Equipamentos Industriais

5/13/2018 Equipamentos Industriais - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/equipamentos-industriais 1/197

Equipamentos IndustriaisApresentação do Curso

Felipe Assunção e Silva



Objetivo GeralAprofundar o conhecimento sobre os principais equipamentos

utilizados em processos industriais.

Carga Horária ± 08h

Apresentação do Mini-Curso



1. Tubulações e acessórios2. Válvulas3. Purgadores4. Bombas

5. Compressores6. Fornos e queimadores

7. Caldeiras8. Trocador de calor 9. Reatores10. Torres (colunas)

11. Tanques e vasos de pressão12. Agitadores

Apresentação do CursoConteúdo:

Equipamentos industriais



Apresentação do Curso

Referência Básica:

CAMPOS, Mario Cesar M. Massa e TEIXEIRA, HerbertCampos Gonçalves. Controles Típicos de Equipamentos e

Processos Industriais. Ed. Edgar Blücher, 2006.

Apostila do Curso de formação de operadores de refinariaequipamentos estáticos, PETROBRÁS.



1.TUBULAÇÕESINDUSTRIAIS



TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS

Definição:

Chama-se de "tubulação" um conjunto de tubos e de seusdiversos acessórios.

A necessidade da existência dos tubos decorre principalmente do f ato do ponto de geração ou de armazenagem dos fluidosestar, em geral, distante do seu ponto de utilização.



MATERIAIS DE FABRICAÇÃO

MetálicosAço-carbono

Aço-liga

Aço-inox

Ferro fundido

Ferro forjadoCobre

Latão

Níquel, etc.

Não metálicosPVC

Derakane (resina e fibra)

Polietileno

Acetato

Cimento-amianto

Concreto armado, etc.

TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS



DIÂMETR OS COMERCIAISDOS TUBOS DE AÇO

Os diâmetros nominais padronizados pela normaANSI.B.36.10 são os seguintes:

1/8, 1/4", 3/8", 1/2", 3/4", 1", 11/4", 11/2", 2", 21/2", 3", 31/2'" 4", 5", 6", 8", 10",12", 14", 16", 18", 20", 22", 24", 26", 30" e 36".



ESPESSURA DOS TUBOS DE AÇO



EXTREMIDADES DOSTUBOS DE AÇO



MEIOS DE LIGAÇÃO DE TUBOS

Os principais meios de ligação de tubos são osseguintes:

- Ligações rosqueadas- Ligações soldadas- Ligações flangeadas



LIGAÇÕES R OSQUEADAS

Devido á f acilidade de vazamentos e á pequena resistência mecânica que apresentamo seu uso é limitado a tubos de pequeno diâmetro (até 4") e em geral apenas asinstalações domiciliares (água, gás), ou serviços secundários em instalações industriais(água, ar, condensado de baixa pressão).



LIGAÇÕES SOLDADAS

As ligações soldadas constituem a grande maioria das usadas em tubulaçõesindustriais, tendo as seguintes vantagens:- Resistência mecânica boa (quase sempre equivalente à do tubo inteiro)- Estanqueidade perfeita e permanente.- Boa aparência

- Facilidades na aplicação de isolamento térmico e de pintura- Nenhuma necessidade de manutenção.

Solda de topo Solda de encaixe



LIGAÇÕES FLANGEADAS

Uma ligação flanqueada é composta de dois flanges, um jogo de parafusos ouestojos com porcas e junta de vedação.As ligações flangeadas, que são ligações f acilmente desmontáveis, empregam-se principalmente para tubos de mais de 2" em dois casos específicos:a) Para ligar os tubos com as vá1vulas e os equipamentos

b) Para a ligação corrente de uma vara na outra, em algumas tubulações de 4"ou maiores, de materiais em que não se possa empregar solda.



JUNTAS PARA FLANGES

O material da junta deverá ser deformável e elástico, para compensar asirregularidades das f aces dos flanges dando una vedação perfeita, e para suportaras variações de pressão e de temperatura



ACESSORIOS DE TUBULAÇÃO



2. VÁLVULAS



VÁLVULAS

As válvulas são dispositivos destinados a estabelecer, controlar einterromper o fluxo em uma tubulação. São os acessórios maisimportantes existentes nas tubulações e que por isso devem merecer omaior cuidado no seu manuseio.Existe uma grande variedade de tipos de válvulas, algumas para uso

geral, e outras para finalidades específicas.



PARTES COMPONENTES DAS VÁLVULAS



MEIOS DE OPERAÇÃO DAS VÁLVULAS

Operação manual Operação motorizada

Operação automática



CLASSIFICAÇÃO DAS VÁLVULAS

-Válvulas de Bloqueio

-Válvulas de Regulagem

-Válvulas que permitem o Fluxo em um só sentido

-Válvulas que controlam a Pressão à Montante

-Válvulas que controla m a Pressão de Jusante



VÁLVULAS DE BLOQ UEIO

Válvulas de gaveta

Essas válvulas só devem trabalhar completamente abertas ou completamentefechadas. Q uando parcialmente abertas, causam perdas de carga muita elevadasacompanhada muitas vezes de cavitação e violenta erosão.




Válvulas de macho

As válvulas macho aplicam-se principalmente nos serviços de bloqueio de gases (emquaisquer diâmetros, temperaturas e pressões), e também no bloqueio rápido deágua, vapor e líquidos em geral (em pequenos diâmetros e baixas pressões).




Válvulas de esfera

O macho nessas válvulas é uma esfera, que gira sobre um orifí cio, deslizando entreanéis retentores de material resiliente (borracha, neoprene, teflon, etc), tornando avedação absolutamente estanque.



VÁLVULAS DE REGULAGEM

Válvulas de Globo

Nas válvulas globo o fechamento é feito por meio de um tampão que se a justa contra asede da válvula, cujo orifí cio está geralmente em posição paralela ao sentido geral deescoamento do fluido. As válvulas de globo podem trabalhar em qualquer posição defechamento, isto é, são válvulas de regulagem.




Válvulas angulares

As válvulas angulares têm os bocais de entrada e de saída a 900, um com o outro,dando por isso perdas de carga bem menores do que as válvu1as de globo normais .




