Troca térmica : Perguntas Frequentes

Também chamado de aquecedor ou resfriador, o trocador de calor é um equipamento que permite transferir a energia térmica de um fluido a outro, sem que haja contato direto entre eles.

A recuperação ou regeneração de calor consiste no aproveitamento da energia térmica de um fluido quente para o aquecimento de outro fluido frio. Esta energia é transferida através de contato direto, por mistura dos fluidos, ou indireto, por trocadores de calor. Podemos distinguir a recuperação de calor a alta temperatura (superior a 90°C), frequentemente gerada por fumaças de combustão, e a recuperação a baixa temperatura (inferior a 60°C), proveniente dos circuitos de resfriamento a água, águas residuais ou efluentes de processos, do ar quente de secagem ou de compressão, de um defeito de isolação das paredes.

A seleção de um trocador de calor deve levar em consideração inúmeros critérios: estado dos fluidos presentes (líquido/líquido, líquido/vapor, gás/gás, etc.) e sua natureza (fluido limpo, incrustante, viscoso, corrosivo, etc.), temperaturas (pinch point, diferença de temperatura, cruzamento das temperaturas, coeficiente de troca térmica, etc.), pressões (pressão máxima em serviço e de cálculo, perda de carga admissível, etc.), normas de construção (Requisitos FDA, , DIN, ASME, JIS, trocador para a indústria farmacêutica, etc.), grau de manutenção (ex.: frequência de limpeza).

Em função destes parâmetros, nossos engenheiros térmicos selecionarão a melhor tecnologia de troca térmica, especificamente adaptada à sua aplicação : trocadores tubulares (tubos retos, corrugados, trançados ou espiralados), a placas gaxetadas ou a placas soldadas, bem como os materiais adequados (aço inox 304, 304L, 316L, cupro-níquel, duplex, Hastelloy, titânio, etc.).

Marca registrada, o Platular® é um trocador de calor concebido pela Barriquand na década de 1950 e que, desde então, vem evoluindo conforme as necessidades de cada aplicação. Trata-se de um trocador a placas soldadas, portanto sem gaxetas entre as placas, que pode operar com pressões de até 30 bares e temperaturas de até 500°C. Sua concepção excepcional permite uma transferência de calor em fluxo contracorrente praticamente perfeito quase perfeita, com passes retos e livres de obstruções num dos lados, podendo suportar os mais adversos tipos de fluidos, com diferentes pressões e vazões entre os canais.

Sua conservação é feita por limpeza CIP (Clean in Place) ou mecânica, com jatos de água a alta pressão, após abertura rápida das portas, sem desmontagem das tubulações. Permite, portanto, uma manutenção simples, sem peças de reposição (com exceção das gaxetas simples das portas). Mais resistente que um trocador a placas com gaxetas, é também bastante compacto, ocupando pouco espaço.

A Barriquand fabrica trocadores a placas (em particular, o Platular®) e trocadores tubulares. Estes equipamentos são integralmente produzidos na França, nas nossas fábricas de Roanne e Saint-Priest, na região Auvergne-Rhône-Alpes. Isto nos permite um controle total dos processos de concepção e realização.

Sim, a Barriquand é certificada ISO 9001. Todos os nossos equipamentos são fabricados sob encomenda, com garantia de qualidade, em conformidade com os referenciais normativos CE, ASME, etc.

A Barriquand desenvolveu um software próprio para dimensionar seus trocadores a placas soldadas Platular®. Para a modelagem de outras tecnologias, como os trocadores tubulares, por exemplo, nossa engenharia utiliza software profissionais mundialmente reconhecidas, como o ASPEN o HTRI.

A força dos engenheiros térmicos da Barriquand reside na sua grande experiência com estes softwares, graças a uma base de dados de milhares de trocadores de calor instalados.

A temperatura máxima admissível para as gaxetas dos trocadores a placas depende do material de fabricação das gaxetas. Em função da sua aplicação, a Barriquand indicará o modelo mais adequado.

Com mais de 80 anos de experiência, a A Barriquand tem a solução sob medida para qualquer tipo de fluido, garantindo altas velocidades essenciais para uma boa troca térmica. Este critério essencial é, no caso, conservar velocidades e reologias (Reynolds) compatíveis com uma boa troca de energia térmica.

Para aplicações com fluidos incrustantes, viscosos ou com alto teor de sólidos, o trocador Platular® é uma excelente indicação, possuindo várias configurações de canais, atendendo aos processos mais difíceis.

A Reologia é a ciência que estuda a deformação e o escoamento de corpos sólidos ou fluidos (gases ou líquidos) quando sofrem ação de uma tensão. Quando tem por objetivo o estudo do comportamento físico dos fluidos e das leis que regem este comportamento, é denominada Mecânica dos Fluidos. Este escoamento pode ser estabelecido em regime laminar, transitório ou turbulento, caracterizado pelo número adimensional de Reynolds.

Os trocadores de calor Barriquand permitem recuperar a energia presente no ar úmido, nas névoas ou num gás. Num condensador (tubular, Platular®, a placas e gaxetas, etc.), o vapor de água contido no ar é condensado (em presença de incondensáveis) até um ponto de equilíbrio definido pelo diagrama do ar úmido (ou diagrama psicrométrico).

Contudo, a obtenção de uma secagem perfeita exigirá necessariamente a implementação de outras tecnologias.

