Instituto Federal de educao, Cincia e Tecnologia do Par Campus Belm Diretoria de Ensino Coordenao do Curso Tcnico em Qumica Disciplina: Operaes Unitrias

Trocadores de Calor

Turma: I2023MHThiago Rodrigo Rocha Sena dos Santos - 2012202016

Belm Par2015 Instituto Federal de educao, Cincia e Tecnologia do Par Campus Belm Diretoria de Ensino Coordenao do Curso Tcnico em Qumica Disciplina: Operaes Unitrias

Trocadores de Calor

Turma: I2023MHThiago Rodrigo Rocha Sena dos Santos - 2012202016

Trabalho a ser entregue ao Professor Rogilson como requisito parcial para obteno de conceito na disciplina de Operaes Unitrias, do sexto do curso Tcnico Integrado em Qumica do IFPA.

Belm Par20151. Introduo:Trocador de calor o dispositivo usado para realizar o processo da troca trmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas. Este processo comum em muitas aplicaes da Engenharia. Podemos utiliz-los no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na produo de energia, na recuperao de calor e no processo qumico. Em virtude das muitas aplicaes importantes, a pesquisa e o desenvolvimento dos trocadores de calor tm uma longa histria, mas ainda hoje se busca aperfeioar o projeto e o desempenho de trocadores, baseada na crescente preocupao pela conservao de energia.

2. Principais Tipos de Trocadores de CalorNa indstria de processos qumicos, o princpio mais aplicado o de troca de calor sem contato direto entre os fluidos. Os principais tipos so:

2.1. Trocador de Calor Duplo TuboO trocador de calor duplo tubo composto por dois tubos concntricos, geralmente com dois trechos retos e com conexes apropriadas nas extremidades de cada tubo para dirigir os fluidos de uma seo a outra. A esse conjunto em forma de "U" d-se o nome de grampo.Em geral, com o intuito de se aumentar a rea de troca trmica, esses trocadores so compostos por vrios grampos conectados em srie. Nesses trocadores um fluido escoa no interior do tubo interno e o outro no espao anular existente entre os dois tubos, e a troca trmica ocorre atravs da parede do tubo. A alimentao dos fluidos pode ser em paralelo ou em contracorrenteO tubo interno pode ser liso ou aletado. O tubo aletado indicado quando o fluido escoa no espao anular apresenta baixo coeficiente de transferncia de calor por conveco.As principais vantagens so: facilidade de construo e de montagem, ampliao de rea, facilidade de manuteno e de acesso para limpeza.

2.2. Casco e TuboO trocador de calor tipo casco e tubo tambm segue o princpio de funcionamento no qual no h contato direto entre fluidos. Este equipamento possui tubos em seu interior, onde circula um dos fluidos, enquanto o outro circula entre o casco e as paredes dos tubos. Para garantir uma maior transferncia de calor, o fluido que circula externamente desviado por placas dispostas de modo transversal no interior da carcaa, como mostra a figura Este tipo de trocador de amplo uso na indstria de processos qumicos, alm disso, de fcil limpeza e de menor custo.O trocador de calor casco e tubo composto por um casco cilndrico, contendo um conjunto de tubos, colocados paralelamente ao eixo longitudinal do casco. Os tubos so presos, em suas extremidades a placas perfuradas denominadas espelhos e a cada furo corresponde a um tubo do feixe. Os espelhos so presos de alguma forma ao casco. Os tubos que compe o feixe atravessam varias placas perfuradas, as chicanas, que servem para direcionar o fluido que escoa por fora dos tubos e tambm para suportar os tubos. No trocador um dos fluidos escoar pelo interior dos tubos e outro por fora dos tubos.