Válvulas em 'Y"

Essas válvulas têm a haste a 450 com o corpo, de modo que a tragetória da correntefluida fica quase retilínea, com um mínimo de perdas de carga. Essas válvulas sãomuito usadaspara bloqueio e regulagem de vapor.




Válvulas de agulha

O tampão nessas válvulas é substituído por uma peça cônica, a agulha, permitindo ucontrole de precisão do fluxo. São válvulas usadas para regulagem fina de líquidosgases, em diâmetros até 2".




Válvulas de borboleta

Essas válvulas são usadas principalmente por tubulações de grande diâmetro (mais de20",), de baixa pressão onde não se exija vedação perfeita, para serviços com água, ar,gases, materiais pastosos, bem como para líquidos sujos ou contendo sólidos emsuspensão.




Válvulas de diafragma

São válvulas sem gaxeta muito usadas para fluidos corrosivos, tóxicos, inflamáveis, ouperigosos de um modo geral. O fechamento da válvula é feito por meio de umdiafragma flexível que é apertado contra a sede; o mecanismo móvel que controla odiafragma fica completamente fora do contato com o fluido.



VÁLVULAS DE RETENÇÃO

Válvulas de retenção de levantamento

Essas válvulas permitem à passagem do fluido em um sentido apenas, fechando-seautomaticamente por diferença de pressões, exercidas pelo fluido em conseqüênciado próprio escoamento, se houver tendência à inversão no sentido do fluxoO fechamento dessas válvulas é feito por meio de um tampão, semelhante ao das

válvulas globo, cuja haste desliza em uma guia interna




Válvulas de retenção de portinhola

É o tipo mais usual de válvulas de retenção; o fechamento é feito por uma portinholaarticulada que se assenta no orifí cio da válvula. Existem também modelos paratrabalhar em posição horizontal (mais comum) ou vertical.




Válvulas de retenção de esfera

Essas válvulas são semelhantes às válvulas de retenção de levantamento, sendo porémo tampão substituído por uma esfera. É o tipo de válvula de retenção cujo fechamentoé mais rápido.




Válvulas de retenção de pé

São válvulas de retenção especiais para manter a escorva nas linhas de sucção debombas. São semelhantes às válvulas de retenção de levantamento, tendo geralmenteno tampão um disco de material resiliente (couro, borracha, etc), para melhorar avedação. Possuem também uma grade externa de proteção.



VÁLVULA Q UE CONTROLA A PRESSÃO DE JUSANTE

Válvulas redutoras de pressão

As válvulas redutoras de pressão regula m a pressão a jusante da válvula, f azendo comque essa pressão mantenha-se dentro de limites preestabelecidos.



VÁLVULAS DE CONTROLE

Válvulas redutoras de pressão

Essas válvulas são usadas em combinação com instrumentos automáticos, ecomandadas à distância por esses instrumentos, para controlar a vazão ou a pressãode um fluido.



VÁLVULAS DE SEGURANÇA EDE ALÍ VIO DE PRESSÃO

Válvulas de segurança

Nas válvulas de segurança a sede (ou disco) quando começa a abrir oferece unaárea adicional à pressão do sistema a judando-a no sentido de uma abertura maisrápida. São usadas para gasesVálvulas de alivio

Nas válvulas de alívio, a superfí cie, exposta é a mesma, desde o começo até o fim daabertura. São usadas para líquidos.



DISCO DE RUPTURA

Trata-se de um disco que, norma1mente, é pressionado entre dois flangesacoplados ao equipamento a ser protegido.Seu rompimento a uma pressão previamente determinada propiciará aliviono caso de excesso de pressão no sistema, protegendo, assim, oequipamento desejado.



JUNTAS DE EXPANSÃO

As juntas de expansão são peças não-rí gidas que se intercalam nas tubulaçõescom a finalidade de absorver total ou parcialmente as dilatações provenientesdas variações de temperatura e também de impedir a propagação de vibrações.



AQ UECIMENTO DAS TUBULAÇÕES

O aquecimento das tubulações pode ser feito com a finalidadede manter determinados líquidos, por exigência do serviço, dentro de certoslimites de temperatura.

Camisa externa

Aquecimento em paralelo Aquecimento em espiral



ISOLAMENTOS TÉRMICOS

Todos os isolamentos térmicos têm por finalidade geral reduzir as trocas decalor do tubo para o meio ambiente, ou vice-versa.



3.PURGADORESD

E VAPO

R



PURGADORESDE VAPOR

Existe a necessidade de se eliminar o condensado dos sistemas deaquecimento com o intuito de agilizar os tempos de aquecimento nostrocadores e evitar os martelos hidráulicos nas linhas de vapor.

Vapor

Condensado



4.BOMBAS



DEFINIÇÃO

São máquinas acionadas que recebem energiamecânica de uma fonte motora (máquina acionadora)

e a transformam em energia cinética (movimento), ou energia de pressão (força), ou ambas, e as transmitemao líquido, para transporta-lo pela tubulação, de umponto a outro, obedecendo às condições de vazão e

pressão requeridas pelo processo



Escoamento de Fluidos em Tubulações

O escoamento pode ser classificado em: ± Laminar ou turbulento

Laminar - Filetes líquidos paralelos entre si (velocidade são invariáveis;

Turbulento Irregularidade no caminho, valor e orientação da velocidade;

± Permanente ou Transitório

Permanente As propriedades em cada ponto não variam com o tempo, podendo variar de um ponto ao outro;

Transitório As propriedades variam com o tempo;

± Uniforme ou Não-Uniforme Uniforme A velocidade é a mesma em magnitude e direção em cada

ponto do espaço em um instante qualquer; Não-Uniforme A velocidade varia em magnitude e direção;

± Incompressível ou Compressível Incompressível Não há variação de volume no sistema e a massa

específica é uma constante;

Compressível Há variação de volume no sistema;



CLASSIFICAÇÃO

Bombas dinâmicas ou turbobombasCentrífugaAxialMista

Bombas volumétricas ou de deslocamento positivo

Bombas alternativasde pistão

de diafragma

Bombas rotativasde engrenagemde palhetasde lóbulosde parafuso



BOMBAS DINÂMICASOU TURBOBOMBAS

Centrífugas ou radial± O líquido é aceleradoradialmente pelo impelidor, sendo a direção de saídaperpendicular ao eixo.

