Click here to load reader

Fornos Sarkis

  • View
    231

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Fornos Sarkis

Text of Fornos Sarkis

  • Fornos

    1. Introduo: Na industria de petrleo e petroqumica, em diversas fases de seu processamento, o produto que est sendo processado precisa ser aquecido antes de entrar na torre ou reator. Os equipamentos que fazem este aquecimento, tem os mais variados nomes, entre eles os mais conhecidos so os seguintes: forno, retorta, aquecedor, fornalha, aquecedor de chama direita, etc. Os fornos so projetados para o aquecimento de uma determinada carga, atravs de chama direta ou indireta, pela queima de combustvel nos maaricos e aquecimento da carga ou produto, que passa internamente nos tubos. Em refinarias de petrleo constituem um conjunto importante de equipamentos com tipos dos mais variados. Na maioria dos casos tais equipamentos se constituem crticos para a campanha das unidades operacionais e em funo deles so estabelecidas as paradas das mesmas , de acordo com uma programao pr estabelecida ou em emergncia.

    2. Tipos e Descrio:

    2.1. Tipos H trs tipos principais de fornos, classificados segundo a posio dos tubos da serpentina de aquecimento.

    - Horizontais - Verticais - Mistos

    2.1.1 - No tipo horizontal so considerados os fornos em que os tubos da

    serpentina para o aquecimento da carga tanto da seo de radiao como da seo de conveco so distribudos horizontalmente:

    2.1.2 Os fornos do tipo vertical so aqueles em que os tubos de serpentina de aquecimento tanto da seo da radiao como da seo de conveno so dispostos verticalmente. A fig. 11.66 apresenta um forno deste tipo, e que so utilizados na unidade destilao atmosfrica.

  • 2.1.3 O tipo misto aquele em que os tubos de serpentina de aquecimento da seo de radiao so verticais e da seo de conveco so horizontais. Apresentamos na fig.11.67 esquemtica de um forno classificado segundo este tipo As serpentinas de aquecimento da seo de conveco nem sempre so utilizadas para aquecimento de hidrocarbonetos, muitas vezes so utilizadas como gerador de vapor, a fim de ser utilizado na prpria unidade.

    2.2 Descrio Os fornos consistem de uma serpentina de tubos que colocada dentro de uma caixa ou cmara onde h combusto, a fim de aquecer o produto, que passa internamente nos tubos. A serpentina poder ser um tubo continuo, ou constituda de uma serie de tubos interligados entre si na sua extremidade, por meio de cabeotes, curvas de retorno, ou coletores. Os tubos podero estar dispostos internamente na fornalha em forma helicoidal, vertical ou horizontal. Em qualquer caso devero estar convenientemente suportados, em funo da sua disposio, comprimento, dimetro e condies operacionais. A caixa onde h a combusto, ou simplesmente fornalha, dever ser adequada para altas temperaturas, pois nela haver o desenvolvimento de calor proporcionando pela queima do combustvel. Assim sendo, as paredes da fornalha devero ter alta resistncia ao calor, e normal-mente so construdas em tijolos refratrios, contidos por uma estrutura metlica. O calor desenvolvido na cmara de combusto proveniente de maaricos ou queimadores que podero ser alimentados por leo ou gs combustvel. A quantidade de calor fornecida pelos maaricos e a vazo do produto internamente nos tubos so rigidamente controlados atravs de instrumentos, tendo em vista as condies operacionais de presso e temperatura. A cmara de combusto esta normalmente conectada a chamin, por onde se faz a exausto dos gases. Essa conexo poder ser feita atravs do corpo do forno, ou por meio de dutos , areos ou enterrados. Os fornos se compem basicamente de trs partes:

    - serpentina de aquecimento - fornalha - chamin

    2.2.1- serpentina de aquecimento A funo da serpentina transportar os hidrocarbonetos a serem aquecidos e constitui-se de vrios tubos interligados entre si por meio de conexes das mais variadas. Estas

  • conexes so de diversas formas e so conhecidas mais comumente como cabeotes. Vide fig.11.68 e 11.69 Os cabeotes podero ser do tipo mandrilado ou soldado, havendo outros tipos de menor uso, com as extremidades flangeadas e parafusadas. Na fig. 11.70 apresentamos alguns tipos de cabeotes intermedirios e terminais. Dependendo da finalidade do forno, a serpentina poder ser classificada segundo a transmisso de calor, em duas partes: 1. conveco 2. radiao A seo de radiao a parte onde se efetuam a combusto e as superfcies dos tubos ficam expostas as calor radiante das chamas. Nesta seo, o forno possui espao suficiente para que o ar se misture com o combustvel e se queima completamente ( tambm chamada de cmara de combusto ). No interior dos tubos circula o fluido a ser aquecido, o qual remove uma grande quantidade de calor dos gases de combusto, antes mesmo de passarem para a seo de conveco. Os tubos so geralmente colocados diante de paredes refratrias que envolvem o forno.

