sábado, 30 de agosto de 2014

A INDÚSTRIA DO PETRÓLEO - PARTE 08

Requisitos para Aquecimento de Tanques de Armazenagem de Óleos Combustíveis

Os sistemas de aquecimento são necessários para todos os óleos combustíveis residuais.  
A Tabela abaixo nos dá orientação da temperatura mínima de armazenagem operacional, para a manutenção de viscosidade de 5.000 SSU (normalmente considerada como viscosidade limite de bombeamento) para os diversos tipos de óleos combustíveis específicas.


Onde o óleo combustível é mantido em temperaturas inferiores à mínima de armazenagem operacional, será necessário um aquecedor na saída do tanque para elevação da temperatura à requerida para seu bombeamento (manuseio).  Não é boa prática armazenar óleos combustíveis em temperaturas elevadas e, temperaturas acima da mínima de armazenagem e manuseio não deverão exceder a 10°C às da Tabela . 
Em nenhuma circunstância a temperatura de armazenagem do óleo combustível deve exceder o seu mínimo ponto de fulgor típico. O arranjo do aquecimento dos tanques deve permitir a manutenção da temperatura correta de armazenagem operacional do óleo combustível, levando em conta a faixa apropriada de perdas de calor.   

Métodos de aquecimento 

Os tanques de armazenagem podem ser aquecidos por meio de acessórios termostaticamente controlados, tais como serpentinas de vapor, de água quanto ou de fluido térmico, aquecedores elétricos ou combinações destes. Os elementos de aquecimento e seus termostatos sempre devem ser posicionados abaixo do nível da linha de saída do óleo, para que eles nunca fiquem descobertos durante a operação normal, caso contrário existirá o perigo de explosão e incêndio. O elemento sensor de temperatura do termostato deve estar sempre posicionado acima de um dos lados do elemento de aquecimento.  Os elementos de aquecimento devem estar espaçados uniformemente acima do fundo do tanque ou concentrados na saída de produto do tanque, quando da utilização de produtos mais leves, de baixo ponto de fluidez.  A combinação de aquecimento a vapor elétrico deve ser utilizada em instalações onde o vapor não é disponível continuamente. Os elementos de aquecimento devem ser facilmente removíveis para reparos, se necessário, e consequentemente, deve-se tomar alguns cuidados para que não existam obstruções externas a esta operação.  O vapor para suprimento das serpentinas de aquecimento deve ser saturado seco e, geralmente não é necessário que a pressão exceda a 4,0 kgf/cm2 para óleos combustíveis convencionais. A recomendação é que o sistema de aquecimento possua uma densidade de fluxo de potência não superior a 12 kW/m2 (1,2 W/cm2) para óleos combustíveis convencionais e não superior a 6kW/m2 (0,6 W/cm2) para os tipos ultra-viscosos. As serpentinas de vapor, de água quente e de fluido térmico devem ser construídas em tubos de aço carbono, sem costura de Schedule 80.  Onde juntas forem inevitáveis, estas deverão ser soldadas.  As serpentinas devem escoar livremente, de sua entrada à saída e, normalmente, deve existir um purgador na saída.  O condensado do vapor das serpentinas deve ser drenado, exceto em grandes parques de armazenagem de óleo combustível, onde pode ser economicamente viável instalar um sistema de recuperação do condensado.  Tal sistema deve incluir facilidades para detectarem-se possíveis quantidades de óleo combustível presentes no condensado, decorrentes de furos e vazamentos pelas serpentinas. O condensado contaminado deve ser desviado para uma caixa separadora de óleo adequada, de forma a evitar contaminações ao sistema de reaproveitamento de condensado e ao meio ambiente.  Onde o parque de tanques compreenderem vários tanques, o conteúdo dos tanques de reserva pode (para determinados tipos de óleos combustíveis de baixo ponto de fluidez) permanecer sem estar aquecido. 
Neste caso, os sistemas de aquecimento devem ser capazes de elevar a temperatura dos tanques reservas de óleo combustível até a operacional. A razão de aumento da temperatura dependerá das circunstâncias particulares da instalação e da necessidade do produto do tanque estar em temperatura operacional.  Geralmente a razão máxima de aumento de temperatura deve estar entre 0,5 e 1,0°C por hora, em tanques de capacidade até 50 m3 e acima desta capacidade, o aumento de temperatura recomendado é de 0,25 a 0,5°C por hora.