De fluxo axial ± O líquido é acelerado por arrasto peloimpelidor,sendo a direção de saída paralela ao eixo.

De fluxo misto ± Seu impelidor é uma composição dos

dois tipos anteriores, sendo a direção de saída inclinada aoeixo.



BOMBA CENTRÍFUGA OUR ADIAL



BOMBA DE FLUXO AXIAL



BOMBA DE FLUXO MISTO



BOMBAS VOLUMÉTRICAS OU DEDESLOCAMENTO POSITIVO

Bombas alternativasA peça que impelirá o fluido possui movimento alternativo.

Pistão O impelidor é um pistão que se desloca dentro de um

cilindro.

Êmbolo O impelidor é um êmbolo que admite e expulsa o líquido, ocupando e desocupando um determinado volume.

Diafragma O líquido é impelido por uma membrana, acionadapor uma haste com movimento alternativo.

B b d Ê b l



Bombas de Êmbolo ou Alternativas

A descarga através da bomba é intermitente

As pressões variam periodicamente em cada

ciclo



BOMBA DE PISTÃO



BOMBA DE ÊMBOLO



BOMBA DE DIAFRAGMA



BOMBAS VOLUMÉTRICAS OU DEDESLOCAMENTO POSITIVO

Bombas rotativasAs peças que impelirão o fluido possuem movimento rotativo.

Engrenagens Consiste em duas engrenagens montadas em uma carcaça compouquí ssima folga. O fluido é forçado a percorrer as laterais da carcaça pela rotação das

engrenagens, nos espaços entre os seus dentes.

Lóbulos Mesmo princí pio das bombas anteriores, só que ao invés de engrenagens são montadas as peças denominadas lóbulos.

Parafusos Consiste em dois parafusos de acionamento montados em uma carcaça compouquí ssima folga, sincronizados. O líquido é admitido e os filetes o expulsam.

Palhetas deslizantes Consiste em um cilindro montado excêntrico na carcaça, comcavidades radiais, onde são montadas palhetas retráteis.O líquido é admitido no lado de maior folga, sendo levado pelas palhetas e expulso à medidaque a folga diminui



BOMBA DE ENGRENAGENS



BOMBA DE LÓBULOS



BOMBA DE PARAFUSOS



BOMBA DE PALHETAS DESLIZANTES

T b B b P i í i d



Turbo Bombas Princí pio de Funcionamento

São aquelas em que a energia fornecida ao líquido é primordialmente dotipo cinética, sendo posteriormente convertida em grande parte emenergia de pressão. Representa m a grande maioria das bombas utilizadasnas indústrias.

A - Sucção

(Baixa P, Baixa V)

B - Centro do rotor

(Baixa P, Baixa V)

C - Aletas do rotor (Incremento P, Alta V)

D - Voluta

(Alta P, Baixa V)

E - Descarga

(Alta P, Alta V)




O vácuo parcial criado no bocal de sucção da bomba (ponto A) f az com que ofluido atinja o olho do impelidor (ponto B). O movimento de rotação do

impelidor, pela ação da força centrífuga, expulsa o fluido através de suas pás

(C) acelerando-o na direção da rotação. Ao deixar o impelidor, o fluido tem a

velocidade tangencial da extremidade das pás.

T b B b




Este fluido em alta velocidade, ao atingir a carcaça (D), que pode ser do tipovoluta ou difusor, passará de uma região de pequena área, existente entre

carcaça e impelidor, para uma região de maior área (E). Sua velocidade então

irá reduzir-se transformando-se em pressão. Nessa condição irá deixar a

bomba através do bocal de descarga.



1 - Sucção

2 - Rotor

3 - Descarga4 - Caixa de Selagem

5 - Eixo

6 - Selo Mecânico

7 - Sobreposta

8 - Mancais Radial e de

Escora

Tí pica Bomba Centrífuga



CARACTERÍ STICAS GERAIS DASTURBOBOMBAS

Vantagens São acionadas por motores elétricos sem modificadores de velocidade Trabalham em regime permanente

Apresentam flexibilidade operacional devido às modificações que podem ser feitas

Requerem menor manutenção do que as bombas alternativas

Cobrem ampla f aixa de vazões

Apresentam relação de custo f avorável

Desvantagens Baixa eficiência para vazões muito baixas e diferenciais de pressão muito altos Baixa eficiência para altas viscosidades

Redução da sua capacidade pelos gases dissolvidos no líquido

Erosão acelerada causada pelos sólidos em suspensão

Inadequada quando se deseja vazão constante, independente de alteraçõesno sistema



Comparação Turbo bombas e Volumétricas

VOLUMÉTRICAS A vazão depende apenas da rotação e independe do sistema

Movimento do líquido e movimento órgão impulsionador iguais

Transmissão de energia de pressão

Presença de ar não prejudica partida

TURBO BOMBAS

A vazão depende da rotação, pressão de descarga e caracterí sticasde projeto

Movimento do líquido e movimento órgão impulsionador diferentes

Transmissão de energia de velocidade e pressão

Presença de ar prejudica partida



Cavitação

Toda bomba centrífuga requer uma pressãomínima na sucção para o seu bom funcionamento.Caso esta pressão seja muito baixa, o líquido

vaporiza. As bolhas de vapor assim formadas sãoconduzidas pelo fluxo do líquido até atingirpressões mais elevadas (normalmente na regiãodo rotor) onde então ocorre a implosão (colapso)

destas bolhas, com a condensação do vapor e oretorno ao estado líquido. Este fenômeno é acavitação.



Cavitação

O colapso destas bolhas ocorre em regiões de pressão muito elevadas, as quais causam a retirada de material da superfí cie (pitting) onde ocorrem as implosões. Normalmente este fenômeno é acompanhado de vibrações e de um ruído caracterí stico similar a ummisturador de concreto. Deve-se notar que a erosão por cavitação

não se verifica no lugar onde as bolhas se formam, mas sim onde estas implodem.



Cavitação

Q ueda nas curvas caracterí sticas de uma bomba centrífuga.



Associação de Bombas

A associação de bombas é utilizada para atender pontos de operação que excedem os limites de capacidade de uma sóbomba, como também garantir certa flexibilidade e segurançano sistema.

