TROCADORES DE CALOR INSPEO1 - INTRODUOO presente projeto de pesquisa pretende analisar o processo de inspeo de integridade de trocadores de calor e determinar qual a natureza de sua necessidade. Paraisso, inicialmente, apresenta os tipos de trocadores mais utilizados na indstria petrolfera, sua estrutura e seus princpios de funcionamento e manuteno. A eficincia de um trocador de calor est diretamente relacionada a sua correta manuteno pois durante o processo operacional deposio de di!ersos tipos de detritos e incrustao que por sua !ez prejudicam as trocas de calor "em como queda na presso do fluido. Portanto torna#se de grande rele!$ncia a realizao deste estudo !isando compreender a import$ncia da inspeo da integridade do equipamento e o quanto a mesma % importante para seu efeti!o funcionamento.&o setor offsore, tra"ala#se com !rios equipamentos que tem como principal o"jeti!o separar o 'leo de outros compostos no desej!eis. O petr'leo % retirado do poo inicialmente pelos risers, grandes tu"os ou conduites usados para encapsular equipamentos de perfurao durante opera(es su"marinas de petr'leo e gs.)stes risers permitem que os tra"aladores acima da superfcie da gua possam perfurarprofundamente no fundo do mar. Passando, posteriormente, pela r!ore de natal, um conjunto de !l!ulas que regula a produo de idrocar"onetos, e*istem dois tipos, +r!ores de &atal ,on!encional, A&,, e a r!ore de natal molada, A&-, esta usada em plataformas de e*plorao off-shore. .epois segue para o manifold, separador de gse 'leo /012, e finalmente % encaminado aos trocadores de calor, tam"%m conecidos como permutadores.0egundo 3onin /45562 um dos desafios da indstria de petr'leo no s%culo 778 % a ampliao da eficincia energ%tica do processo. A energia representa a maior parcela dos custos operacionais em uma refinaria e seu uso est diretamente relacionadocom a eficincia t%rmica dos trocadores de calor. &o entanto, o uso eficiente da energia nestes equipamentos % prejudicado pelo pro"lema da incrustao, que segundo -adi /45592 % o resultado da deposio de impurezas, materiais org$nicos, compostos metlicos e partculas pesadas do petr'leo nas superfcies de um trocador de calor.1.1 - TROCADORES DE CALOR: DEFINIO E UTILIZAOO trocador de calor consiste em um dispositi!o para transferncia de calor eficiente de um meio para outro. 3em a finalidade de transferir calor de um fluido para ooutro, encontrando#se estes a temperaturas diferentes. Possuem !ariadas configura(es onde ocorre transferncia de energia so" a forma de calor entre duas ou mais massas de fluido que podem ou no estar em contato direto. 0ua utilizao na indstria petrolfera permite o aquecimento de um fluido, frio, para atender a condi(es de processo atra!%s do resfriamento de outro fluido, quente, e*istente no mesmo processo. 0o utilizados para a que"ra de emuls(es entre o petr'leo e gua, resfriamento de gases ad!indos de um processo de compresso, condensao e aquecimento de mistura em uma torre de destilao. /A:;A&3)0 apud 0A&3?O, 4554, p. 92Os trocadores classificam#se pelo tipo de ser!io que realizam dentro de umprocesso cuja referncia % o fluido principal. 8nseridos nessa classificao, incluem#se os trocadores e recuperadores, condensadores, resfriadores e aquecedores /A;A>?O, 45542. A partir das caractersticas construti!as do trocador, ele pode ser classificado como duplo tu"o, casco e tu"o, tampa flutuante e de tu"os em @. /;)80, 45542. 0egundo 0ances=)quipamentos como os trocadores de calor, que fazem parte de um sistema de torres de refrigerao, operam so" temperaturas de apro*imadamente A5B,, e meio agressi!o, como a gua de refrigerao que cont%m sais, sulfatos, mat%ria org$nica e outros. 