  • A seo de conveco situa-se em regio afastada dos maaricos, no recebendo o calor de radiao das chamas. Os gases de combusto que passam da seo de radiao para a conveco possuem temperatura elevada, sendo, portanto capazes de ceder calor aos tubos dessa seo por conveco e conduo. Para facilitar a transmisso de calor, os

  • tubos da seo de conveco possuem grande quantidade de pinos e aletas, a fim de aumentar sua superfcie de troca de calor e seu rendimento. Considerando-se o numero de entrada e sada de produtos nas duas sees, o forno poder ter um ou mais passos. A identificao de qualquer tubo poder ser feita atravs da indicao da seo e da combinao de uma letra, que representa o passa com o numero do tubo. Assim sendo, s existe um tubo da radiao com a identificao a 3 por exemplo. ( vide fig. 11.68 e 11.69 ). 2.2.2 Fornalha A fornalha constituda das seguintes partes: -estrutura -refratrios -equipamentos auxiliares Fazem parte da estrutura todos os componentes necessrios para a sustentao das serpentinas e refratrios, alm da parte estrutural propriamente dito ou arcabouo do forno. Toda parte do forno, em contato com os gases a alta temperatura e que no deve trocar calor com qualquer meio, normalmente revestida com material refratrio ou isolamento trmico. Assim sendo, parte do fundo do forno, paredes laterais e abbada so revestidos com tijolos refratrios. Em outras partes onde a temperatura menor, como nas chamins e nos dutos de gases, o revestimento interno feito com argamassa refratria. Os principais equipamentos auxiliares de uma fornalha, so os queimadores ou maaricos. Alm deles, consideramos com equipamentos auxiliares os pr-aquecedores de ar , ventoinhas ou ventiladores, sopradores de fuligem, abafadores, instrumentos de controle de chama, poos e pares termo-eltricos , medidores de tiragem , manmetros , etc. A chamin situada juzante da seo de conveco , possui duas finalidades: a primeira descarregar os gases de combusto para atmosfera onde possam ser rapidamente diludos e ,a segunda , provocar a tiragem necessria a boa operao do forno. As chamins podero ser classificadas, segundo o material em trs:

    1. de tijolos 2. de concretos 3. de ao

    A escolha do material, tamanho e localizao das chamins de fumaa variam muito e depende tanto da unidade em que vo operar, como das premissas estabelecidas em

  • funo do custo do projeto. As chamins de fumaa podem ser projetadas para operarem com tiragem natural, ou com tiragem ( forada e/ou induzida ) mecnica. A eficincia de um forno ou caldeira, depende grandemente do escoamento dos gases de combusto para a atmosfera, bem como o suprimento do ar para a combusto, o que provoca a conveco dos gases atravs da chamin. Sendo assim, a tiragem natural ser tanto maior quanto maior for essa diferena de presso. Entre os fatores que afetam a tiragem enumeramos: 1 - temperatura dos gases na entrada da chamin, pois quanto mais quente os gases menor a densidade, e, portanto, maior ser diferena de densidade em relao a do ar. 2 - perde de temperatura dos gases dentro da chamin , devido a transmisso de calor para a atmosfera. 3 - perde de carga devido ao atrito dos gases contra obstculos, paredes e dimetros da chamin. 4- altura da chamin, pois quanto mais alta maior a diferena de peso da coluna de ara e dos gases at o topo da chamin. Teoricamente, a tiragem representada pela frmula.

    T = H ( ya yb )

    Onde: T = tiragem H= altura da chamin ya= densidade do ar yb= densidade do gs Quando a diferena de presso no suficiente para proporcionar uma tiragem satisfatria, costuma-se colocar ventiladores, da, denominamos de tiragem mecnica. Dependendo da posio dos ventiladores, teremos tiragem forada ou induzida. Se o ventila-dor colocado no duto de ar para os maaricos a tiragem ser forada. Se colocado no duto de gases de combusto, a tiragem ser induzida. Caso a diferena de presso seja proporcionada somente pelos fatores enunciados na frmula, teremos tiragem natural. 3 Queimadores

  • Os queimadores so os acessrios dos fornos onde se efetua a queima do combustvel, necessrio ao aquecimento da carga. Os queimadores comumente usados em refinaria so do tipo combinado, isto , podem queimar leo combustvel , gs combustvel ou ambos simultaneamente.

