Universidade Federal de Rio Grande

Escola de Engenharia

Equipamentos Industriais e de Processo

Aquecedores de Fluido

Trmico

Consideraes Gerais

Em algumas operaes industriais onde as

temperaturas podem ultrapassar 300C, o uso de vapor

de gua para se atingir essa temperatura pode oferecer

certo risco devido aos valores considerveis assumidos

pela presso. Para resolver esse problema, muitas vezes

empregado o fluido trmico.

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Princpio de Funcionamento

Este tipo de sistema de aquecimento consiste basicamente

em fazer o fluido trmico passar no interior de uma

serpentina sujeita a uma fonte de calor, aquecendo-o. Em

seguida o leva-se o fluido trmico aquecido at o

equipamento a aquecer, aps, atravs de uma bombaequipamento a aquecer, aps, atravs de uma bomba

localizada no ponto da tubulao onde o fluido se encontra a

temperatura mais baixa, ele retorna at a serpentina,

fazendo assim com que circule continuamente, em circuito

fechado.

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Principais componentes:

Aquecedor;

Tanque de expanso;

Dispositivos de segurana de nvel de leo;

Limitadores de temperatura;

Princpio de Funcionamento

Limitadores de temperatura;

Bombas para circulao do fluido trmico;

Bomba de enchimento / reposio de fluido

trmico;

Tanque de armazenagem de leo trmico;

Desaeradores.

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Sistemas de Aquecimento com Fluido Trmico

Fluido operando na fase lquida;

Fluido operando na fase de vapor.Fluido operando na fase de vapor.

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Fase Lquida

Este tipo de operao requer vasos e tubos de baixas

presses, consome menos energia oferece maior

segurana e emprega sistemas de controle simples. As

desvantagens consistem na exigncia do emprego dedesvantagens consistem na exigncia do emprego de

bombas e de maior volume de fluido. Pode apresentar trs

modalidades bsicas diferentes.

Fase Lquida

Modalidade 1

A temperatura controlada por uma vlvula de trs

vias, que garante o fluxo necessrio de fluido trmico atravs

do aquecedor, devolvendo o excesso para uma tubulao dedo aquecedor, devolvendo o excesso para uma tubulao de

retorno. O controle de temperatura do equipamento aquecido

realizado pelo controle automtico de variao do fluido ou

pela graduao da chama do aquecedor graas admisso

adequada de combustvel.

Fase Lquida

Esquema Modalidade 1 Um nico equipamento de consumo de calor

Fase Lquida

Modalidade 2

Utilizao de um circuito secundrio dotado de vlvula

automtica comandada por um pressostato, de modo que o

fluido circule continuamente. Uma vez alcanada afluido circule continuamente. Uma vez alcanada a

temperatura de regime do equipamento o fluido deve passar

s por ele.

Fase Lquida

Esquema Modalidade 2 Um nico equipamento de consumo de calor

Fase Lquida

Modalidade 3

Utilizada quando h mais de um equipamento

funcionando, em temperaturas diferentes, com necessidade

de fina regulagem de temperatura.de fina regulagem de temperatura.

Apresenta um circuito principal no qual o diferencial

de temperatura geralmente grande, e, cada equipamento

possui um circuito secundrio com bomba e vlvula

automtica funcionando por efeito da variao da

temperatura do fluido.

Fase Lquida

Modalidade 3

Para se obter diferenciais bem precisos nos

equipamentos necessrio que o fluido trmico quente seja

automaticamente misturado com o fluido que circula noautomaticamente misturado com o fluido que circula no

circuito secundrio.

Alm das bombas prprias para cada circuito, h

uma bomba principal que devolve ao aquecedor o fluido

vindo dos equipamentos.

Fase Lquida

Esquema Modalidade 3 dois equipamento de consumo de calor

Fase de Vapor

Quando a temperatura desejada for muito elevada,

da ordem de 360C, pode-se usar o fluido na forma

vaporizada. A instalao semelhante a instalaes de

vapor dgua, ou seja, o vapor de fluido trmico aps ceder

calor latente ao equipamento se condensa e retorna nacalor latente ao equipamento se condensa e retorna na

forma de lquido ao vaporizador, recomeando o ciclo.

A temperatura de operao do equipamento

controlada pela presso, quanto maior a presso maior a

temperatura.