8gualmente conecidos como permutadores de calor, tam"%m podem ser constitudos de ao ino*id!el, economicamente mais "arato que ligasde maior no"reza e resistncia a corroso, como as de ,o"re /,u2 e &quel, que tam"%m so usadas. /0A&,C)0, 455D, p.A2.As redes de trocadores de calor tm o prop'sito de recuperar calor e, por consequncia, reduzir o consumo de energia. A energia representa a maior parte nos custos de operao da indstria petrolfera. 0eu uso est relacionado com a eficincia dos equipamentos de transferncia de calor, como tam"%m com o projeto do processo, com a operao e com o controle. Otimizar a eficincia energ%tica e o processo de refino % um dos maiores desafios da indstria de petr'leo atualmente. /3O&8&, 45562.1.2 TIPOS DE TROCADORES DE CALOR0egundo Arajo /45542 os principais tipos de trocadores de calor di!idem#seem= duplo tu"o casco e tu"o, placas e outros tipos diferenciados como trocadores compactos, resfriadores de ar, !aria(es do casco e tu"o.O trocador duplo tu"o % composto por dois tu"os concntricos, geralmente com trecos retos e com cone*(es apropriadas nas e*tremidades de cada tu"o para dirigir os fluidos de uma seo reta para outra. )ste conjunto em forma de @ % camado de grampo, e permite conectar !rios tu"os em s%rie. &este tipo de trocador, um fluido escoa pelo tu"o interno e outro, pelo espao anular, a troca de calor ocorre atra!%s da parede do tu"o interno. O trocador de calor casco e tu"o consiste em um casco cilndrico que cont%m um conjunto de tu"os dispostos paralelamente ao ei*o longitudinal do casco. Ostu"os so presos, em suas e*tremidades a placas perfuradas camadas de espelos e a cada furo corresponde a um tu"o do fei*e. Os espelos so presos de alguma forma ao casco. Os tu"os que comp(e o fei*e atra!essam !rias placas perfuradas, que ser!em para direcionar o fluido que escoa por fora dos tu"os e tam"%m para suportar os tu"os. &o trocador um dos fluidos escoar pelo interior dos tu"os e outro por fora dos tu"os. A rea de troca pode ser disposta de di!ersas maneiras, pode#se ter um equipamento com tu"os longos e com determinado di$metro de casco ou com a mesma rea construir outro trocador com tu"os curtos. ;ela(es de custo que % mais con!eniente e mais econEmico construir trocadores longos com di$metros de casco e de tu"os menores. /A;A>?O, 45542.)*istem !aria(es de trocador de calor de placas. @ma delas % composta porplacas mltiplas, finas, le!emente separadas que tm reas de superfcie muito grande e as passagens de flu*o de fluido de transferncia de calor. )sta disposio de placas podeser mais eficiente, em um determinado espao, que o trocador de calor de casco e tu"os.Por conta dos a!anos na tecnologia de !edao e "rasagem o permutador de calor do tipo placa se torna cada !ez mais prtico. )m aplica(es CFA,, grandes trocadores de calor deste tipo so camados placas#e#quadros, quando utilizados em circuitos a"ertos, estes trocadores de calor so normalmente do tipo !edado permitindo desmontagem, limpeza e inspeo peri'dica. )*istem muitos tipos de trocadores de calor de placa permanentemente ligadas, tais como !ariedades de placa "rasadas por imerso e "rasadas a !cuo, e muitas !ezes so especificados para aplica(es de circuito fecado, como refrigerao. 3rocadores de calor de placas tam"%m diferem no tipo de placas que so utilizadas, e nas configura(es das placas. 2 FUNDAMENTAO TERICA2.1 INSPEO DE TROCADORES DE CALORA eficincia dos trocadores de calor est diretamente relacionada a manuteno de sua integridade. )m decorrncia do seu processo de utilizao ocorre a deposio de impurezas, materiais org$nicos, compostos metlicos e partculas pesadas do petr'leo, que resulta no que % conecido como incrustao. 