    3.1 Bloco Refratrio um conjunto de tijolos refratrios de forma circular, atravs do qual a chama se projeta para o interior da cmara de combusto. Na fig.11.71 , apresentamos um corte de queimador do tipo combinado, e os vrios tipos de maaricos: -maaricos a gs -maarico a leo -piloto

    3.2.1 Maarico a Gs H dois tipos de maaricos a gs. Os que trabalham com ar primrio e secundrio e os que trabalham semente com ar secundrio. O primeiro tipo semelhante aos bicos de gs de fogo e so similares aos pilotos que sero descritos no sub-item 3.2.2. O segundo tipo, que trabalha somente com ar secundrio, possui algumas vantagens sobre o anterior, por ser mais simples e ter maior preciso na ajustagem da quantidade de ar. Neste maarico o controle da queima feito somente pela regulagem da quantidade de ar, secunda-rio. Conforme pode ser visto na fig.11.71, existe 4 bicos de gs. Cada dois bicos so conectados a um coletor em forma de meia lua, e que por sua vez esto dispostos simetricamente, em relao ao eixo do queimador. Na parte inferior do coletor existe duas conexes rosqueadas,de uma polegada. Uma delas est tampada e a outra serve para a conexo da tubulao de gs. O gs aps se difundir pelo coletor, sai por dois orifcios onde esto rosqueados os tubos de gs. Na extremidade do tubo de gs, est rosqueado o bico de gs, que possui um rasgo e vrios orifcios, por onde sai gs para queima. Os orifcios do bico de gs so muito importantes, pois alem da regulagem a quantidade de gs, orientam o mesmo num determinado sentido. Como o bico de gs rosqueado ao tubo de gs, sua ajustagem com relao ao eixo do queimador no fcil, contudo dever ser feita com preciso, a fim de evitar incidncia de chama contra os blocos refratrios.

  • Figura 11.71

    01 fundo de forno 02 bico do piloto 03 bico de gs 04 camisa de reforo 05 bandagem reguladora 06 entrada de ar secundrio 07 tubo de gs 08 coletor de gs 09 entrada de gs combustvel 10 contra piloto 11 arruela de controle de ar 12 contra-porca 13 entrada do piloto de gs 14 regulador de ar cnico 15 coletor desmontvel

  • Os maaricos de gs so facilmente removveis para limpeza e inspeo. Para tal so fixados na parte inferior do queimador, por meio de duas braadeiras, com parafusos e porcas hexagonais.

  • Para que se faa a queima do gs, necessrio uma determinada quantidade de ar. Neste caso, o ar entra por aberturas ou janelas situadas na parte lateral do queimador A fim de que a queima seja completa, necessrio regular a quantidade de ar, de tal forma que exista um pequeno excesso. Essa regulagem feita por meio de uma bandagem reguladora, que est sobreposta as janelas de entrada de ar, e podem deslizar sobre a mesma e at obstruir a entrada de ar. Nessa bandagem existe um sistema de molas em espiral, a fim de acomodar as chapas face as expanses e contraes e prevenir engripamentos da mesma. 3.2.2 - Piloto Os pilotos so maaricos que funcionam a gs , tem baixa capacidade e presso (1 a 5 psi ), e servem para facilitar e melhorar a operao de acender os maaricos que trabalham com leo de a ha viscosidade. Em operao, o gs vem pelo anel de gs e entra numa vlvula macho, que regula manualmente a entrada de gs. (vide fig 11.74). A seguir o gs entra no piloto por uma conexo rosqueda e passa por um orifcio (1/16 dimetro) que produz um jato de gs. Este orifcio adequado para cada capacidade e presso de gs (vide fig. 11.71 ).

    O ar entra pelo regulador de ar primrio por meio de aberturas regulveis. A regulagem feita por meio de uma arruela rosqueada, que a medida que se aproxima mais ou menos das janelas de entrada de ar primrio, aumenta ou diminui a abertura das mesmas. Aps a regulagem da entrada de ara primrio, a arruela reguladora travada na posio por meio de uma contra porca. Em seguida o ar entra na cmara de mistura, onde sofre um turbilhonamento e sua velocidade, homogeneza-se. Essa restrio um tubo venturi e acha-se localizado internamente no corpo do piloto. Aps a restrio, a mistura ar-gs, sofre uma expanso e passa internamente no tubo de mistura e sai pelo bico do piloto. Esse bico possui orifcios que orientam a mistura ar-gs, p,ara a parte central do queimador.

  • Para queima completa existe a entrada de ar secundrio, conforme j descrito no sub-item 3.2.1, anteriormente. O piloto fixado a parte inferior do maarico, atravs de um flange, com dois estojos e porcas. Tal dispositivo permite fcil retirada em operao, para limpeza e manuteno. 3.2.3- Maarico a leo Os maaricos a leo tem como finalidade queimar o combustvel liquido, para fornecer calor a carga do forno que passa internamente na serpentina. Essa queima deve ser completa e homognea. Para que isso se realize, os maaricos so projetados de tal forma que o combustvel ao sair do maarico, est atomizado ou finamente dividido.