Associação em Paralelo:Duas ou mais bombas estão trabalhando

em paralelo quando recalcam para uma

tubulação comum, de modo que cada

uma contribua com uma parcela da vazão

total.

Associação em Série:Duas ou mais bombas trabalham em série

quando a bomba anterior recalca para a

sucção da seguinte e esta para a sucção de

terceira (se existir) e assim

sucessivamente. Aplicada quando exige-se

baixas vazões e grandes alturas

manométricas.



5.COMPRESSORES



DEFINIÇÃO

São máquinas acionadas que aumentam apressão de gases, fluidos compressíveis.

Compressores são equipamentossemelhantes às bombas, de maneira geral, em seu princí pio de funcionamento. As

diferenças construtivas se devem ao tipo de fluido bombeado, sendo as bombasempregadas para líquidos, e oscompressores para gases.

Ã



DEFINIÇÃO

As diferenças entre as bombas e oscompressores são as dimensões dos

equipamentos, os sistemas de vedação e asvelocidades de operação, em função da menor densidade e da compressibilidade dos gases.

Ã



DEFINIÇÃO

A compressão pode ser entendida como aação de forçar uma determinada massa de gás confinado, em um volume cada vezmenor. Ela produz um aumento de pressão acompanhado por uma elevação de temperatura (aumento da energia interna

do gás).



Tipos de compressores

Compressores para serviços ordinários

Fabricados em série, visando ao baixo preço

inicial. Serviços de jateamento, limpeza, pintura,

acionamento de pequenas máquinaspneumáticas etc.




Compressores para sistemas industriais Destinam-se às centrais encarregadas do

suprimento de utilidades: ar de serviço e ar de

instrumentos. Podem ser máquinas de grande porte e de custo aquisitivo e operacional elevados, mas são oferecidas em padrõesbásicos pelos f abricantes.

As condições de operação dessas máquinascostumam variar pouco de um sistema paraoutro, com exceção da vazão.




Compressores de gás ou de processo

São requeridos para diferentes gases e para asmais variadas condições de operação de modo

que sua especificação, operação e manutenção dependem fundamentalmente da aplicação.Incluem-se nessa categoria, entre outros,

sopradores de ar para regeneradores, compressores de gases, compressores de gás de reciclo de reforma catalítica etc. Tratam-se de normalmente de máquinas de grande vazão e

otência.





Compressores de refrigeração

Desenvolvidos especificamente para essa aplicação.Operam com fluidos bastante específicos e em

condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando a produção em série. Entretanto, nossistemas de grande porte, compressores de refrigeração são tratados como um compressor de

processo, em que cada um dos componentes é individualmente projetados. É o caso, por exemplo, dos sistemas de refrigeração a propano, comuns emrefinarias.





Compressores para serviços à vácuo

São máquinas que trabalham em condições

bem peculiares. A pressão de sucção é sub-atmosférica, a pressão de descarga é quase sempre atmosférica e o fluído de trabalho normalmente é o ar.

Finalidades dos compressores



Finalidades dos compressoresna indústria do petróleo

Estabelecimento de pressões necessárias acertas reações quí micas

Transporte de gases em pressões elevadas

Armazenamento sob pressão

Controle do ponto de vaporização (processos de separação, refrigeração etc) Conversão de energia mecânica em energia de escoamento (sistemas pneumáticos, fluidização, elevação artificial de óleo em campos de exploração etc)

Ã



CLASSIFICAÇÃO

Compressores dinâmicosCentrífugoAxial

Compressores volumétricos

Compressores alternativosde pistãode diafragma

Compressores rotativosde parafusode palhetasde lóbulosde anel líquido



COMPRESSOR DE ANEL LÍQ UIDO

COMPRESSOR DE ANEL LÍQUIDO



COMPRESSOR DE ANEL LÍQ UIDO

Princípio de funcionamento

Características do compressor



Características do compressorcentrífugo

Limite mínimo de capacidade, abaixo do qual ocompressor entra em pulsação e começa a vibrar,apresentando ruído.

Devido à compressibilidade do gás, com capacidadesabaixo do limite mínimo, o compressor não satisfaz àpressão do sistema no qual está descarregando. Istocausa uma série de escoamentos alternados.

O compressor fornece gás ao sistema e depois recebe omesmo gás de volta. Quanto mais pesado o gás e quantomais estágios possui o compressor, mais elevado é olimite mínimo de capacidade. Desse modo, quanto maispesado o gás e maior o número de estágios, maisestreita é a faixa de capacidade para operação estável.

Compressores de deslocamento



Compressores de deslocamentopositivo alternativos

Têm grande aplicação em refinarias para baixas vazões e altas pressões.

Trabalham com baixa velocidade, sendo

consequentemente grandes em volume, e necessitamde lubrificação.Sua flexibilidade operacional permite que uma

instalação possa ser utilizada para diferentes

condições ou diferentes produtos.Geralmente, o cilindro é de dupla ação e refrigerado para reduzir as dilatações e absorver parte do calor produzido na compressão.

Compressores de deslocamento



Compressores de deslocamentopositivo alternativos

A compressão em vários estágios resulta em ummenor consumo de energia e também emredução de temperatura. Uma temperaturaelevada provoca problemas de lubrificação.

APLICAÇÃODOS COMPRESSORES



APLICAÇÃO DOS COMPRESSORES

5 10 50 100 500 1000 5000 10000 100000

1000500

10050

105

10,5

0,1 P r e

s s ã o d e d e s c a r g a e m b

a r

Capacidade dm3

Pistão

Rotativo Centrífugo

Axial

Turbo

EJETORES



EJETORES

E jetores são equipamentos que usam a alta velocidade de um jato de gás ou

vapor sobre a massa de gás a ser deslocada.

O ejetor é, emessência, uma bombaque utiliza a energia

cinética de um fluído para movimentar outro.

6 FORNOS E



6. FORNOS E

Q UEIMADORES

DEFINIÇÃO



DEFINIÇÃO

Um forno é uma construção ou aparelhoque se pode fechar e conservar calor emaltas temperaturas. Na industria éconhecido como altos ± fornos

Altos ± fornos é como se chama aconstrução, na siderurgia. Possui tamanho

variável, externamente revestido por metal e internamente com materialrefratário.

