (Kg/cm2) 0,25 0,91 1,38
  • 37. Boca de visita Segundo a norma N-253, da Petrobrás, são especificados os seguintes diâmetros mínimos para bocas de visitas Para o vaso de pressão em dimensionamento adotou-se que não há peças internas desmontáveis. Logo, como o diâmetro interno do vaso é maior que 1000mm, o diâmetro mínimo da boca de visita é igual a 450mm. As tampas das bocas de visita VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 37 mínimo da boca de visita é igual a 450mm. As tampas das bocas de visita são, normalmente, flanges cegos. Como os flanges são peças de grande peso, é comum o uso de um dispositivo de manobra, denominado Turco, para facilitar a remoção e manuseio destes. Diâmetro interno do vaso (mm) Vasos sem peças internas desmontáveis Vasos com peças internas desmontáveis 800 – 900 450mm 450mm 900 – 1000 450mm 450mm Acima de 1000 450mm 500mm
  • 38. Bocais de entrada e saída São tubos de comprimento relativamente pequenos, destinados à entrada e saída do fluido no vaso, onde uma extremidade é conectada a parede do vaso enquanto a outra é conectada, através de flanges, à linha de tubulação do processo. Bocais de nível VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 38 São instalados nos vasos de pressão a fim de possibilitar a leitura do nível de fluido armazenado no vaso. São constituídos de tubos de pequenos comprimentos e flanges. Bocais de dreno São instalados nos vasos de pressão a fim de possibilitar a limpeza interna destes. Assim como os demais acessórios descritos neste trabalho, exceto as selas, são constituídos de tubos de pequenos comprimentos e flanges.
  • 39. Bocais para válvulas PSV A válvula PSV (Pressure Safety Valve) é uma válvula de alívio e segurança que pode operar tanto com gases e vapores ou líquidos, depende da aplicação. O objetivo de se instalar esta válvula no vaso TAG V – 7500 é a proteção de vidas e de propriedades. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 39 Bocais de PI São bocais destinados à leitura da pressão interna de operação nos vasos de pressão através de manômetros. A boca de visita, bem como os bocais, são especificados pela norma ANSI B.36.10. A tabela abaixo mostra a especificação da boca e dos bocais conforme a norma citada.
  • 40. Diâmetro nominal (pol) Designação da espessura Espessura da parede (mm) Diâmetro interno (mm) Área de seção de metal (cm2) Peso aprox. vazio (kg/m) Momento de inércia (cm4) Comprimento (mm) Boca de visita 20 Std, 20 9,52 488,9 149,2 116,9 46368,00 250 Bocal de 6 Std, 40 7,11 154,0 36,0 28,23 1171,30 200 VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 40 de entrada 6 Std, 40 7,11 154,0 36,0 28,23 1171,30 200 Bocal de saída 6 Std, 40 7,11 154,0 36,0 28,23 1171,30 200 Bocal de nível 2 Std, 40 3,91 52,5 6,93 5,44 27,72 200 Bocal de dreno 2 Std, 40 3,91 52,5 6,93 5,44 27,72 200 Bocal da válvula PSV 4 Std, 40 6,02 102,3 20,4 16,06 300,93 200 Bocal de PI 1/2 Std, 40 2,77 15,8 1,61 0,42 0,71 200
  • 41. Flanges Como citado anteriormente, a boca de visita e os bocais são constituídos, também, de flanges. O dimensionamento dos flanges é baseado na norma ANSI B.16.5, destinada a flanges de aço forjado. Para o dimensionamento VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 41 dos flanges é necessário ter-se a classe de pressão. Esta depende da temperatura pressão de projeto. A seguir, verifica-se as tabelas flanges, e as tabelas com a especificação destes para a boca de visita e para os bocais, respectivamente.
  • 42. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 42 Classe de pressão Diâmetro nominal (pol) Dimensões (mm) FUROS A C D G Quant. Diâmetr o (pol) Flange da boca de visita 150# 20 698 584 635 42,9 20 11/4
  • 43. Classe de pressão Diâmetro nominal (pol) Dimensões (mm) Furos A B C D E Quant. Diâmetro (pol) VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 43 Bocal de entrada 150# 6 279 23,9 216 241 39,6 8 7/8 Bocal de saída 150# 6 279 23,9 216 241 39,6 8 7/8 Bocal de nível 150# 2 152 17,5 91,5 121 25,4 4 3/4 Bocal de dreno 150# 2 152 17,5 91,5 121 25,4 4 3/4 Bocal da válvula PSV 150# 4 229 22,4 157 190 33,3 8 3/4 Bocal de PI 150# 1/2 88,9 9,7 35,0 60,4 15,7 4 5/8
  • 44. Berços Mesmo para vasos horizontais de grande comprimento é preferível que tenha somente dois suportes. A existência de três ou mais suportes poderá resultar em grave concentração e distribuição irregular de tensões, caso haja algum desnivelamento entre os suportes. No entanto, pela teoria de vigas, uma viga com carga uniformemente distribuída, bi apoiada, o deslocamento vertical é dada pela seguinte equação: VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 44 seguinte equação: ( )( )323 224/. xLxLEIxqy ++=∆ Onde: q é a carga distribuída; x é a distancia horizontal tomada do inicio da viga até o ponto em análise; E é o modulo de elasticidade; I é o momento de inércia; L é o comprimento da viga
  • 45. Cumprimento do vaso, um deslocamento vertical exagerado no centro do vaso. Para reduzir este deslocamento utilizaremos três (03) suportes, denominados selas. À distância de centro a centro entre as selas das extremidades é 3/5 do CET. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 45 é 3/5 do CET. A figura seguinte mostra, com detalhes, um típico berço de chapas para vasos horizontais.