    Em operao, o leo vem por um anel de leo, passa uma vlvula de controle e vai para o maarico ( vide fig. 11.73 e 11.74 ). No maarico, o leo entra numa das conexes do coletor desmontvel. Esse coletor possui duas entradas, uma de leo e outra de vapor. ( vide fig 11.72 ). A seguir , passa pela parte in-terna da caneta , at o bico de atomizao. O vapor , ar ou gs, usado para atomizao, entra pela segunda conexo do coletor desmontvel, que simtrica a entrado de leo. Aps passar pelo espao compreendido entre o tubo interno e o tubo externo, o vapor passa por orifcios perifricos de bico de atomizao.

  • Assim, no bico de atomizao o leo sai pelo orifcio central e o vapor pelos orifcios perifricos, provocando um turbilhonamento na cmara de atomizao. Essa turbulncia proporciona uma completa emulsificao do leo combustvel pelo vapor e essa mistura

  • passa por uma restrio da cmara de atomizao, que aumenta sua velocidade,e a seguir sai pelos orifcios da boca do maarico. Pela simples mudana do bico do maarico, usando-se ngulos e dimenses variveis de orifcios, pode-se obter formas e tamanhos de chamas diferentes. Dependendo do tipo de leo combustvel utilizado para a queima, temos maior ou menor acmulo de incrustaes ou sujeira em sua passagem. Para a limpeza tento da parte de vapor como da parte de leo, os maaricos podem ser desmontveis facilmente com o forno em operao. Os orifcios dos bicos dos maaricos so uma das partes que sofrem mais desgastes e devem ser calibrados todas s vezes em h retirada dos maaricos, pois seu dimetro no tem tolerncia. Para a queima do combustvel, necessrio ar, esse ar entra atravs de janelas existentes na parte tronco cnica do maarico. A abertura das janelas regulada pelo regulador de ar cnico. 3.3 Sistema de Alimentao dos Maaricos

    constitudo de tubulaes, bombas , vlvulas e vasos dos combustveis, leo e gs e do vapor de atomizao. As presses de alimentao, tanto do leo combustvel como gs combustvel devem ser constantes e no sujeitas a flutuaes. Bombas rotativas e centrifugas so as que melhores prestam ao bombeamento do leo combustvel. Algumas instalaes so projetadas com bombas alternativas , mas so providas de vasos de pulmo , que atenuam sensivelmente as pulsaes. Para a operao dos maaricos tipo combinado, isto , que operam com gs e leo, possumos trs sistemas de alimentao: -sistema de leo combustvel -sistema de vapor -sistema de gs Os maaricos quando alimentados com leo necessitam de vapor para a sua atomizao. O leo distribudo por meio de um anel, conforme desenho esquemtico da fig. 11.73. A fig.11.74 apresenta os detalhes de alimentao para um maarico. As tubulaes de 1/2 , 1 e 3/8, so rosqueadas as conexes do maarico propriamente dito; e j apresentada nas figuras 11.69/70 e 71. 4 Operao com Maarico de Gs e leo :

  • 4 Procedimento para Acender Queimadores com Combusto a Gs:

    O procedimento abaixo aplicvel a todo o tipo de maarico, com exceo daqueles que so equipados com piloto. a-) verificar se as vlvulas do anel distribuidor esto fechadas b-) certificar-se de que todas as vlvulas individuais de cada queimador esto fechadas c-) drenar o sistema de distribuio de gs d-) fechar o controlador de ar primeiro e abrir o ar secundrio e-) usar o vapor de purga da cmera de combusto, durante 15 a 20 minutos

    f-) abrir vlvulas de admisso de gs para o anel de distribuio e verificar a presso do sistema. A presso mnima necessria para o anel funo da composio e a mxima no anel quando sob controle 1,6 kg/cm

    g-) introduzir a tocha acesa atravs da entrada de ar secundrio do maarico, de modo que a chama queime da boca do queimador. ( obs hoje j existem sistemas de acendimento automtico para esse tipo de operao ).

    h-) abrir lentamente a vlvula individual do queimador ate se observar uma queima estvel.

    i-) acender os demais queimadores , seguindo o mesmo procedimento.

    5 Operao com Maaricos a Gs

    Uma vez os queimadores individuais terem sido acesos e sendo controlados pelas vlvulas individuais dos mesmos, as condies das chamas devem ser observadas e ajustadas. Proceder da forma abaixo: a-) abrir lentamente o controlador de ar primrio e fechar o ar secundrio , ate obter-se chama clara , brilhante e cor azul clara b-) ajustar a vazo de gs para cada maarico de forma a procurar igualar as presses de distribuio. c-) para encurtar a chama , aumentar o ar primrio e diminuir o ar secundrio. d-) para aumentar a chama, diminuir o ar primrio e aumentar o secundrio.