FINALIDADE



FINALIDADE

Fornecer calor produzido pela queima de combustíveis ao fluido que circula numaserpentina de tubos em seu interior.

De toda a energia consumida por umaunidade média, 75% a 80% são obtidos por

meio de queima de derivados combustíveisnos fornos e caldeiras.



Importância econômica: representam 20% do investimento total numa unidade de

destilação. Se for um forno reator o investimento é maior.

Pontos importantes: ± Crescente custos dos combustíveis

± Redução das emissões de gases poluentes

±M

anter a operação segura

FINALIDADE

CLASSIFICAÇÃO Q UANTO A



Ç Q

UTILIZAÇÃO

Fornos de aquecimento

± Preaquecedores de carga de torres

fracionadas ± Refervedores de torres fracionadas

± Aquecedores de carga de reatores.

Fornos reatores (nas serpentinas ocorremreações quí micas): Reformadores para unidadesde hidrogênio e amônia; Fornos de pirólise.

PRINCIPAIS PARTES



PRINCIPAIS PARTES

Câmara de combustão

Seção de radiação

Seção de convecção Serpentina

Chaminé

PARTES DO FORNO



PARTES DO FORNO

Câmara de combustão: onde se processa aqueima do combustível

Seção de radiação: é a mesma seção de

combustão, área onde os tubos ficamdiretamente expostos a radiação da chama

PARTES DO FORNO



PARTES DO FORNO

Seção de convecção: é a seção de entrada de carga. Serpentina: Conjunto de tubos que conduz o fluido

por dentro do tubo passando nas seções deradiações e convecção. (os tubos podem ser de

radiação ou convecção).

PARTES DO FORNO



PARTES DO FORNO

Chaminé: é responsável pela tiragem e descarga dosgases.

COMBUSTÍVEIS



COMBUSTÍ VEIS

Fluidos disponíveis nas refinarias:

± Gases das unidades de craqueamento

± Resíduo de vácuo (frações de baixo valor comercial)

Diesel

Gás natural Óleo combustível

TIPOS DE FORNOS



TIPOS DE FORNOS

Fornos tipo Câmara, Fornos tipo Carro,

TIPOS DE FORNOS



TIPOS DE FORNOS

Fornos tipo Contínuos Fornos tipo Campânula:

TIPOS DE FORNOS



TIPOS DE FORNOS

Fornos tipo Poço: Linha Laboratorial

QUEIMADORES



Q ueimador é o equipamento encarregado de processar a queima de um combustível (gás ; liquido, sólido) numa fornalha ou câmara de combustão.

Q UEIMADORES

QUEIMADORES



Q UEIMADORES

Cabeça do queimador Queimador na caldeira

QUEIMADORES



Q UEIMADORES

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO




O combustível e o ar são transportados por canais nointerior do queimador, até à denominada cabeça doqueimador.

E

sta zona promove a introdução de combustível e de ar na câmara de combustão (a reação não se dá no interior do queimador), onde devido à elevada velocidade do ar se misturam.

Quando chega à câmara de combustão o combustível

estará sob a forma de : Pequenas gotas.

Pequenas partículas

Vaporizado





Após esta mistura ocorre a ignição acompanhada dalibertação de calor pretendida.

Após o início da reação a chama é auto sustentada, e aalimentação de ar é efetuada de duas formas:

ar primário

ar secundário

Quanto à potência debitada, existem tambémqueimadores de potência variável ou fixa.



7.CALDEIRAS

DEFINIÇÃO



DEFINIÇÃO

As caldeiras (³boilers´ do inglês) sãoequipamentos destinados basicamente à produção de vapor, seja ele saturado ousuperaquecido.

É um equipamento onde se procede a queimade um combustível qualquer (bagaço, lenha,óleo, gás, etc.) e energia assim é obtida,transformando a água, introduzida na caldeira,em vapor, que é utilizado nas várias etapas dos

processos industriais.

DEFINIÇÃO



DEFINIÇÃO

Caldeiras a vapor são equipamentosdestinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica,

utilizando qualquer fonte de energia,excetuando-se os refervedores eequipamentos similares utilizados emunidades de processo.(NR-13.1.1)

FINALIDADE



FINALIDADE

Dentro de uma unidade de processo, acaldeira é um equipamento de elevado custo e responsabilidade, cujo projeto, operação e manutenção são padronizados e fiscalizadospor uma série de normas, códigos e legislações.

No Brasil, o Ministério do Trabalho é

responsável pela aplicação da NR-13, que regulamenta todas as operações envolvendo caldeiras e vasos de pressão no território

nacional..

FINALIDADE



FINALIDADE

Dependendo do cuidado, do trabalho e dasdecisões, em momentos críticos, umacaldeira pode trabalhar mais de 20 anos sem

problemas, ou então, pode estragar-se emalguns meses ou explodir em algunsminutos.

PARÂMETROS PRINCIPAIS



DE UMA CALDEIRA

CAPACIDADE DE GERAÇÃO Q UANTOS Q UILOS DE VAPOR SÃO GERADOSPOR HORA.

CALDEIRA PEQ UENA 1 A 10 TONELADASHORA

CALDEIRA MÉDIA 10, A 30 TONELADAS HORA

CALDEIRA GRANDE 30, A 300 TONELADASHORA

PRESSÃO DE OPERAÇÃO PRESSÃO DE SAÍ DA DO VAPOR.

BAIXA PRESSÃO DE 6 a 16 Kgf/cm2

MÉDIA PRESSÃO DE 22 a 39 Kgf/cm2

ALTA PRESSÃO ACIMA DE 60 Kgf/cm2

MAIORES PRESSÕES >>>> MAIORES TEMPERATURAS

TIPOS DE CALDEIRAS:



Caldeiras Fogotubulares (ou flamotubulares)

Caldeiras Aquatubulares

Caldeiras Elétricas

CALDEIRAS FOGOTUBULARES



São equipamentos derivados das caldeiras antigas, onde o fogoe os gases quentes da combustão (fumaça) circulam no interiordos tubos e a água a ser vaporizada circula pelo lado de fora.Ambos são contidos por uma carcaça cilíndrica denominadacasco.

