Vapor e a Organização
Os benefícios descritos não interessam a todos os usuários de vapor. Os benefícios do vapor, como solucionador de problemas, podem ser subdivididos de acordo com diferentes pontos de vista dentro de uma empresa. Eles são percebidos de forma diferente dependendo se você é um diretor executivo, um gerente ou está no nível operacional.
As perguntas que essas pessoas fazem sobre o vapor são marcadamente diferentes.
Diretor executivo
O executivo de nível mais alto está preocupado com a melhor solução de transferência de energia para atender aos objetivos estratégicos e financeiros da organização.
Se uma empresa instala um sistema de vapor ou escolhe atualizar um sistema existente, um investimento de capital significativo é necessário, e a relação com o sistema, e o fornecedor do sistema, será longa e envolvente.

Diretores executivos e alta gestão querem respostas para as seguintes perguntas:
Diretores executivos e alta gestão querem respostas para as seguintes perguntas:
P. Que tipo de investimento de capital um sistema de vapor representa? Um sistema de vapor requer apenas tubos de pequeno diâmetro para atender a uma alta demanda de calor. Não requer bombas caras ou balanceamento, e apenas válvulas de duas vias são necessárias. Isso significa que o sistema é mais simples e menos caro do que, por exemplo, um sistema de água quente de alta temperatura. A alta eficiência da planta de vapor significa que ela é compacta e faz uso máximo do espaço, algo que frequentemente é escasso na planta. Além disso, atualizar um sistema de vapor existente com as caldeiras e controles mais recentes normalmente representa 50% do custo de removê-lo e substituí-lo por um sistema descentralizado a gás. P. Como os custos operacionais e de manutenção de um sistema de vapor afetarão os custos indiretos? A planta de caldeiras centralizada é altamente eficiente e pode usar tarifas de combustível interruptível baixas. A caldeira pode até ser abastecida por resíduos, ou fazer parte de uma planta de Cogeração de última geração. Equipamentos de vapor normalmente desfrutam de longa vida útil - cifras de trinta anos ou mais de vida com baixa manutenção são bastante comuns. A planta moderna de vapor, da casa de caldeiras até a planta que usa o vapor e de volta, pode ser totalmente automatizada. Isso reduz drasticamente o custo de operação da planta. Equipamentos sofisticados de monitoramento de energia garantirão que a planta permaneça energeticamente eficiente e com baixa necessidade de operadores. Todos esses fatores em combinação significam que um sistema de vapor tem um baixo custo ao longo da vida útil. P. Se um sistema de vapor for instalado, como o máximo proveito pode ser tirado dele? O vapor tem uma variedade de usos. Pode ser usado para aquecimento de grandes áreas, para processos complexos e para fins de esterilização. Usando um hospital como exemplo, o vapor é ideal porque pode ser gerado centralmente em alta pressão, distribuído ao longo de longas distâncias e então ter sua pressão reduzida no ponto de uso. Isso significa que uma única caldeira de alta pressão pode atender às necessidades de todas as aplicações ao redor do hospital, por exemplo, aquecimento de enfermarias, umidificação do ar, cozimento de alimentos em grandes quantidades e esterilização de equipamentos. Não é tão fácil atender a todas essas necessidades com um sistema de água. P. E se as necessidades mudarem no futuro? Os sistemas de vapor são flexíveis e fáceis de expandir. Podem crescer com a empresa e ser alterados para atender a objetivos de negócios em mudança. P. O que usar vapor diz sobre a empresa? O uso do vapor é ambientalmente responsável. Empresas continuam escolhendo o vapor porque é gerado com altos níveis de eficiência de combustível. Os controles ambientais são cada vez mais rigorosos, a ponto de as organizações terem que considerar os custos e métodos de descarte da planta antes de ser instalada. Todas essas questões são consideradas durante o projeto e fabricação da planta de vapor.
Nível de gestão
Um gerente considerará o vapor como algo que fornecerá uma solução para um problema de gestão, como algo que beneficiará e agregará valor ao negócio. A responsabilidade do gerente é implementar iniciativas ordenadas por executivos seniores. Um gerente perguntaria “Como o vapor permitirá a implementação bem-sucedida desta tarefa?”
Os gerentes tendem a ser práticos e focados em completar uma tarefa dentro de um orçamento. Eles escolherão usar o vapor se acreditarem que fornecerá a maior quantidade de praticidade e conveniência, a um custo razoável.
Eles se preocupam menos com os mecanismos do sistema de vapor em si. Uma perspectiva útil seria que o gerente é a pessoa que quer o produto final, sem necessariamente querer saber como a maquinaria que o produz é montada.

Gerentes precisam de respostas para as seguintes perguntas:
Gerentes precisam de respostas para as seguintes perguntas:
P. O vapor será adequado para o processo? O vapor atende a muitas aplicações e usos. Tem alto teor de calor e libera seu calor a uma temperatura constante. Não cria um gradiente de temperatura ao longo da superfície de transferência de calor, diferentemente da água e óleos térmicos, o que significa que pode fornecer qualidade de produto mais consistente. Como o vapor é um fluido puro, pode ser injetado diretamente no produto ou fazer o produto sendo aquecido ser envolvido. A energia dada ao processo é fácil de controlar usando válvulas de duas vias, devido à relação direta entre temperatura e pressão. P. Se um sistema de vapor for instalado, como o máximo proveito pode ser tirado dele? O vapor tem uma ampla variedade de usos. Pode ser usado para aquecimento de grandes áreas, e para muitos processos de fabricação complexos.