Óleos combustíveis ultra-viscosos 

Devido às temperaturas de recepção, armazenagem e manuseio dos óleos combustíveis ultra-viscosos serem superiores à de vaporização da água para os óleos combustíveis a partir do tipo 5 A/B,  o contato dela em fase líquida com estes produtos poderá provocar o fenômeno conhecido por "ebulição turbilhonar", que se caracteriza por uma expansão instantânea e não controlada do volume de combustível existente no interior de tanques de armazenagem.  Para evitar este fenômeno, as seguintes recomendações devem ser observadas:  A área de recepção dos produtos deve ter cobertura estrutural, abrangendo tanto os equipamentos quanto o caminhão-tanque.  Tal medida visa evitar a contaminação pela água acumulada no bocal de enchimento do caminhão tanque do consumidor. Quando o vapor for utilizado como fluido de aquecimento dos tanques de armazenagem, certificar-se da ausência de vazamentos nas serpentinas, através de inspeções frequentes. Os combustíveis tipo 4 A/B ou abaixo, de viscosidades inferiores, podem conter água ou diluentes de baixos pontos de ebulição. Quando utilizados na mesma unidade industrial, devem ser cuidadosamente manuseados para evitar que contaminem os combustíveis ultra- viscosos 5 A/B ou acima. 

Isolamento Térmico 

Vários tipos de materiais isolantes são disponíveis.  O uso de qualquer um deles resulta em considerável redução das perdas de calor nos tanques e tubulações.  Estes isolantes podem proporcionar uma economia de aproximadamente 75% na energia necessária para manter a temperatura desejada. Todo o isolamento deve ser reforçado com telas de arame, incorporadas nas mantas ou seguras por pinos na superfície do tanque.  Finalmente, deve ser aplicado ao isolamento um acabamento superficial à prova de tempo. Este pode ser de camadas betuminosas, folhas de alumínio ou aço galvanizado, com juntas seladas. A temperatura do combustível, na entrega/transferência ao tanque de armazenagem do consumidor, dependerá do tempo em trânsito do caminhão-tanque.  No caso de óleos combustíveis utra-viscosos, esta temperatura dependerá também do pré- aquecimento transferido ao óleo no caminhão-tanque e do isolamento térmico deste.  

Manuseio de Óleos Combustíveis 

O sistema de manuseio transfere o combustível do tanque de armazenagem ao queimador, nas condições especificadas de pressão, viscosidade/temperatura e vazão.  Pode haver uma variedade considerável de tipos de sistemas de manuseio a escolher, mas o seu projeto (particularmente a dimensão da tubulação e o controle de viscosidade e temperatura) é o mais importante para que a instalação funcione satisfatoriamente.

Temperaturas de Manuseio

Os combustíveis destilados são normalmente manuseados em temperatura ambiente. Já os óleos combustíveis (residuais) devem ser manuseados em temperaturas próximas às mínimas recomendadas.  Como os óleos combustíveis são normalmente manuseados em sistemas pressurizados, podem estar em temperaturas acima daquelas recomendadas, com menor viscosidade, reduzindo as perdas de carga em tubulações e fornecendo o óleo combustível ao equipamento de queima com viscosidade/temperatura mais próxima à de nebulização.  

Tipos de Sistemas de Manuseio

Os dois tipos principais de sistemas de manuseio de combustível normalmente utilizados são os sistemas de gravidade (incluindo bomba auxiliar e versões sub-gravitacionais) e os sistemas de anel principal.  