  • 4.4 Procedimento para Apagar os Queimadores

    a-) verificar o aquecimento do leo combustvel e controlar a temperatura, de forma que possa ter uma viscosidade mxima permitida para uma boa atomizao. Dependendo do tipo de combustvel, a temperatura requerida varia de 70 a 120C . O baixo aquecimento poder tambm provocar gotejamento. Quanto ao vapor, os requisitos mnimos so: vapor saturado seco 100 psig mnimo no queimador. A presso do distribuidor deve ser constante, e o sistema equipado com purgadores de capacidade resultar num chama fuliginosa.

    b-) fechar todas as vlvulas individuais dos maaricos , inclusive a de vapor de atomizao.

    c-) se o forno possui tiragem mecnica ( forada ou induzida ) , colocada em funcionamento com baixa capacidade

    d-) iniciar a circulao de leo combustvel atravs do anel de distribuio e-) iniciar o envio de vapor ao anel, drenando-o f-) fazer a purga na cmara de combusto com vapor durante 15 a 20 minutos g-) injetar vapor na linha de leo combustvel , para limpeza e aquecimento h-) abrir vapor de atomizao para aquecimento da linha aos queimadores i-) abrir os reguladores de ar secundrio e fechar o de ar primrio j-) quando os sistemas de alimentao de leo e vapor estiverem limpos e aquecidos, fechar a vlvulas de vapor e a de atomizao at sair uma pequeno jato de vapor l-) colocar a tocha atravs da portinhola de modo que a chama fique prxima ao jato de vapor ( j existem sistemas para acendimento automtico ). m-) abrir rapidamente a vlvula de leo combustvel, aproximadamente e fech-la imediatamente a fim de expulsar o leo frio . Em seguida, abri-la vagarosamente at que o leo entre em ignio. Se no acender, fechar a vlvula reguladora e verificar a causa que pode ser: -aquecimento baixo de leo -tocha apagada ( sistema de ignio ) -vapor de atomizao -presena de gua no leo n-) aps o leo entrar em ignio , ajustar o leo , vapor e o ar , a fim de obter-se uma chama viva e uniforme o-) acender os demais queimadores , usando o mesmo procedimento p-) depois que todos os maaricos estiverem acesos, uniformizar as chamas

  • 4.5 Requisito para Uma boa Combusto

    a-) a chama deve ser brilhante , lmpida e de cor amarela-laranjada b-) seu comprimento no deve exceder a 2/3 da distncia do forno abboda. Sob nenhuma hiptese deve-se permitir que a chama incide na abboda. c-) a chama deve ser compacta e no tocar nos tubos d-) evitar o aparecimento de centelhas na pinta da chama. Atomizao imprpria, geralmente resulta em pequenas gotas de leo, inflamando-se atravs da chama com incidncias nos tubos e cone. A temperatura excessiva e substncias corrosivas dessas gotas resultaro em rpida deteriorao do com e tubos. e-) no deve possuir regies escuras o corpo da chama , de vez que evidencia a existncia de fuligem , que , possivelmente depositar nas partes superiores dos tubos, e , conseqentemente abaixar a transferncia de calor nesses locais. 5 - Medidores de Temperatura Para medir a temperatura de carga, ou do produto que passa internamente nas serpentinas de aquecimento, so colocados na entrada e na sada forno pares.termo-eltricos. Tais pares so colocados internamente num poo de ao inoxidvel, e no esto em contato direto com produto. Essa temperatura deve ser controlado com preciso, pois pequenas variaes podem afetar o rendimento operacional da unidade. Alm da temperatura da carga, deve ser medido tambm a temperatura da parede dos tubos do forno. Considerando-se que poder haver queima irregular da chama dos maaricos, e que elas podem ser distorcidas e incidirem sobre a parede dos tubos , coloca-se pares termo-eltricos nos pontos de maior temperatura, a fim de ser controlada a temperatura da parede do tubo. Da mesma forma que na medida da temperatura da carga, tais pares termo-eltricos ou SKIN-POINTS, so colocados internamente em poos, que so por sua vez soldados superfcie ex-terna da parede do tubo do forno. Tais pares termo-eltricos so necessrios para controle de temperatura da parede do tubo em condies normais, e sua necessidade aumenta com o tempo de campanha da unidade, pois a medida que aumenta o numero de horas de operao aumenta tambm as incrustaes interna-mente e externamente nos tubos. Essas incrustaes atuam como isolamento trmico e para manter-se a mesma temperatura de carga, necessitamos de maior quantidade de calor, com o conseqente aumento de temperatura da parede dos tubos, ou mesmo superaquecimento.