  • 46. VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO 3/10/2012 46
  • 47. Possíveis acessórios internosPossíveis acessórios internos 3/10/2012 47 Possíveis acessórios internosPossíveis acessórios internos de vasos de pressãode vasos de pressão
  • 48. Possíveis acessórios internosPossíveis acessórios internos 3/10/2012 48 Possíveis acessórios internosPossíveis acessórios internos de vasos de pressãode vasos de pressão
  • 49. TrocadoresTrocadores dede CalorCalor 3/10/2012 49 TrocadoresTrocadores dede CalorCalor
  • 50. Trocador de calor é um dispositivo mecânico usado para realizar o processo da troca térmica entre dois fluidos (entre gases, entre líquidos, ou entre ambos) em diferentes temperaturas. Podemos utilizá-los no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor DefiniçãoDefinição 3/10/2012 50 condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor e no processo químico. Os trocadores ou permutadores de calor do tipo tubular constituem o grosso do equipamento de transferência de calor com ausência de chama, nas instalações de processos químicos.
  • 51. Os mais comuns são os trocadores de calor em que um fluído se encontra separado do outro por meio de uma parede, através da qual o calor se escoa. Existem várias formas destes equipamentos: DefiniçãoDefinição 3/10/2012 51 Simples – tubo dentro de outro (também chamado de “jaqueta”); Condensadores; Evaporadores de superfície complexa; Trocadores de calor tubulares.
  • 52. Trocadores de CalorTrocadores de Calor 3/10/2012 52
  • 53. Trocadores de CalorTrocadores de Calor 3/10/2012 53
  • 54. Análise Térmica - se preocupa, principalmente, com a determinação da área necessária à transferência de calor para dadas condições de temperaturas e escoamentos dos fluidos. Projeto Mecânico Preliminar – envolve considerações sobre as temperaturas e pressões de operação, as características de Projeto CompletoProjeto Completo de um Trocador de Calorde um Trocador de Calor 3/10/2012 54 temperaturas e pressões de operação, as características de corrosão de um ou de ambos os fluidos, as expansões térmicas relativas e tensões térmicas e, a relação de troca de calor. Projeto de Fabricação – requer a translação das características físicas e dimensões em uma unidade, que pode ser fabricada a baixo custo (seleção dos materiais, selos, invólucros e arranjo mecânico ótimos) , e os procedimentos na fabricação devem ser especificados.
  • 55. Para atingir a máxima economia, a maioria das indústrias adota linhas padrões de trocadores de calor. Os padrões estabelecem os diâmetros dos tubos e as relações de pressões promovendo a utilização de desenhos e procedimentos de fabricação padrões. Padronização não significa entretanto, que os trocadores possam ser Projeto CompletoProjeto Completo de um Trocador de Calorde um Trocador de Calor 3/10/2012 55 Padronização não significa entretanto, que os trocadores possam ser retirados da prateleira, porque as necessidades de serviço são as mais variadas. O especialista em instalações de trocadores de calor é solicitado frequentemente para selecionar a unidade de troca de calor adequada a uma aplicação particular.
  • 56. A Tubular Exchange Manufactures Association (TEMA) estabeleceu a prática recomendada para designação dos trocadores de calor multitubulares 3/10/2012 56 de calor multitubulares mediante números e letras. A designação do tipo deve ser feita por letras indicando a natureza do carretel, do casco e da extremidade oposta ao carretel
  • 57. Constituição deConstituição de Trocador de CalorTrocador de Calor 3/10/2012 57
  • 58. Constituição deConstituição de Trocador de CalorTrocador de Calor 3/10/2012 58
  • 60. Os principais tipos de trocadores de calor multitubulares são: Permutadores com espelho flutuante. Tipo AES (a); Permutadores com espelho fixo. Tipo BEM (b) (o tipo mais usado que qualquer outro); Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor 3/10/2012 60 qualquer outro); Permutadores com cabeçote flutuante e gaxeta externa. Tipo AEP (c); Permutadores com tubo em U. Tipo CFU (d); Permutadores do tipo refervedor, com espelho flutuante e removível pelo carretel. Tipo AKT (e); Permutadores com cabeçotes e tampas removíveis. Tipo AJW (f).