Sistemas de gravidade 

Um sistema de gravidade é aquele onde o combustível flui através de gravidade, do tanque de armazenagem ou de serviço aos queimadores.  A pressão na linha de alimentação variará de acordo com a quantidade de produto existente no tanque.  Este sistema deve ser usado somente em queimadores que operem satisfatoriamente entre tais limites de pressão. Um sistema de gravidade com bomba auxiliar é aquele onde o combustível flui por gravidade do tanque de armazenagem ou de serviço para a bomba.  A bomba fornece o combustível ao equipamento de combustão através de uma tubulação, onde passa somente a quantidade requerida para alimentar o equipamento de queima do combustível.  A inclusão da bomba neste tipo de sistema aumenta e mantém constante a pressão de alimentação do combustível. Um sistema sub-gravitacional é aquele onde uma bomba, associada com o equipamento de queima do combustível, é usada para succionar o combustível de um tanque, onde o nível do mesmo possa estar abaixo do nível da bomba. Em geral, os sistemas de gravidade são usados no manuseio de combustíveis destilados em temperatura ambiente, mas não são recomendados para óleos combustíveis.  

Sistemas de anel principal 

Os sistemas de anel principal retiram o óleo combustível do tanque de armazenagem e circulam-no para cada ponto de consumo, operando continuamente.  O restante do óleo não consumido é retornado ao lado de sucção da bomba de circulação e não ao tanque de armazenagem.  Cada ponto de alimentação é conectado ao queimador que ele supre através de um sub- anel de circulação ou de ramificação da linha.  Os sistemas de anel também podem ser utilizados com combustíveis destilados, mas neste caso, sem aquecimento e sem isolação térmica.      

Acessórios dos Sistemas  

Filtros 

Os filtros devem ser incorporados ao sistema de manuseio para evitar que materiais estranhos possam danificar os componentes e bloquear as válvulas ou os orifícios de nebulização dos queimadores.  Normalmente existem dois estágios de filtragem.  O primeiro estágio proporciona a proteção de bombas e válvulas e o segundo protege os orifícios de nebulização dos queimadores. O primeiro estágio de filtragem, de malha grossa, deve ser localizado próximo ao tanque de armazenagem.  A filtragem fina não deve ser empregada neste estágio, caso contrário a pressão cairá no filtro (perda de carga elevada), por causa da excessiva viscosidade do óleo nas temperaturas de manuseio.  O segundo estágio de filtragem, de malha fina, é localizado normalmente após o aquecedor, de tal forma que o óleo passe por este filtro em viscosidade de nebulização. 

Aquecedores de Linha 

Instalações de manuseio de óleos combustíveis necessitam da incorporação de meios de aquecimento do óleo para reduzir sua viscosidade e facilitar a regulagem e controle, reduzir as perdas de carga nas tubulações e fornecer o óleo ao queimador nas condições recomendadas de nebulização. Isto é obtido com a instalação de um aquecedor de linha no sistema de circulação.  A maioria desses aquecedores é operada com vapor ou eletricidade. A capacidade de um aquecedor de linha deve ser suficiente para fornecer o aumento de temperatura requerido, na máxima vazão de óleo e sob as piores temperaturas do ambiente. A capacidade dos aquecedores a vapor é fornecida em litros por hora e a dos aquecedores elétricos em kW.  A capacidade em kW deve considerar a eficiência do equipamento.  Os aquecedores devem ser sempre isolados termicamente, caso contrário não será obtida uma temperatura uniforme e a perda excessiva de calor reduzirá a eficiência. A combinação de aquecedores a vapor e elétrico também é viável.  Esta combinação é geralmente usada em instalações a vapor, onde o vapor não é disponível durante as partidas do equipamento térmico.  O aquecimento elétrico fornece óleo quente na partida, então a unidade de aquecimento passa ao vapor, quando as condições normais de operação forem alcançadas. Onde os aquecedores de linha forem usados para aquecer o óleo até a viscosidade de nebulização requerida, é essencial que a potência de entrada seja bem controlada para que a viscosidade do óleo seja mantida dentro dos limites aceitáveis.   