Caldeiras Flamotubular



CALDEIRAS AQ UATUBULARES



Nestes modelos, o fogo e fumaça circulam por fora dos tubos e a água vaporizando fica por dentro dos tubos







PARTES DA CALDEIRA AQ UOTUBULARPARTES DA CALDEIRA AQ UOTUBULAR



CÂMARA COMBUSTÃO

TUBULÃO DE LAMA

TUBULÃO SUPERIOR

PAREDE DÁGUA

Partes de uma caldeirat b l



aquotubular

TUBULÃO DE VAPOR

TUBULÃO DE LAMA

FEIXE TUBULAR

FORNALHA

SUPERAQ UECEDOR

ECONOMIZADOR

PRÉ AQ UECEDOR DE AR

CHAMINÉ





8 Trocadores de



8. Trocadores de

calor

TROCADORES DE CALOR



TROCADORES DE CALOR

Os trocadores ou permutadores de calor são equipamentos que tem afunção de promover a transferência de calor entre dois fluidos detemperaturas diferentes.

Os trocadores de calor são essenciais no aproveitamento energético de

uma unidade operacional, o acompanhamento destes, portanto, éfundamental para este aproveitamento.



127

Lado do Casco Temperatura Lado dos Tubos Temperatura

Entrada 65° C Entrada 30° C

Saída 44° C Saída 40° C

Fluido O VHD Vapor Fluido Água do Mar

1. Classificações e Aplicaçõesd T d d C l



dos Trocadores de Calor

1.1. Classificação quanto à utilização

1.2. Classificação pelo processo de transferência decalor

1.3. Classificação pelo tipo de construção

1.4. Classificação segundo a disposição das correntes

1.1. Classificação quantoà tili ã



à utilização

Trocadores de calor recebem um nome conforme o tipo de aplicação ao qual ele é utilizado

Aquecedor

Resfriador Refrigerador

Permutador

Condensador

Refervedor

Caldeira de recuperação

Superaquecedor

1.2. Classificação pelo processode transferência de calor



de transferência de calor

Trocadores de calor de contato direto- Ocorre contato direto entre os fluidos

- Normalmente também ocorre transferência de massa

- São limitados a aplicações onde o contato entre os fluidosé permitido

- As torres de resfriamento são exemplos típicos (ver figura)

Trocadores de calor de contato indireto

- Os fluidos permanecem separados

- O calor é transferido continuamente através de uma parede

que separa os dois fluidos (ver figura)

PARTE 2 TROCADORES DE CALOR



Torres de resfriamento




Trocadores de contato indireto

1.3. Classificação pelo tipo deconstrução



construção

Trocadores de calor tubulares- São amplamente utilizados e fabricados em diversos

tamanhos e arranjos de escoamento, são de fácil fabricação ede custo relativamente baixo.

- Trocadores casco e tubo, duplo tubo, carcaça e serpentina,são exemplos típicos.

Trocadores de calor de placas

- São geralmente construídos com placas delgadas, lisas ouonduladas.

- Não suportam grandes variações de pressão e temperatura




Trocador de calor tubulares

Casco tubo em série




Casco e tubo Casco e feixe tubular

Trocador de calor tubulares




Trocador de calor de placas

1.4. Classificação segundo adisposição das correntes



disposição das correntes

Trocadores de calor de correntes paralelas

- Os fluidos quente e frio entram na mesma extremidade dotrocador de calor, fluem na mesma direção e deixam juntosa outra extremidade. (ver figura)

Trocadores de calor em contracorrente

- Os fluidos quente e frio entram em extremidades opostasdo trocador de calor e fluem em direções opostas . (verfigura)




Trocador de calor em correntes paralelas

Voltar

Saída Fria

EntradaFria

SaídaQ uente

EntradaQ uente




Trocador de calor em contracorrente

Voltar

Saída Fria

EntradaFria

SaídaQ uente

EntradaQ uente

2. Partes Componentes



p

Casco

Tubos

Espelhos

Cabeçotes fixo e de retorno

Tubos

Chicanas e espaçadores

2 1 CASCOS



2.1. CASCOS

2 2 ESPELHO



2.2. ESPELHO

2.3. CABEÇOTES FIXO E DERETORNO



RETORNO

2.4. TUBOS



2.5. CHICANAS E ESPAÇADORES



Ç

Tem como função suportar os tubos, para evitar curvaturase possível vibração.

Outra finalidade das chicanas é orientar o fluxo de modoque ele aumente sua turbulência e velocidade aumentando

com isso o coeficiente de convecção.

3 Seleção do fluido



De maneira geral passam pelos tubos:

Fluido mais sujo (com depósitos, coque, sedimentos,

catalisadores, etc.) porque é mais fácil remover a sujeira dos tubos

que do casco

Fluido mais corrosivo pois, além de ser mais econômico usartubos resistentes a corrosão do que o casco com a mesma

propriedade, é mais fácil substituir tubos furados do que o casco.

Fluido com maior pressão porque o casco tem menor

resistência em virtude do seu maior diâmetro. Fluido menos viscoso a menos que a perda de pressão deva ser

muito baixa. Os mais viscosos os gases passam pelo casco.

Água de refrigeração por f acilidade de limpeza.

Fluído de menor vazão, em vista do casco oferecer mais espaço.

3. Seleção do fluido

9. Reatores



9. Reatores

REATORES



DEFINIÇÃO

São dispositivos de processos no qual atransferência de massa, a quantidade de

movimento e a energia ocorrem junto a umareação quí mica, devendo ser conduzidos de umaforma segura e controlável.