  • 61. Permutadores com espelho flutuante. Tipo AES (a) Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor 3/10/2012 61 Permutadores com espelho fixo. Tipo BEM (b)
  • 62. Permutadores com cabeçote flutuante e gaxeta externa. Tipo AEP (c) Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor 3/10/2012 62 Tipo AEP (c) Permutadores de calor com tubo em U. Tipo CFU (d)
  • 63. Permutadores do tipo refervedor com espelho flutuante e removível pelo carretel. Tipo Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor 3/10/2012 63 carretel. Tipo AKT (e) Permutadores com cabeçotes e tampas removíveis. Tipo AJW (f)
  • 64. Partes e Detalhes dePartes e Detalhes de Trocador de CalorTrocador de Calor 3/10/2012 64
  • 65. Resfriador – resfria um líquido ou gás por meio de água, ar ou salmoura. Refrigerador – resfria também um fluido de processo através da evaporação de um fluido refrigerante. Condensador – retira calor de um vapor até a sua condensação parcial ou total, podendo inclusive sub-resfriar um líquido Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor –– Quanto a utilizaçãoQuanto a utilização 3/10/2012 65 parcial ou total, podendo inclusive sub-resfriar um líquido condensado. Aquecedor – aquece o fluido de processo, utilizando, em geral, vapor d’água ou fluido térmico; Vaporizador – cede calor ao fluido de processo, vaporizando-o total ou parcialmente através de circulação natural ou forçada. Evaporador (evaporator) – promove concentração de uma solução pela evaporação do líquido, de menor ponto de ebulição.
  • 66. Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor –– Quanto a utilizaçãoQuanto a utilização 3/10/2012 66
  • 67. Tipos deTipos de Trocador de CalorTrocador de Calor –– Quanto a utilizaçãoQuanto a utilização 3/10/2012 67
  • 68. Trocadores tipo casco e tubo – Equipamentos constituídos basicamente por um feixe de tubos envolvidos por um casco, normalmente cilíndrico, circulando um dos fluidos externamente ao feixe e o outro pelo interior dos tubos. Os componentes principais dos trocadores tipo casco e tubo são representados pelo cabeçote de entrada, casco, feixe de tubos e cabeçote de retorno ou saída. Trocador de CalorTrocador de Calor –– ConstruçãoConstrução 3/10/2012 68 entrada, casco, feixe de tubos e cabeçote de retorno ou saída. Trocadores especiais – Em face das inúmeras aplicações específicas dos trocadores de calor, são encontradas várias formas construtivas que não se enquadram nas caracterizações comuns (casco e tubo, tubo duplo, serpentina, trocador de placas, resfriadores de ar, rotativos regenerativos, economizadores, etc). Para estes tipos, é atribuída a classificação de “ESPECIAIS”, dada a sua peculiaridade de construção, em decorrência da aplicação.
  • 69. Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo 3/10/2012 69
  • 70. Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo 3/10/2012 70
  • 71. Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo 3/10/2012 71
  • 72. Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo 3/10/2012 72
  • 73. Trocador de Calor CascoTrocador de Calor Casco –– TuboTubo 3/10/2012 73
  • 76. Trocador de CalorTrocador de Calor AletadoAletado 3/10/2012 76
  • 77. Trocador de Calor de PlacasTrocador de Calor de Placas 3/10/2012 77
  • 78. Trocador de Calor de PlacasTrocador de Calor de Placas 3/10/2012 78
  • 79. Trocador de Calor de PlacasTrocador de Calor de Placas 3/10/2012 79
  • 80. Trocador de CalorTrocador de Calor –– DimensionamentoDimensionamento 3/10/2012 80
  • 81. Considerações Gerais sobre Isolantes TérmicosConsiderações Gerais sobre Isolantes Térmicos Isolantes térmicos são materiais utilizados em revestimentos, para reduzir a transmissão de calor entre sistemas. Aparentemente, qualquer material poderia ser usado, uma vez que representa uma resistência térmica a mais, através do revestimento. Tal fato não acontece. Para cada caso poderemos ter restrições 3/10/2012 81 Tal fato não acontece. Para cada caso poderemos ter restrições específicas com relação ao valor do coeficiente de condução. O isolamento térmico é composto por 3 (três) elementos distintos: O isolante térmico; O sistema de fixação e sustentação mecânica; A proteção exterior.