  • O coque e a formao de sais internamente nos tubos, so os produtos que mais freqentemente encontramos como incrustaes nas paredes internas dos tubos. Ao passo que externamente pode haver incrustaes de leo combustvel e cinzas. Convm lembrar que uma vez iniciada a formao de coque internamente nos tubos, sua espessura aumenta rapidamente, pois, o coque atua como uma barreira para a transferncia de calor, necessitando de maior quantidade de calor para se manter a temperatura da carga. Neste caso, a temperatura do tubo tambm aumenta. Tendo em vista que, quanto maior a temperatura da parede do tubo, maior a formao de coque internamente , entramos num ciclo vicioso, chegando a temperaturas criticas de operao do material com o conseqente rompimento do tubo. 6 Materiais : 6.1 Metlicos Os materiais metlicos utilizados na fabricao dos fornos variam desde ferro fundido comum ate os aos inoxidveis especiais , passando atravs de toda a gama de aos carbono e aos ligas. 6.1.1 - Consideraes Gerais o ao a liga de ferro-carbono contendo geralmente 0,008 % at 2,0 % de carbono, alm de certos elementos residuais resultantes dos processos de fabricao. Desta forma o teor de 2% de carbono que separa o ao de ferro fundido, o limite superior dos aos e o limite inferior dos ferros fundidos. As propriedades mecnicas dos aos variam grandemente em funo dos elementos de liga. Alm disso, outros fatores influenciam em suas propriedades como, por exemplo, a deformao a frio , temperatura, o tempo, a velocidade de resfriamento. Para o primeiro caso , isto , com relao aos elementos de liga, de um maneira geral podemos considerar: A medida que o teor de carbono cresce , aumentam os valores representativos da resistncia mecnica, isto , o limite de escoamento , o limite de resistncia a trao e dureza, ao passo que caem os valores relativos a dutilidade , como alongamento, estrico e resilincia . No caso especifico de materiais empregados nos fornos , a utilizao de aos liga e aos inoxidveis so necessrios a fim de melhorar uma das seguintes propriedades:

  • -aumentar a resistncia ao calor -conferir resistncia a corroso -aumentar a dureza e a resistncia mecnica -aumentara resistncia ao desgaste Entre os elementos de liga que so introduzidos intencionalmente nos aos a fim de melhorar determinadas propriedades, podemos citar:

  • Cromo ( Cr ): aumentar a resistncia a corroso e a oxidao. Aumentar a dureza. Melhorar a resistncia a altas temperaturas. Resiste ao desgastes com alto carbono.

    Molibidnio ( Mo ): diminui a fragilidade. Eleva a dureza a quente, a resistncia a quente e a fluncia. Melhora a resistncia a corroso dos aos inoxidveis. Melhora a resistncia a abra-so.

    Nquel ( Ni ): aumenta a tenacidade. Torna austentica as ligas Fe e Cr. Melhora a resistncia a altas temperaturas.

    Entre outros fatores que podem afetar a resistncia ou as propriedades mecnicas dos aos podemos considerar ainda:

    1) deformao a frio Os tubos dos fornos quando mandrilados aos cabeotes sofrem deformao bem pronunciadas que afeta, as propriedades mecnicas do tubo naquela regio. No caso especifico aumenta a resistncia a trao, e a suscetibilidade a corroso.

    2) temperatura Os materiais se aquecidos acima de determinadas temperaturas( 740 para ao carbono ) modificam a estrutura metalografica do material. Essa modificao implicara provavelmente nu-ma modificao das propriedades mecnicas do mesmo. Essa modificao ser mais acentuada quanto maior for a temperatura.

    3) tempo A permanncia a temperatura muito alta faz com que o material metlico sofra modificaes metalogrficas sensveis, modificando as propriedades fsicas. Assim , a resistncia a ruptura cai com o tempo. Determinados aos inoxidveis tornam-se extremamente frgeis. Os tubos dos fornos sofrem fluncia, isto , deformao plstica, que depende tambm da temperatura e presso. A formao de abaulamento e laranjas em tubos de fornos , so causados pela existncia conjunta desses dois fatores ( temperatura e presso ).

    4) Velocidade de resfriamento Determinados aos, quando aquecidos acima da temperatura critica ( 740C para o ao carbono ), se resfriado rapidamente com gua ou mesmo o ar, sofrem grande endurecimento, acarretando muitas vezes trincas. o caso especifico dos aos liga ao