0egundo -adi /45592 o pro"lema relacionando a incrustao em trocadores de calor promo!e a perda de eficincia direta do equipamento. Portanto a manuteno % de grande import$ncia, pois e!ita custos e pre!ine maiores pro"lemas. O "om funcionamento da rede de trocadores de calor tem influncia direta na qualidade do processo de destilao. A formao de incrustao % um grande pro"lema enfrentado, pois prejudica a troca t%rmica, aumenta aperda de carga e a emisso de poluentes do forno causando prejuzos /P8&3O, 455G2.A formao de dep'sitos inorg$nicos em tu"ula(es de ao, "om"as, !l!ulas e outros equipamentos e instala(es, utilizados na produo de petr'leo ou gs, resulta em !rios pro"lemas t%cnicos e econEmicos, com um aumento de custo e perda de produo. )stes dep'sitos so geralmente formados por sulfato de "rioHestrEncio ou car"onatos de clcioHmagn%sio. /A;A8 ) .@A;3), 45I5, p.IA2Ainda -adi /45592 citando :ott /IDD92 afirma que esto sendo realizados inmeros estudos a esse respeito fornecendo !alores de despesa adicional de energia de!ido J presena das incrusta(es. A estimati!a % de que nos )stados @nidos, em IDD6,este gasto adicional ficou entre 4 e 6 mil(es de d'lares para uma refinaria com capacidade de I5 mil "arris de petr'leo por dia. 0egundo 3onin=A deposio e o acmulo de materiais no desejados, como, produtos de corroso, microorganismos, partculas inorg$nicas e macromol%culas, nas superfcies dos equipamentos de transferncia de calor, caracterizam o fenEmenocamado incrustao. A presena destes dep'sitos representa um aumento da resistncia J transferncia de calor e reduz, com o passar do tempo, o desempeno t%rmico e idrulico destes equipamentos. /3O&8&, 4556, p.442A partir do primeiro momento de funcionamento de um trocador de calor, inicia#se a formao da incrustao. .e!ido Js !aria(es de temperatura e principalmente das propriedades fsico#qumicas dos fluidos de tra"alo, tem#se sempre uma ta*a de formao para cada condio de operao. 0egundo Arai e .uarte /45I52 as causas da ocorrncia de incrusta(es so demasiado comple*as, mas uma das principais acontece em decorrncia das !aria(es termodin$micas como presso, temperatura, concentrao, pC, etc. que ocorrem ao longo do processo de produo de petr'leo. A !ariao de temperatura, assim como o decr%scimo da presso contri"ui parao processo que promo!e a formao das incrusta(es.0egundo 0a"ino /455K2, a inspeo dos trocadores de calor tem por o"jeti!oa o"ser!ao das condi(es fsicas, identificando o tipo de deteriorao que possa estar ocorrendo em seus componentes, "em como as causas e ta*as de progresso. Assim, a inspeo destes equipamentos tem como meta assegurar a integridade fsica, mantendo adisponi"ilidade e confia"ilidade operacional da unidade de processo em n!eis de segurana satisfat'rios e confort!eis. A inspeo de trocadores de calor % um ser!io rotineiro, uma !ez que estes equipamentos, al%m de estarem presentes em di!ersas etapas do processo, so fundamentais para o funcionamento das unidades de forma economicamente !i!el e com m*imo apro!eitamento de energia. As principais t%cnicas e suas aplica(es so= 8;80, t%cnica aplicada na deteco e dimensionamento de perdas de espessura em tu"os, perdas internas e e*ternas. -uito utilizado na inspeo de fei*es tu"ulares de caldeiras e trocadores de calor em geral. O sistema 8;80 D555 :#0can utiliza a t%cnica ultrassEnica de pulso e eco porimerso. Atra!%s da anlise dos sinais o sistema apresenta na tela uma seo trans!ersal do tu"o, possi"ilitando assim a caracterizao dos defeitos e o"teno da medida de espessura com preciso de cent%simos de milmetro. /Ligueiredo, 45542.O sistema Eddy Current ou ,orrentes parasitas, % uma t%cnica aplicada na inspeo de tu"os de metais no ferromagn%ticos, tais como= lato, co"re, tit$nio e ino*. Oferece altssima sensi"ilidade na deteco e dimensionamento de trincas e pites, internos e e*ternos.O desen!ol!imento tecnol'gico possi"ilitou o a!ano das t%cnicas de inspeo em trocadores de calor, principalmente de!ido a sua rele!$ncia no processo de utilizao do equipamento. 3ecnologias como o ;PA, ou ;eflectometria de Pulso Acstico, permitem a inspeo em alta !elocidade de 3u"os de 3rocadores de ,alor.