  • 82. Definições e terminologias essenciais, que são as seguintes: Isolação térmica – Situação em que se encontra um sistema físico que foi submetido ao processo de isolamento térmico. Isolamento térmico – Processo através do qual se obtém a isolação térmica de um sistema físico pela aplicação adequada de material isolante térmico. Considerações Gerais sobre Isolantes TérmicosConsiderações Gerais sobre Isolantes Térmicos 3/10/2012 82 de material isolante térmico. Material isolante – Material capaz de diminuir de modo satisfatório e conveniente a transmissão do calor entre dois sistemas físicos. Material de fixação – Material (ou materiais) usado para manter o isolante e o revestimento em suas posições convenientes. Material de revestimento – Material (ou materiais) usado para proteger e dar bom aspecto ao isolante.
  • 83. Fibra cerâmica. Carbonato de magnésio. Cimentos isolantes. Concreto celular. Cortiça expandida. Ebonite expandida. Lã de rocha. Lã de vidro. Lãs isolantes refratárias. Massas isolantes. Multifolhados metálicos. Papelão ondulado. Materiais Isolantes TérmicosMateriais Isolantes Térmicos 3/10/2012 83 Ebonite expandida. Espuma de borracha. Espuma de vidro (foam-glass). Espumas de poliuretano. Espuma de uréia-formaldeído. Fibras de madeira prensada. Lã de escória. Papelão ondulado. Perlita expandida. PVC expandido. Sílica diatomácea. Sílica expandida. Silicato de cálcio. Vermiculita expandida
  • 84. As propriedades ideais que um material deve possuir para ser considerado um bom isolante térmico. – Baixo coeficiente de condutividade térmica (k até 0,030 kcal/m ºC h); – Boa resistência mecânica; – Baixa massa específica; – Incombustibilidade ou auto-extinguibilidade; Materiais Isolantes TérmicosMateriais Isolantes Térmicos 3/10/2012 84 – Incombustibilidade ou auto-extinguibilidade; – Estabilidade química e física; – Inércia química; – Resistência específica ao ambiente da utilização; – Facilidade de aplicação; – Resistência ao ataque de roedores, insetos e fungos; – Baixa higroscopicidade; – Ausência de odor; – Economicidade.
  • 85. A necessidade da realização da limpeza nos trocadores é anunciada, geralmente, pela perda de performance do mesmo. Como os agentes deste efeito dependem do grau de sujeira de ambos os fluídos atuantes, não é possível formular-se uma diretriz geral para intervalos de limpeza. Quando da limpeza, o trocador deverá ser retirado de operação, isolado e seus componentes igualmente retirados. LimpezaLimpeza 3/10/2012 85 Desde que as camadas não estejam extremamente agregadas aos tubos é possível remover uma quantidade satisfatória destas, através de limpeza mecânica, ou seja, com a combinação de jatos de água com escova de nylon. Para camadas cuja aderência é mais interna, como por exemplo: incrustação de carbonato de cálcio, é recomendável a utilização de ácido sulfúrico fraco. Entre cada aplicação o equipamento deve ser lavado com muita água limpa.
  • 89. A desmontagem do trocador de calor deverá ocorrer quando da necessidade da realização de substituição das gaxetas ou então para a limpeza. Partindo-se da premissa que o equipamento está colocado fora de operação e totalmente drenado, deve-se iniciar o procedimento de desmontagem do mesmo. Para tanto, devem ser soltos os parafusos de fixação das curvas de conexão entre os tubos e entre Desmontagem e MontagemDesmontagem e Montagem 3/10/2012 89 parafusos de fixação das curvas de conexão entre os tubos e entre os cascos. A desmontagem deve continuar, soltando-se os parafusos do flange que prende o tubo ao casco e desroscando o flange do lado do tubo que finalmente estará livre para ser removida. Para a montagem deverá ser feito o processo inverso, tomando-se atenção de se colocar os cascos, tubos e curvas nas posições originais.
  • 90. As gaxetas recomendadas devem ser mantidas em estoque, pois a desmontagem e a montagem das partes do equipamento onde estas atuam, conduzem, freqüentemente, ao desgaste, exigindo assim, quase sempre, a utilização de uma nova gaxeta. Em caso de vazamentos nas juntas aparafusadas, deve-se proceder ao reaperto dos estojos, considerando o torque informado nas especificações, desenhos ou procedimentos de teste Manutenção e ReparosManutenção e Reparos 3/10/2012 90 nas especificações, desenhos ou procedimentos de teste hidrostático. Caso persista o vazamento, uma nova junta de vedação deve ser utilizada, colocando-se o mesmo torque informado pela fornecedora. Após os procedimentos acima, se o vazamento não for sanado. A assistência Técnica da fornecedora deve ser comunicada imediatamente.