Também chamado de “diagrama do ar úmido”, é o diagrama que relaciona as principais características do ar úmido (umidades relativa e absoluta, temperaturas de ponto de orvalho, de bulbo seco e de bulbo úmido, entalpia e volume específico) para uma determinada pressão atmosférica.

Tudo depende das tecnologias utilizadas. Podendo chegar a 1000°C e 1000 bares.

Os trocadores de calor Barriquand são dimensionados respeitando a perda de carga exigida pelo cliente. No entanto, é importante saber que a diminuição da perda de carga implica, inevitavelmente, no aumento do tamanho do trocador.

Desde a sua obtenção e renovação sistemática, as certificações associadas à concepção, fabricação e instalação de trocadores de calor permitem que a Barriquand garanta a observância de todas as exigências normativas, administrativas e regulamentares, independentemente do código de construção e do país de destino.

Possuímos as seguintes certificações:

• Certificação de equipamentos sob pressão, em conformidade com PED 2014/68/EU, módulo H/H1, para o mercado europeu (relativa ao código de construção CODAP),
• Certificação U-Stamp para o mercado mundial (relativa ao código de construção ASME),
• Certificação SELO para o mercado chinês,
• Certificação HP0 para o mercado alemão (relativa ao código de construção AD Merkblatt).

Em função das tecnologias, a Barriquand propõe vários tipos de materiais : aço inoxidável, ligas cuproniquel, Duplex, Super-Duplex, Hastelloy, titânio, etc. Como mencionado nas nossas ofertas, a seleção do material é de responsabilidade do cliente/solicitante, o qual conhece a composição de seus fluidos.

Contudo, nossos 80 anos de experiência nos credenciam a fornecer referências e orientações sobre determinadas aplicações. A pedido, também podemos fornecer amostras, para permitir que nossos clientes façam ensaios de resistência à corrosão in situ.

Os trocadores de calor são geralmente dotados de pontos de ancoragem, anéis ou olhais de suspensão apropriados para sua movimentação como especificado nas instruções de instalação fornecidas pela Barriquand. Em casos específicos, um esquema de içamento poderá ser fornecido.

Nós efetuamos todos os testes necessários segundo as normas de fabricação (ASME, JIS, DIN, etc.), bem como todos os testes que nossos clientes consideram indispensáveis, tais como ensaio hidrostático, líquidos penetrantes, radiografia, estanqueidade com ar ou hélio, etc.

Em função das tecnologias e de construção e tipos de aplicações, a Barriquand pode propor trocadores de calor em estoque com prazos de entrega imediatos ou trocadores de calor sob medida com prazos de um a seis meses.

A Barriquand disponibiliza uma linha completa de serviços, desde a concepção até a manutenção das suas instalações. Nossos agentes estão à sua disposição para tratar de projetos e otimizações térmicas de seus processos ou utilidades. De acordo com suas necessidades, fazemos a especificação e orçamento dos trocadores de calor envolvidos no projeto.

Uma vez confirmada a encomenda, nossa Engenharia elabora os desenhos dos seus trocadores de calor e os adapta, se necessário, aos critérios do cliente. A Barriquand conserva um arquivo técnico dos seus trocadores de calor, permitindo adaptá-los futuramente às evoluções dos seus processos. Também asseguramos o fornecimento de peças de reposição originais e a manutenção nas nossas oficinas ou on-site.

O procedimento de desmontagem de um trocador a placas gaxetadas é apresentada em detalhes no manual de manutenção fornecido pela Barriquand.

As principais etapas são:

• Garantir que o trocador esteja frio, despressurizado, drenado e isolado do restante da linha.
• Antes de desmontar o aparelho, medir e anotar a distância entre as duas placas de pressão do feixe, para o aperto no momento da montagem.
• Para abrir o trocador, afrouxar progressivamente e alternadamente os tirantes de aperto, de maneira uniforme, conservando as placas de pressão paralelas.
• Empurrar a placa de pressão móvel o mais verticalmente possível contra o pé traseiro (segurá-lo, caso não esteja estável).
• Soltar as placas, uma a uma.

A Barriquand garante os desempenhos térmicos e a resistência mecânica de seus trocadores de calor. Estas garantias estão especificadas nas nossas ofertas.

O prazo de retorno sobre o investimento (ROI) de um trocador de calor depende da aplicação para a qual foi instalado. No caso de regeneração térmica de subprodutos energéticos, a análise da redução dos custos operacionais em função da energia recuperada, permite estimar o prazo de ROI, frequentemente muito vantajoso, podendo chegar a alguns meses.

No caso das trocas térmicas ligadas a processos de fabricação ou utilidades, deve-se considerar sobretudo as economias geradas, em comparação com tecnologias mais antigas anteriormente instaladas, do ponto de vista térmico e relativamente aos custos operacionais associados à manutenção.

São as energias geradas por um processo cuja finalidade não é a produção dessa energia, que, na maioria das vezes, seria perdida, se não fosse recuperada.

É a quantidade de calor trocada por unidade de área superficial e por unidade de tempo. Ele é expresso em W/m².K ou kcal/m².°C. É o inverso da resistência térmica.

Num trocador de calor, chamados de temperatura de approach a diferença entre as temperaturas de saída do fluido aquecido (frio) e de entrada do fluido de aquecimento (quente). Por exemplo: se aquecermos água de 80°C a 100°C usando vapor a 105°C, a temperatura de approach é de 5ºC.

Quando a temperatura de saída do fluido aquecido (frio) é maior que a temperatura de saída do fluido de aquecimento (quente) dizemos que houve o cruzamento de temperaturas.