  • cromo e aos com alto carbono. Este fato particularmente perigoso no caso de incndios em fornos. Por outro lado, os aos inoxidveis austenticos ( 18 8% CrNi 25 20 CR Ni ), quando submetidos ao mesmo procedimento tornam-se extremamente duteis. Portanto teremos resultado antagnicos para os aos inoxidveis austenticos quando submetidos a resfriamento bruscos. 6.1.2 Usos As serpentinas de aquecimento, dependendo das condies operacionais, podem se ao de carbono, ao liga cromo ou ao inoxidvel. Os tubos das serpentinas da conveco normalmente so com pinos ou aletas , e o material ao carbono , pois operam a temperatura relativamente baixa. Este material poder ser mais nobre ou em ao liga , dependendo da agressividade do meio internamente nos tubos. J o material dos tubos das serpentinas da radiao podem variar desde o ao carbono , at o inoxidvel 25 20% Cr Ni, passando por toda a gama intermediria de aos liga. As especificaes dos materiais aplicados numa industria so fixados normalmente pela ASTM ( American Society Testing and Materials ). Esta especificao estabelece as propriedades fsicas, qumicas, bem como exigncias de testes, inspeo , ensaios especiais e certas dimenses e tolerncias. O material mais comumente utilizado na especificao dos tubos da radiao o ao liga com 5 a 6% de cromo , e 0,5% Mo . Essa especificao, segundo a ASTM , A-335 grade P-22. A fornalha , com j foi dito anteriormente , constituda da estrutura de sustentao da serpentina , a estrutura externa , refratrios e equipamentos auxiliares. A estrutura de sustentao das serpentinas normalmente est submetida a alta temperatura e no troca calor com nenhum meio. Os aos empregados para essa finalidade chama-se aos refratrios e os mais comumente usados so o AISI 310 ( 25 20% Cr Ni )e AISI (25 12% Cr Ni ). Costuma-se revestir essas peas com argamassa refrataria, a fim de protege-las contra corroso por lata temperatura. A estrutura de sustentao das serpentinas, esto fixadas ou suportadas pela estrutura externa do forno ou arcabouo do forno. Essa estrutura constituda de perfis de ao carbono. Algumas partes como portas de inspeo portas visita, etc. so fabricadas em ferro fundido. As partes acima descritas no podem estar expostas ao calor da cmara de combusto. Assim sendo, para sua proteo , utiliza-se material refratrio. 6.2 No Metlicos

  • Da mesma forma que os materiais metlicos, os no metlicos variam dentro de uma grande faixa, em funo das condies operacionais a que sero submetidos. Os materiais no metlicos tambm so regidos por especificaes estabelecidas pela ASTM. Entre as propriedades dos tijolos refratrios que devem ser controlados , citamos: -ponto de fuso -composio -deformao -trincamento quando reaquecido -porosidade -peso especifico Para o caso especifico dos tijolos refratrios fabricados no Brasil , existem certas propriedades que ainda no foram alcanadas pelos fabricantes, contudo tem sido utilizados com sucesso. Os principais componentes de um tijolo refratrio so s slica e a alumina , contendo em torno de 54 a 42% respectivamente. Apresentamos a seguir , um corte tpico de uma parede do forno . figura 11.75. Os tijolos refratrios recebem a maior quantidade de calor, e esto algumas vezes diretamente em contato com a chama. A seguir vem uma camada de isolamento trmico, que tem melhores propriedades isolantes que os tijolos. O calor passa com mais dificuldade pelo isolamento trmico do que pelo tijolo refratrio, enquanto que esse ultimo tem maior resistncia mecnica. Externamente, existe a chapa de ao da estrutura, que tem finalidade de conter e suportar as pa redes refratarias e isolamento. Entre os materiais utilizados como isolamento trmico citamos a l de vidro, l de rocha, magnsia, asbestos, plsticos, etc.

  • 6.2.1 Usos Os tijolos refratrios so utilizados normalmente nas paredes, teto ou abboda e ao redor das bocas de visita e inspeo e nos queimadores. Dependendo de sua finalidade, eles devero ser mais ou menos resistentes ao desgaste. No fundo do piso do forno, internamente na chamin, dutos de ar quente e gases, (revestimentos de suportes), normalmente se utiliza argamassa ou concreto refratrio. Para a fixao dessa argamassa, existe uma malha de ao ou grampos soldados na chaparia externa, que proporciona a sua ancoragem. 7 - Testes e Nomenclatura de Fornos: Todas as vezes que um forno for aberto para limpeza ou manuteno e inspeo, deve-se efetuar-se testes de presso. Os testes normalmente so feitos com gua, isto , hidrosttico , podendo ser feito tambm com leo. Deve-se evitar a execuo de testes com ar, faz-se a sua periculosidade, enquanto que os testes com vapor so impraticveis devido a dificuldade de verificao de vazamento.