Tubulações  

Tubulações subterrâneas 

A instalação de tubulações subterrâneas não é recomendada por causa dos custos adicionais envolvidos, pela dificuldade de manutenção, inspeção e reparo e, principalmente, pelos riscos de contaminação ao meio ambiente. Onde tais tubulações forem inevitáveis, estas devem ser preferencialmente construídas em canaletas de concreto que tenham boa drenagem e sejam de acesso fácil. Onde isso não é praticável, a tubulação deve ser previamente tratada, e então, montada no campo, de modo que resista às condições do solo onde ficará instalada.  Após o teste de pressão da tubulação e seus flanges (usando mistura de água e óleo solúvel com 1,5 vezes a pressão de trabalho), os flanges deverão ser tratados como a tubulação. 

Linhas de sucção

A posição relativa do tanque de armazenagem e da bomba de circulação é muito importante.  As linhas de sucção devem ser tão curtas quanto possível, observando que, no manuseio de óleos combustíveis, as mesmas deverão ser isoladas termicamente e tracejadas.  

Tracejamento de Tubulações e Isolamento Térmico  

Um sistema de manuseio eficiente deve ser capaz de manter as temperaturas especificadas de um determinado tipo de combustível sob as condições mais adversas de tempo.  Sob tais condições, o tracejamento será necessário para prevenir que o óleo contido no sistema fique abaixo de sua temperatura mínima de manuseio.  
Os principais requisitos são que a energia fornecida pelo tracejamento deve ser adequada às piores condições e que esta energia não seja tão elevada, de forma a causar um aumento de temperatura da superfície metálica em contato com o óleo, evitando o seu craqueamento térmico.  

Tracejamento de vapor ou água quente (ou fluido térmico) 

A aplicação externa de vapor ou água quente é a geralmente preferida, sendo utilizado em alguns casos o fluido (óleo) térmico para esta aplicação.  A tubulação de tracejamento deve ser ficada de forma a obter seu contato metálico contínuo com a linha de óleo.  O isolamento não deve preencher os espaços de ar existentes em volta das tubulações de óleo e de traço, pois isto reduzirá a energia transferida do traço para o óleo combustível. O "Layout" deve ser arranjado de forma que o tubo de vapor seja auto-drenante e todos os desvios que acompanhem válvulas e acessórios estejam posicionados na horizontal, como mostrado na figura abaixo.      




  
Isso previne a existência de depósitos de condensado. Se as depressões forem inevitáveis, elas deverão possuir válvulas de drenagem individuais. Purgadores termodinâmicos deverão ser utilizados para drenagem do traço, evitando acúmulo de condensado. O purgador selecionado deverá ser capaz de operar dentro da faixa de pressão de vapor utilizada na instalação sem ajustes. 

Destino dos Resíduos para Proteção Ambiental 


Os resíduos de óleo, incluindo lubrificantes, solventes e outros líquidos orgânicos, devem ser armazenados separadamente e coletados por uma organização competente especializada no manuseio e destinação de tais materiais, possuidora de autorização específica do órgão de meio ambiente local para seu transporte e destino. Os resíduos de óleo não devem ser colocados dentro do tanque de óleo combustível, já que provavelmente eles serão incompatíveis com o óleo combustível, formando barras que podem contaminar o tanque, bloquear os filtros e afetar adversamente a combustão. Adicionalmente, os resíduos de produtos podem conter contaminantes indesejáveis tais como metais pesados que, se queimados em instalações típicas, podem aumentar, entre outros problemas, os de saúde e os ambientais.  Outro ponto de extrema importância é que geralmente solventes e outros produtos leves possuem baixos pontos de fulgor, causando sérios perigos de explosão, quando armazenados com óleo combustível na temperatura operacional deste último.   




Professor Orosco

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