Características dos Reatores



Modo de Operação

Contínuo

Descontínuo Semi-contínuo Semi-descontínuo

Tipo de Reator

Número de Fases

Geometria do Reator

Catalítico Não catalítico

Homogêneo Heterogêneo

Tanque com agitação Tubular Leito com enchimento fixo ou móvel Leito fluidizado

Modo de Operação dos Reatores



Descontínuo ou

batelada

Reagentes adicionados no início da operação

Reação termina quando atinge o grau de conversão Operação em regime transiente Aplicado à indústria de pequena escala

Contínuo

Reagentes adicionados ao longo da operação Produtos retirados continuamente Operação em regime estacionário (fora partida e término) Aplicado à indústria de grande escala

Semi-descontínuo

e semi-contínuo

Operação entre os dois tipos anteriores Variação da composição da massa reagente Adição de um reagente ou inerte ou purga de produtos Aplicado aos sistemas complexos

Batelada



Batelada



Batelada



Batelada



Número de Fases Presentes



Homogênea

Reagentes, Produtos, Inertes e Catalisadores se encontramem única fase (Líquida ou Gasosa)

Líquida vários modos de operação Gasosa operação contínua

Heterogênea

Um dos elementos com fase distinta do outro (ou outros)

Líquido Gás Líquido Sólido

Líquido Líquido Líquido Gás Sólido Gás Sólido

Geometria, Escoamento eContato entre Fases



Reator Tanque com Agitação

CSTR (Continuos Stirred Tank Reactor)

Contínuo ou não Mistura reacional homogênea Composição efluente = composição reator

CSTR



CSTR



CSTR






Reator Tubular

Operado continuamente Sem agitação Configuração física de um tubo Normalmente utilizado para reações em fase gasosa Para controle da T vários tubos associados em paralelo Q uando considerado o modelo ideal Tipo Pistão PFR (Plug Flow Reactor)

PFR



PFR



PFR



PFR






Reator Leito fixo

ou recheado

Operado continuamente

Sistema Heterogênio Fluxo pistonado Dificuldade e custo elevado de operação de manutenção Leitos muito grandes -> Difícil controle de temperatura PBR: Packed Bed Reactor

PBR



PBR






Reator Leito

Fluidizado

Operado continuamente

Sistema Heterogênio Fácil substituição e/ou recuperação do catalizador Equipamento de alto custo FBR: Fluidized Bed Reactor

FBR



FBR



CARACTERÍ TICAS GERAIS DOS REATORESINDUSTRIAIS



CARACTERÍ TICAS GERAIS DOS REATORESINDUSTRIAIS



10. TORRES



TORRES



DEFINIÇÃO

Servem para realizar destilação, absorção e

retificação, extração, reações etc.

TORRES



Refervedor

de fundo

Condensador

de topo

Seção de

esgotamento

retificação

Seção de

absorção

fracionamento

Vapor

Carga

Refluxo de topo Produto de topo

Destilado

Produto de fundo

Destilado

Tambor de

topo

Zona de Flash

Refervedor

de fundo

Condensador

de topo

Seção de

esgotamento

retificação

Seção de

absorção

fracionamento

Vapor

Carga

Refluxo de topo Produto de topo

Destilado

Produto de fundo

Destilado

Tambor de

topo

Zona de Flash

TORRES



CONSTRUÇÃO

Casco cilíndrico vertical fechado por doistampos, normalmente elipsoidais ou torrisféricos, e seus diversos acessórios, denominados internos.

A altura e o diâmetro da torre são

determinados em função do volume dosvapores e dos líquidos.

TORRES



SEÇÕES

TopoSaída dos produtos leves (gases e vapores). Comporta o bocal de saída de vapor, bocal de entrada de refluxo e seu distribuidor, demisters, entre outros.

IntermediáriaEntrada de carga e retirada dos produtos intermediários e refluxos. Comporta os bocais de entrada de carga e seu distribuidor, bocais de retiradas intermediárias, entre outros.

Fundo

Saída de pesados. Comporta os bocais de saída para osrefervedores e o retorno, bocais de saída de fundo, de entradade vapor, entre outros.

TORRES



CLASSIFICAÇÃO: TIPO E DESCRIÇÃO

Torres de pratos ou bandejas

Torres recheadas

Torres mistas ou combinadas

TORRES



TORRES DE PRATOS OU BANDEJAS



Pratos/bandejas: nº e espaçamento de acordo coma função;

Vertedores formar nível de líquido sobre o prato e enviar líquido que transborda para o prato abaixo;

Dispositivos para passagem de vapor; Cruzamento do líquido com vapor; Gradiente de temperatura na torre; Diversos tipos de pratos ou bandejas pratos

perfurados, pratos com borbulhadores, pratosvalvulados, bandejas gradeadas.




Fluxo com vertedor Fluxo cruzado




Fluxo com vertedor Fluxo cruzado


P t f d



Pratos perfurados ± Chapa com furos. Tornaram-se populares devido ao baixo

custo e a simplicidade. ± Equipamento antigo.


b b lh d



Pratos com borbulhadores ± Chapa com furos sobre os quais são montados os

borbulhadores circulares ou retangulares (caps). Usado durante muitos anos nas colunas de destilação e de absorção.

± Equipamentos antigos ou reaproveitados.

l l d




Pratos valvulados ± Chapas com furos onde são montadas válvulas (chapas com

batentes que guiam e limitam sua abertura) cuja aberturavaria com o fluxo de vapor, de maneira a não permitir vazamentos de líquidos. Baixo custo e alto rendimento.

TORRES RECHEADAS



Contêm, ao invés de bandejas, seçõespreenchidas com elementos diversos(recheios) que promovem uma enorme superfí cie de contato líquido-vapor.

Com o desenvolvimento da tecnologia dosrecheios nos últimos anos as refinarias vêmsubstituindo seções com bandejas por leitos

recheados com a finalidade de reduzir aqueda de pressão e aumentar o rendimento do processo.

TORRES RECHEADAS



Caracterí sticas dos recheios:

± Apresentar grande superfí cie de interf ace entre líquido e vapor;

± Ser quimicamente inerte para os fluídosprocessados;

± Possuir boa resistência mecânica, a fim de evitar

quebras; ± Ser de baixo custo.

TORRES RECHEADAS



Os recheios são divididos em dois grupos: Estruturados: são montados em blocos formados

por estruturas de chapas, às vezes corrugadas e perfuradas, dobradas e montadas, encaixadas em

diferentes geometrias complexas. Feitos de materiaismetálicos e não-metálicos.

Randômicos: peças de diversas geometriascolocadas na seção a ser recheada de maneira

aleatória até que a seção esteja cheia. Feitos de materiais metálicos e não-metálicos (inclusive cerâmicos).

TORRES RECHEADAS



TORRES RECHEADAS



TORRES RECHEADAS



TORRES RECHEADAS



Suporte para recheios: telas, pratosperfurados etc., que permitem a troca de líquido e vapor com as seções inferiores.