  • Os testes tem dupla finalidade: -a primeira verificar possveis vazamento que acarretaro incndios quando da entrada do forno em operao. -em segundo lugar ele constitui-se num procedimento de inspeo que indicar possveis pontos fracos que passaram despercebidos na inspeo visual. Se houver alguma parte de serpentina com baixa resistncia , poder apresentar um pequeno vazamento, ou mesmo um rompimento violento. Os testes dos tubos do forno podero ser executados com a presso 1,5 vezes a presso de operao. Contudo esse teste aplicvel somente para verificao de vazamento atravs das se desde assentamento dos plugues. O teste recomendado quando h reparos na mandrilagem ou substituio de tubos, deve ser 1,5 vezes a mxima presso de operao, ou presso de abertura de vlvula de segurana que protege o sistema. Essa presso de teste normalmente estabelecidos pelo fabricante do forno, e acha-se nos certificados e desenhos fornecidos pelo projetista. Por ocasio dos teste, deve-se tomar particular cuidado com sedes de assentamento dos plugues, mandrilagens, soldas recentemente executadas. Raramente constata-se vazamento atravs do corpo dos cabeotes, contudo um ponto que deve ser inspecionado por ocasio do teste. Os testes so executados pela manuteno e assistidos pela operao e inspeo, para a aprovarem ou no. Quaisquer reparos que seja necessrios executar no forno, devero ser recomendadas pela inspeo para a manuteno, com conhecimento da operao. Os vazamentos existentes atravs da sede assentamento do plugues e pela mandrilagem devero ser sanados ou no , dependendo dos seguintes fatores: -temperatura e presso de operao -tipo de carga -tamanho do vazamento em alguns casos no se admite quaisquer vazamento, pois so fontes de incndio em potencial. Qualquer vazamento atravs de juntas soldadas ou pelo corpo de cabeotes no admitido,e dever ser sanado de acordo com uma tcnica e padres apropriados da engenharia de soldagem. -nomenclatura de forno:

  • 1- Fornos 1.1 Horizontal 1.2 - vertical

    2 Chamin 2.1 caixa de fumaa 3 seco 3.1 conveco

    3.2 radiao 4 cmara de combusto 4.1 piso

    4.2 paredes 4.3 abboda

    5 caixa de combusto 6 dutos 7 tubos 7.1 simples 7.2 com pinos 7.3 com aletas 8 cabeotes 8.1 corpo

    a) curva de retorno b) ligao terminal c) ligao de canto

    8.2 plugue 8.3 travessa 8.4 parafuso 9 cone de radiao 9.1 bico

    a) laminadas a .1 grampos a . 2 cunhas b) fundidas c) anel

    d) tirantes

    d . 1 suporte de fixao d . 2 luva

  • d . 3 corpo de tirante d . 4 estribo d . 5 arruela biselada 10 camisa de conveco 10.1 chapas

    a) chicana b) corpo cilndrico

    11 chicana de ar frio 12 espelho 13 queimadores 13.1 caixa de ar 13.2 bloco de maarico 13.3 maaricos

    a) leo a . 1 tubo interno ( caneta ) a . 2 atomizador a . 3 bico a . 4 cmara de atomizao a . 5 tubo externo a . 6 vlvula de limpeza

    b) gs b . 1 tubo venturi b . 2 t terminal b . 3 niple b . 4 bico

    13.4 regulador de ar

    a) primrio b) secundrio

    14 posicionadores dos tubos 14.1 placas

    a) sustentao b) fixao

    14.2 cruzetas 14.3 grampos 15 refratrios 15.1 tijolos 15.2 blocos 15.3 argamassa 16 isolamento

  • 16.1 manta 16.2 argamassa 17 abafador 17.1 dutos 17.2 chamin 18 porta de visita 19 janela de inspeo 20 poo dos tubos 20.1 grampo retentor

    Fornosf-) abrir vlvulas de admisso de gs para o anel de distribuio e verificar a presso do sistema. A presso mnima necessria para o anel funo da composio e a mxima no anel quando sob controle 1,6 kg/cmg-) introduzir a tocha acesa atravs da entrada de ar secundrio do maarico, de modo que a chama queime da boca do queimador. ( obs hoje j existem sistemas de acendimento automtico para esse tipo de operao ).h-) abrir lentamente a vlvula individual do queimador ate se observar uma queima estvel.i-) acender os demais queimadores , seguindo o mesmo procedimento.5 Operao com Maaricos a Gsa-) verificar o aquecimento do leo combustvel e controlar a temperatura, de forma que possa ter uma viscosidade mxima permitida para uma boa atomizao. Dependendo do tipo de combustvel, a temperatura requerida varia de 70 a 120C . O baixo aque...b-) fechar todas as vlvulas individuais dos maaricos , inclusive a de vapor de atomizao.c-) se o forno possui tiragem mecnica ( forada ou induzida ) , colocada em funcionamento com baixa capacidaded-) iniciar a circulao de leo combustvel atravs do anel de distribuioCromo ( Cr ): aumentar a resistncia a corroso e a oxidao. Aumentar a dureza. Melhorar a resistncia a altas temperaturas. Resiste ao desgastes com alto carbono.Molibidnio ( Mo ): diminui a fragilidade. Eleva a dureza a quente, a resistncia a quente e a fluncia. Melhora a resistncia a corroso dos aos inoxidveis. Melhora a resistncia a abra-so.Nquel ( Ni ): aumenta a tenacidade. Torna austentica as ligas Fe e Cr. Melhora a resistncia a altas temperaturas.Entre outros fatores que podem afetar a resistncia ou as propriedades mecnicas dos aos podemos considerar ainda:1) deformao a frio