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Mecânica Aplicada - Fornos

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Tensão térmica e mecânicaProblemas ocasionados pela tensão térmicaProblemas ocasionados pela tensão mecânicaEscolha do material.Técnicas de inspeção nos fornosProblemas detectados em inspeções

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Fornos de Processos IndustriaisMecnica dos Slidos Aplicada

25 de Maio de 2015Equipe

Bruno Cavalcante

Graciela Barboza

Jessica Soares

Jossenice Vieira

Karla Seabra

Raisa Riccio

Professor: Sergio Borges

Curso: Engenharia Qumica

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.2SUMRIO

ObjetivosIntroduoTenso trmica e mecnicaProblemas ocasionados pela tenso trmicaProblemas ocasionados pela tenso mecnicaEscolha do material.Tcnicas de inspeo nos fornosProblemas detectados em inspeesEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.31. Objetivos

Apresentao de um Forno industrial e suas classificaes;

Realizao das anlises de inspeo e das aes sobre o equipamento que podem gerar uma respectiva deformao.

Anlise de Fornos industriaisEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.42. Introduo

Qual a finalidade de um forno dentro de uma indstria?

Fornecer o calor produzido pela queima de combustveis ao fluido que circula numa serpentina de tubos em seu interior.

De toda a energia consumida por uma unidade mdia, 75% a 80% so obtidos por meio de queima de derivados combustveis nos fornos e caldeiras. Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.52. Introduo

Os tubos

Ar

As fornalhas (ou caixas)

Calor

Seo de Radiao

Seo de conveco

Chamin

Principais componentes de um Forno

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

2. IntroduoPrincipais normas:API Std 560 Aquecedores a fogo para servios gerais em refinarias;

API RP 573 Inspeo em Caldeiras e Fornos;

API Std 530 Clculo de espessura para tubos de fornos em refinarias de petrleo.

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.7

2. Introduo Cabe destacar a necessidade, cada vez mais acentuada, de melhor projetar e operar os fornos, tendo em vista os crescentes custos dos combustveis consumidos, as necessidades de reduo das emisses de gases poluentes e, ainda, a necessidade de manter a operao segura dos mesmos.

Desafios atuais:Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.8

3. Tenses Trmicas So geradas a partir de carregamento de foras em um corpo;

Essas foras so de vrias formas e intensidades;

Causas que originam tenses em um corpo a mudana de temperatura no uniforme dentro de um corpo.Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.94. Propriedades Trmicas

Calor especfico: a quantidade de energia necessria para elevar um grau uma unidade de massa de material.

CP uma medida da inrcia trmica do material, ou seja quanto menor o calor especfico mais rpidas so as mudanas de temperatura no material.Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.4. Propriedades Trmicas

Expanso trmica:Geralmente um corpo ou substncia demonstra expanso devido absoro de energia trmica, pois est aumentando a agitao de suas molculas

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.4. Propriedades Trmicas

Coeficiente de expanso trmicaOs materiais tendem a expandir com o aumento de temperatura devido assimetria da curva de potencial de ligao;

Pode-se assim definir um coeficiente de expanso trmica linear.

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.4. Propriedades Trmicas

Condutividade trmica:A propagao pode se dar por meio de trs mecanismos:

Conduo;Conveco;Radiao.

Lei de Fourier:

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.5. Tenses trmicas e mecnicas

Tenso:Mdulo de Young:Fora:Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

4. Problemas Tenso TrmicaSERPENTINAS

Empenamento da serpentinaEscamao da serpentinaDeteriorao mecnica

Velocidade do fluxo no interior

Temperatura

Produtos de combustoEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.15 FORNALHA

Condies climticas

Temperatura

Produtos de corroso

Refratrio com falha interna

4. Problemas Tenso TrmicaEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.16 CHAMINS

Condies climticas

Temperatura de operao

Produtos de combusto

Degradao no topo da chamin

4. Problemas Tenso TrmicaEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.17A escolha do material

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.18A escolha do material

Pontos de ateno:Serpentina: Resfriada e aquecida simultaneamenteEvitar corroso e entupimento.Necessrio um intertravamento.Fludo homogneo para no criar caminhos preferenciais.O material da serpentina de radiao tem que ser melhor do que por conveco.