TORRES RECHEADAS



Vantagens:as colunas recheadas operam commenor queda de pressão, o queimportante para operações à vácuo

as colunas recheadas apresentam

menor retenção de líquidos

as colunas recheadas, em funçãodo recheio ser feito de materiaiscerâmicos, trabalham emambientes mais agressivos

quimicamenteas colunas recheadas, de mesmodiâmetro, são mais baratas que ascolunas de pratos

Desvantagens:nas colunas recheadaspodem formarem-secaminhos preferenciais depassagem de líquido

as colunas de pratospodem operar com maiorcapacidade de carga semhaver risco de inundaçãoda coluna

as colunas de pratos sãolimpas com maiorfacilidade

TORRES COMBINADAS OU MISTAS



Possuem algumas seções com pratos e outras com recheios.

OUTROS INTERNOS



Distribuidores melhoram a distribuição do líquido sobre asbandejas ou recheio

Eliminador de névoa não permite a passagem de gotí culasde líquido em suspensão nas saídas de gás e vapor

Panela de retirada total tampos instalados no interior dastorres para a retirada total de líquido

Panela de retirada parcial canaletas ou rebaixos nos pratos e nas laterais da coluna. Parte do líquido é retirada, como produto ou para refluxo.

OUTROS INTERNOS



Chaminés instaladas em panelas de retirada total para passagem do vapor

Bocas de visita São bocais em torno de 20utilizados com o propósito de dar acesso ao

interior da torre para montagem e manutenção.

Outros acessórios bocais para instrumentos, drenos, vents, quebra-vórtices, saia de suportação,

chapas defletoras, chicanas vertedoras, coalescedores, serpentinas ou baionetas etc.

Apresentação do CursoC t úd



1. Tubulações e acessórios2. Válvulas3. Purgadores4. Bombas5. Compressores

6 F i d

7. Caldeiras8. Trocador de calor 9. Reatores10. Torres (colunas)11. Tanques e vasos de pressão

12 A it d

Conteúdo:

Equipamentos industriais

Equipamentos Industriais

Text of Equipamentos Industriais

FBF equipamentos Industriais

_Apostila[1]MANUTENÇAO DE MAQUINAS E EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS

CATÁLOGO - Tork Equipamentos Indústriais · 2014. 2. 25. · Equipamentos Industriais . Seleçáo de Amortecedores Selección de Amortiguadores / Selection of Shock Absorbers Cinco

MANUTENÇÃO DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS

APLICAÇÕES INDUSTRIAIS DE ROBÔS - web.fe.up.ptaml/maic_files/aplicacoes.pdf · 1 APLICAÇÕES INDUSTRIAIS DE ROBÔS ... 1.3 OPERAÇÕES DE MONTAGEM ...? equipamentos de fundição

EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS AMBIENTAIS E SERVIÇOS · a fabricação de máquinas e equipamentos industriais, desenvolve, projeta e fabrica, desde 1994, ... Engenharia, Projetos, Desenvolvimento

Estudo Modernização Planta Industria - Instalacao de Equipamentos Industriais Tcc

MONTEC Engenharia Ltda.files.montecengenharia.webnode.com/200000699-6f4e670485... · Montagem, Industriais. Manutenção, Projetos, Engenharia e ... Equipamentos Industriais. Nas

Equipamentos Industriais Ltda - aceacoplamentos.com.br · Equipamentos Industriais Ltda Av. Caíru, 200, Navegantes –Porto Alegre–RS. Fone /Fax: ... da contra-capa, figuras 3,

SÉRIE TECNOLOGIAS RELEVANTES CAPÍTULO 1 – EQUIPAMENTOS ... · equipamentos, mÁquinas e acessÓrios industriais nova sÉrie tecnologias relevantes da revista o papel 2017, um

ROLAMENTOS PARA BOMBAS INDUSTRIAIS - nsk.com.brnsk.com.br/upload/file/B32.pdf · parte dos fabricantes de equipamentos industriais. Escritório NSK – SP - Brasil. 4 ... Montagem

Inspeção de Equipamentos Industriais - FBTS · A inspeção periódica fornece informações importantes para a avaliação de equipamentos, evitando paradas não programadas e

Apresentação do PowerPoint - Cloud Object Storage ... · de máquinas e equipamentos industriais, bem como das haste de cilindros ... equipamentos industriais são os sensores:

protótipo de um sistema para supervisão de equipamentos industriais

Folheto equipamentos industriais 2015 ca

Soluções impecáveis na produção e instalação de ...… · Equipamentos Industriais Soluções impecáveis na produção e instalação de equipamentos industriais. Equipamentos

SOLUÇÕES EM EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS - …fixture.ind.br/resources/APRESENTACAO FIXTURE.pdf · SOLUÇÕES EM EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS. ... Nossa missão é desenvolver equipamentos

Smar Equipamentos Industriais Ltda. Apresenta: © 2004 Copyright Smar Equipamentos Industriais Ltda

Montagem e Inspeção de Equipamentos Industriais

Catálogo JEMP Equipamentos Industriais

2.Equipamentos Industriais 1

Montagem e Inspeção de Equipamentos Industriais- Aula 10

UNIDADE DE PRESTAÇÃO DE SERVIÇOS NO SECTOR DE · PDF fileFornecimento e montagem de materiais e equipamentos industriais ... Formação incêndios industriais; Espaços Confinados;

REVESTIMENTOS PARA METAL - cin-ics.com · estruturas metÁlicas, mÁquinas e equipamentos industriais, mÁquinas agrÍcolas, equipamentos para construÇÃo civil e obras pÚblicas,

Catalogo de Equipamentos Industriais

Redes e Protocolos Industriais - profbrunopedroso.webnode.com · Protocolo ETHERNET Redes e Protocolos Industriais Necessidade de conectar mais equipamentos na rede; Estudos foram

Equipamentos Elétricos Industriais

Smar Equipamentos Industriais Ltda. Apresenta: © 2003 Copyright Smar Equipamentos Industriais Ltda

04 - Equipamentos Industriais

Apostila equipamentos elétricos-industriais--rev_abril20141

Documents

Equipamentos Industriais

Text of Equipamentos Industriais