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Abordagem sistmica e comparativa de fludos trmicos orgnicos de base parafnica e parafnica hidrogenada. (captulo de livro)


Maurino Gomes Costa; Catia Fredericci


Resumo:

Os sistemas de fluido térmico orgânico representam para as plantas industriais, investimentos significativos de capital, altos custos de reposição e são essenciais para a capacidade de fabricação de muitos produtos. Por serem aplicados em sistemas térmicos, que trabalham em emperaturas elevadas (aproximadamente 300 °C), os riscos de incêndio e de descontinuidade operacional são muito comuns. Esse trabalho consistiu numa primeira etapa, na identificação e quantificação dos segmentos que utilizam Fluido Térmico Orgânico (FTO) e quais são os mais utilizados em plantas térmicas. Os resultados mostraram que há cerca de 3.370 plantas industriais instaladas no Brasil que utilizam o FTO preponderantemente no estado líquido, sendo a segunda alternativa no estado vapor. Todas trabalham com a finalidade de transportar calor em baixas pressões e em temperaturas elevadas. Com relação ao tipo de fluido, os de base mineral parafínica e base parafínica hidrogenada foram os mais citados, sendo utilizados em aproximadamente 82 % das aplicações, devido a boa relação entre a confiabilidade operacional oferecida e o atrativo custo de aquisição. No entanto, os fluidos térmicos orgânicos em temperaturas elevadas podem apresentar degradações térmicas e oxidação, levando a sérios riscos de segurança e descontinuidade de processo. Na segunda etapa desse trabalho foram escolhidos três dos fluidos mais utilizados em sistemas térmicos, dos quais dois são de base parafínica (A e B) e um de base parafínica hidrogenada (PH). Como as informações de catálogos das propriedades dos fluidos antes de sua operação (fluido novo) não cobrem várias propriedades importantes, para mapeamento de riscos, esse trabalho teve como objetivo avaliar propriedades físico-químicas dos fluidos como densidade e viscosidade na faixa de temperatura de 15 °C a 320 °C, residual de carbono, ponto de fulgor, insolúveis, estabilidade térmica, teor de umidade, índice de acidez e análise química de 19 elementos, por espectroscopia de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente. Análises de espectroscopia no infravermelho foram realizadas para identificar e confirmar a base do fluido térmico, e detectar possível degradação desse. Também foram calculadas e avaliadas algumas propriedades termodinâmicas como condutividade térmica, calor específico, entalpia específica, e número de Prandtl no intervalo de 15 °C a 320 °C. O objetivo foi verificar a possibilidade de estabelecer uma abordagem sistêmica e comparativa que permita considerar as propriedades específicas do meio de transferência de calor, o FTO novo (antes de sua aplicação), para garantir uma operação mais
segura em plantas térmicas que o utilizem em fase liquida, considerando a capacidade de recalcar o fluido ou bombeamento, a segurança no uso, a eficiência e a continuidade operacional. Após as análises dos três fluidos minerais, (A e B - parafínicos e PH - parafínico hidrogenado), obteve-se como melhor possibilidade de escolha o fluido PH, em função de: (a) maior estabilidade térmica, (b) menor taxa de reposição no sistema (c) maior segurança operacional da unidade industrial quanto às consequências de sua degradação e potenciais riscos de incêndio e explosão, (d) menor probabilidade de falha ou perdas junto à produção, e (e) maior retorno sobre a estrutura de investimento (custo total do fluido x expectativa de vida útil).



Referência:
GOMES, Maurino Gomes; FREDERICCI, Catia. Abordagem sistêmica e comparativa de fluídos térmicos orgânicos de base parafínica e parafínica hidrogenada. In: ENGENHARIA no século XXI. Belo Horizonte: Poissin, 2020. v.15, Cap.12, p.90-106.


Acesso ao artigo no site doLivro:
https://www.poisson.com.br/livros/engenharia/volume15/ESEC15.pdf