Trocadores de Calor (Definição quanto sua função operacional).

Os trocadores de calor são equipamentos dimensionados para promover a troca de calor entre fluidos, sem promover sua mistura. Os fluidos utilizados podem ser ambos de processo ou apenas um deles trocando calor, geralmente, com água, vapor d'água ou ar.

PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO

Trocadores de calor são projetados para efetuar a troca de calor entre duas correntes fluidas, entre as quais exista um diferencial de temperaturas.

Nas indústrias do petróleo, química e petroquímica, o emprego de trocadores de calor é de grande importância.

Sua utilização permite o aquecimento de um fluido (fluido frio) para atender a condições de processo através do resfriamento de outro fluido (fluido quente) existente no mesmo processo.

Resumidamente são duas as vantagens obtidas com o emprego do trocador de calor:

1. Aumento da temperatura do fluido frio sem a necessidade da queima de combustível;

2. Evita-se que a energia contida em um fluido já processado, seja desperdiçada para o meio ambiente.

Nesse trocador de calor com feixes de tubo em "U"
o fluido lado feixe é representado pela seta amarela e
o fluido lado casco é representado pela seta vermelha.
A diferença de temperaturas promove a
a troca térmica entre os fluído nestes equipamentos.

A seguir veja a denominação de um trocador de calor somente em função de sua utilização na indústria de petróleo. Outras classificações de trocadores de calor como, por exemplo, números de passes do feixe tubular ou elementos construtivos, não serão abordados no momento neste post:

AQUECEDOR (Heater)

Aquece o fluido de processo utilizando, em geral, vapor d´água.

Estão geralmente instalados nas baterias de pré-aquecimento das unidades, após uma série de permutadores de calor. Outra utilização é no pré-aquecimento da água de alimentação de sistemas de geração de vapor. Em muitos casos, podem ser retirados de operação ou operar em condições precárias sem grandes prejuízos ao processo;

Numa unidade de fracionamento de petróleo, como em outras unidades, a presença
de trocadores de calor é comum. Apesar de não estarem inseridos no desenho acima,
temos ainda a aquecedores (trocadores de calor) de pré aquecimento do petróleo, antes de 
 enviar petróleo aos fornos de processo e posteriormente a torre de destilação atmosférica.

CONDENSADOR (Condenser)

Retira calor de um vapor até a sua condensação, parcial ou total. Estão na sua maior parte montados nos sistemas de topo de torres de processo (seções de destilação) e na exaustão de ejetores e grandes turbinas a vapor. Por estarem em geral ligados à especificação dos produtos, têm grande importância operacional, sendo usual sua instalação em arranjo misto (série / paralelo), permitindo a manutenção e inspeção por etapas, sem maiores transtornos operacionais;

GERADOR DE VAPOR (Steam Generator)

Gera vapor d’ água aproveitando calor excedente de um fluido de processo;

REFERVEDOR (Reboiler)

Vaporizador que trabalha conectado ao fundo da torre de fracionamento, revaporizando o produto ali acumulado. Neste caso, sua retirada de operação acarreta parada da unidade ou grande transtorno operacional;

Nessa planta de Geração de Hidrogênio,
temos a presença de vários tipos de trocadores de calor.

REFRIGERADORES (Chiller)

Resfriam também fluidos de processos, porém com temperaturas mais baixas do que as obtidas com o emprego de ar ou água. O resfriamento é obtido pela expansão de um fluido refrigerante (amônia, freon, propano, etc);

RESFRIADORES (Cooler)

São equipamentos que resfriam um líquido ou gás com o emprego de água ou ar.

Normalmente seu fluido esfriado é efluente de outro trocador de calor e escoa para armazenamento;

VAPORIZADOR (Vaporizer)

Cede calor ao líquido de processo, vaporizando-o, total ou parcialmente, aproveitando o calor excedente de um fluido de processo.

PERMUTADOR DE CALOR (Heat Exchanger)

Quando a troca é realizada entre fluidos de processo (genéricos).

Visam principalmente economizar energia aproveitando o calor contido num produto que se quer esfriar para aquecer outra corrente.

Fonte:

www.simerics.com

API RP 571 - Mecanismos de danos que afetam equipamentos fixos na Indústria de Refino

Explanação das aulas do professor Roberto Constantino, da Equipe de Formação de Inspetores – EFI / SINDIPETRO-LP.