2.3. De PlacasO trocador de calor deste tipo formado por placas de metal enfileiradas, que so unidas por compresso, e sustentadas por barras. Essas placas possuem aberturas, tanto na parte superior quanto na inferior, para o escoamento dos fluidos, onde um dos fluidos circula pelo lado direito e o outro pelo esquerdo, em corrente em sentidos opostos. Entre as placas existem gaxetas borrachas de vedao que formam uma espcie de tubo por onde os fluidos escoam. Essas gaxetas esto dispostas de forma que permitam a passagem alternada dos fluidos entre as placas. Existem placas dos tipos planas, aletadas, espirais, entre outros.

Sempre surgem comparaes entre os trocadores casco e tubo. O trocador de placas ser vivel somente se:- A presso de operao for menor que 30 bar- As temperaturas forem inferiores a 180C (juntas normais)ou 260C (juntas de amianto)- Houver vcuo no muito elevado- Houver volumes moderados de gases e vaporesAs vantagens destes equipamentos so:- Facilidade de acesso a superfcie de troca, substituio de placas e facilidade de limpeza;- Flexibilidade de alterao da rea de troca trmica;- Fornece grandes reas de troca ocupando pouco espao;- Pode operar com mais de dois fluidos;- Apresenta elevados coeficientes de transferncia de calor;- Incrustao reduzida em funo da turbulncia, ocasionando menos paradas para limpeza- Baixo custo inicial;- No necessrio isolamento;- Mesmo que a vedao falhe no ocorre a mistura das correntes;- Possibilidade de respostas rpidas em funo do pequeno volume de fluido retido no trocador.

3. Aplicaes na indstriaOs trocadores de calor so fundamentais na indstria e nas pesquisas cientficas. So exemplos de trocadores de calor, as torres de refrigerao de gua, refrigerao em geral, recuperadores, condensadores e caldeiras. Tambm utilizado na produo de bebidas destiladas. 4. ManutenoPara que a integridade do trocador de calor seja mantida, preciso que haja uma frequente inspeo de suas peas. Para verificar se as paredes do trocador esto em bom estado usam-se dois mtodos, o mtodo do gs hlio e o mtodo da corrente parasita. O mtodo do gs hlio consiste em encher o trocador com o gs e verificar se ocorreu vazamento, atravs de um espectrmetro de massa, que mede a concentrao do gs. Esse mtodo capaz de detectar e medir micro vazamentos. O mtodo da corrente parasita baseia-se em aplicar um forte campo eletromagntico no trocador de calor, gerando correntes de Foucault (correntes circulares formadas nas paredes do trocador). Essas correntes so medidas e, se estiverem abaixo do padro, indicam um dano na estrutura metlica. Outro problema frequente com trocadores de calor a incrustao, ou seja, a precipitao de impurezas na superfcie dos tubos quando ocorre a passagem dos fluidos. Ela pode ser agravada pela falta de limpeza regular do trocador e/ou do seu uso frequente. A incrustao prejudica o rendimento do trocador de calor ao diminuir o contato entre fluido e a parede do trocador. Para retirar a incrustao necessrio o uso de produtos qumicos capazes de reagir com ela. Como esses produtos qumicos podem corroer o equipamento e tambm contaminar o fluido, melhor manter a limpeza regular do trocador. Trocadores de calor de placas precisam ser desmontados e limpos periodicamente. Trocadores de calor tubulares podem ser limpos por mtodos como a limpeza cida, jateamento e jato de gua de alta presso.

5. ConclusesAlm de serem essenciais em uma indstria que necessita de transferncia de calor, os trocadores so muito importantes para um melhor aproveitamento energtico. necessria a utilizao de um trocador adequado e com manutenes peridicas para que haja uma troca trmica mais eficiente.

6. Referncias BibliogrficasCosta Arajo, E. C. Trocadores de Calor Srie Apontamentos. EdUFSCar; 2002.Fonte:UFSCDisponvel em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Trocador_de_energia_t%C3%A9rmica. Acesso em: 03/02/2015Disponvel em: http://www.tetralon.com.br/trocadores-de-calor. Acesso em: 03/02/2015