-Refratrio: Materiais cermicos por apresentar P.F maior que o Ferro. (principalmente para fabricao de ferro)Ex: xido de trioTijolos internos com baixa emissividade para no absorver o calor Reradiao.

-Estrutura: Ao Carbono

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.19A escolha do material

Pontos de ateno:Refratrio: tijolos, concretos ou fibras cermicas Materiais cermicos por apresentar P.F maior que o Ferro. (principalmente para fabricao de ferro).Ex: xido de trioTijolos internos com baixa emissividade para no absorver o calor. Reradiao.Resistente a altas temperaturas e erosoEstrutura: Ao Carbono

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.20 Inspeo Avaliao qualitativa e quantitativa da estrutura relacionada com a operao de um forno. Objetivo: Atender as normas de segurana; Evitar perda de produo; Reduo do valor do Seguro

5. Tcnicas Inspeo de Fornos

ATENO

Avaliao Qualitativa x Quantitativa.

Inspeo x Manuteno Preventiva

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Tipos de EnsaioNO DESTRUTIVOS Termometria Lquido Penetrante (LP) Partculas Magnticas (PM) Radiografia /gamametria e ultra somTestes pneumticos e hidrostticos

Termografia digital5. Tcnicas Inspeo de FornosEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Frequncia das Inspees:

Paradas de manuteno. Em operao.

Entre campanhas.5. Tcnicas Inspeo de FornosEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Em Operao:

Avaliao visual da revestimento externo.

Pintura calcinada

Pintura calcinada e falha na chapa do piso5. Tcnicas Inspeo de FornosAvaliao de pontos quentes na estrutura externa, com a utilizao de pirmetros.Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Avaliao da qualidade da combusto caractersticas da chama.Pontos avermelhados ou alaranjados;Empenos nas serpentinas;Braadeiras e suportes cados;Refratrios cados;

5. Tcnicas Inspeo de Fornos

Em Operao Janelas de Inspeo:Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Entre campanhas:

Avaliao dos maaricos.

Avaliao do resduo de combusto (coque).

Execuo de teste pneumtico de estanqueidade na linha de gs.

5. Tcnicas Inspeo de FornosEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Paradas de manuteno:Medio de espessura e teste de martelo das linhas de combustveis, vapor de abafamento, gs residual e vapor para ramonadores;

Avaliao de trincas nas juntas de expanso com aplicao de lquido penetrante.

5. Tcnicas Inspeo de Fornos

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Paradas de manuteno:Serpentinas: Nos tubos que possuem curva de retorno sem acesso visual interno, deve-se avaliar a quantidade de coque atravs de Gama Scan.

5. Tcnicas Inspeo de FornosSerpentinas verticaisDepsito de coque no interior da serpentinaEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Paradas de manuteno:Refratrio: Verificar visualmente a existncia de trincas, calcinao, perda de suportao, queda de trechos e degradao por ataque qumico.

utilizado um estilete e um martelo de bola de 250g na avaliao da integridade do revestimento.

5. Tcnicas Inspeo de FornosEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.

Tcnicas de Inspeo No Intrusivas Emisso acstica Dinmica das estruturas. Rplica Metalografica - reduo generalizada da resistncia mecnica ou muna alterao da ductilidade Termografia - pontos quentes em vasos refratados ou em tubos de fornalhas, coque e plugueamentos5. Tcnicas Inspeo de FornosEste documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.A seguir os locais escolhidos sofrem uma preparao metalogrfica superficial com lixamento, polimento, seguido de ataque com reagente adequado para revelar a microestrutura do material. A microestrutura assim revelada copiada mediante uma rplica de acetato. A rplica de acetato uma vez extrada estar pronta para ser examinada em microscopia ptica, mediante simples preparao prvia, ou se preferir para melhorar o contraste, pode-se metalizar a rplica com alumnio. 31Referncias Bibliogrficas

SAMPAIO, R.; Apostila de Fornos de Processos. Curso de Formao: Inspetor de Equipamentos. Disponvel em: Acesso em: 25 de maio de 2015.Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.32PERGUNTAS ?

Este documento de propriedade Braskem e s poder ser divulgado internamente.33