Fase de Vapor

Vantagens

Controle uniforme de temperatura;

Reduzida despensa de manuteno mecnica;

Menor volume de fluido requerido.

Desvantagens Vazamentos difceis de evitar;

Necessidade de um sistema de ventilao;

Maior consumo de energia.

Fluido Trmico

Podem ser Minerais ou Sintticos.

Caractersticas de um bom fluido trmico:

Baixa temperatura de solidificao;

Boa estabilidade trmica; Boa estabilidade trmica;

Baixa viscosidade;

Elevada condutividade trmica;

Quimicamente inertes;

Elevado ponto de fulgor.

Apesar de estvel e durvel, devido as inmeras

variaes de temperatura do fluido durante o ciclo, ao longo

esse perodo o fluido sofre degradao por oxidao e/ou

craqueamento, o que pode levar a reduo das taxas de

Fluido Trmico

craqueamento, o que pode levar a reduo das taxas de

transferncia de calor, eroso dos rotores das bombas, etc.

Oxidao

Este caso ocorre principalmente quando se tem

contaminao por gua ou outro produto ou no caso de no

haver uma atmosfera inerte no tanque de expanso

Fluido Trmico

(presena de oxignio).

Neste caso acontece a formao de um "gel" no leo trmico,

aumentando a viscosidade do mesmo e no havendo

abaixamento do ponto de fulgor.

Craqueamento

Este caso ocorre principalmente devido a um

superaquecimento do sistema, gerando uma diminuio da

viscosidade e baixando o ponto de fulgor, comprometendo a

Fluido Trmico

segurana do sistema.

No craqueamento, acontece o aumento do ndice de

"asfaltenos" que so partculas slidas que aderem s

tubulaes do sistema prejudicando a troca trmica.

Monitoramento

O monitoramento do fluido trmico deve ser realizado atravs

da anlise fsico-qumica peridica. Nesta anlise, os

principais pontos a serem monitorados so:

Fluido Trmico

principais pontos a serem monitorados so:

Ponto de Fulgor;

Teor de Asfaltenos;

Teor de Ferro;

Viscosidades.

Monitoramento

Ponto de Fulgor:

A reduo do ponto de fulgor ocorre freqentemente em

sistemas de aquecimento de leo trmico freqentes

variaes de temperatura craqueamento do produto

Fluido Trmico

variaes de temperatura craqueamento do produto

(quebra das cadeias de carbono) gerando fraes leves

que, em contato com atmosfera no inerte (presena de

oxignio), entrariam em combusto.

Temperatura mnima para o ponto de fulgor = 110C.

(considerando uma margem de segurana razovel)

Monitoramento

Teor de Asfaltenos:

O valor considerado como limtrofe, de 0,30%.

Fluido Trmico

Chegou-se a este valor atravs de anlises de performance

de vrias plantas trmicas em diferentes condies

operacionais. Constatou-se que, para as instalaes que

operavam com leo trmico com ndices de asfaltenos

superiores a 0,3%, a quantidade de problemas com

entupimento de filtros e perda de eficincia do sistema

aumentavam.

Monitoramento

Teor de Ferro:

Este valor consiste no grau de corroso interna verificada no

sistema devido degradao do leo trmico. Na medida

Fluido Trmico

sistema devido degradao do leo trmico. Na medida

que o fluido trmico se degrada, ele perde as caractersticas

naturais anticorrosivas tpicas dos lubrificantes.

O valor de ferro deve ser mantido em patamares constantes

(pelo menos), ou reduzido, medida que se realiza uma

filtragem do leo ou em que se repe um volume de leo

novo.

Monitoramento

Viscosidade:

A medida em que o leo se oxida, h uma tendncia de

elevao da viscosidade do leo.

Fluido Trmico

elevao da viscosidade do leo.

O aumento de viscosidade causado pela degradao de

pequenas partculas geradas pelas quebra das cadeias de

hidrocarbonetos, atingindo o estado pastoso (gel), podendo

chegar em casos extremos a uma condio de polimerizao.

Referncias Bibliogrficas

MACINTYRE; A. J. Equipamentos Industriais e de Processo.

Rio de Janeiro: LTC ,2012.

SHELL LUBRIFICANTES. Manual de Fluidos Trmicos. SHELL LUBRIFICANTES. Manual de Fluidos Trmicos.

Material de Treinamento. Rio de Janeiro: 2003.