Em nível operacional, o condensado produzido por um processo de fabricação pode ser retornado ao tanque de alimentação da caldeira. Isso pode reduzir significativamente os custos de combustível e tratamento de água da caldeira, porque a água já é tratada e está em alta temperatura. Vapor de baixa pressão também pode ser produzido a partir do condensado em um vaso flash, e usado em aplicações de baixa pressão como aquecimento de ambientes. P. Quanto custa produzir vapor? A água é abundante e barata, e as caldeiras de vapor são altamente eficientes porque extraem uma grande proporção da energia contida no combustível. Como mencionado anteriormente, a planta de caldeiras centralizada pode aproveitar tarifas de combustível interruptível baixas, algo que não é possível para sistemas de gás descentralizados que usam um suprimento constante de combustível de tarifa premium.
Vapor flash e condensado podem ser recuperados e retornados à caldeira ou usados em aplicações de baixa pressão com perdas mínimas.
O uso de vapor é fácil de monitorar usando medidores de fluxo de vapor e produtos compatíveis com SCADA. Para valores reais, veja ‘O custo de produzir vapor’, mais adiante neste Módulo. Em termos de custos de capital e operação, viu-se ao responder às preocupações do diretor executivo que a planta de vapor pode representar valor pelo dinheiro em ambas as áreas. P. Há espaço de instalação suficiente? As altas taxas de transferência de calor desfrutadas pelo vapor significam que a planta é menor e mais compacta do que plantas de água ou óleo térmico. Um típico pacote moderno de trocador de calor vapor para água quente classificado para 1 200 kW ocupa apenas 0,7 m² de espaço no piso. Compare isso com um aquecedor de água quente que pode ocupar grande parte de uma sala de máquinas. P. Não querendo pensar muito sobre esta parte do processo, uma solução completa pode ser fornecida? A planta de vapor pode ser fornecida na forma de pacotes compactos prontos para instalar, que são instalados, comissionados e prontos para operar em um período muito curto de tempo. Oferecem muitos anos de operação sem problemas e têm um baixo custo ao longo da vida útil.
Pessoal técnico/operadores
No nível operacional, a eficiência do dia a dia e a vida útil dos indivíduos podem ser diretamente afetadas pela planta de vapor e pela maneira como ela opera. Esses indivíduos querem saber que a planta vai funcionar, o quão bem funcionará, e o efeito que isso terá em seu tempo e recursos.
Pessoal técnico/operadores precisam de respostas para as seguintes perguntas:
Pessoal técnico/operadores precisam de respostas para as seguintes perguntas:
P. Vai quebrar? Uma planta de vapor bem projetada e mantida não deveria ter motivo para quebrar. Os mecanismos do sistema são simples de entender e projetados para minimizar a manutenção. Não é incomum que itens de planta de vapor desfrutem de 30 ou 40 anos de vida sem problemas. P. Quando a manutenção for necessária, quão fácil é? A planta moderna de vapor é projetada para facilitar manutenção rápida e fácil com mínimo tempo de inatividade. O projeto moderno dos componentes é um benefício neste aspecto. Por exemplo, armadilhas de vapor com conectores rotativos podem ser substituídas afrouxando dois parafusos e encaixando uma nova unidade de armadilha no lugar. Manifolds modernos forjados de vapor e condensado incorporam válvulas de pistão que podem ser mantidas in-line com uma simples ferramenta portátil. Sistemas de monitoramento sofisticados visam os componentes que realmente precisam de manutenção, em vez de permitir que manutenção preventiva seja realizada desnecessariamente em itens de planta que estão funcionando.
Os internos de válvulas de controle podem simplesmente ser levantados e trocados in-line, e os atuadores podem ser invertidos no campo. Bombas mecânicas podem ser atendidas simplesmente removendo uma tampa, que tem todos os internos conectados a ela. Conectores de tubulação universais permitem que armadilhas de vapor sejam substituídas em minutos. Um ponto importante a notar é que quando a manutenção do sistema é necessária, um sistema de vapor é fácil de isolar e drenará rapidamente, o que significa que os reparos podem ser rapidamente executados. Quaisquer pequenos vazamentos que ocorram não são tóxicos. Este nem sempre é o caso de sistemas de líquidos, que são mais lentos e mais caros de drenar, e podem incluir fluidos tóxicos ou de difícil manuseio.
P. Ele cuidará de si mesmo?
Tabela 1.2.1 Usuários de vapor
| Usuários pesados | Usuários médios | Usuários leves |
|---|---|---|
| Alimentos e bebidas Farmacêuticos Refino de petróleo Químicos Plásticos Celulose e papel Refino de açúcar Têxteis Processamento de metais Borracha e pneus Construção naval Geração de energia | Aquecimento e ventilação Cozimento Curva Resfriamento Fermentação Tratamento Limpeza Fusão Assar Secagem | Eletrônica Horticultura Ar condicionado Umidificação |
Usos interessantes para o vapor:
Usos interessantes para o vapor:
- Embalar a vácuo carnes.
- Depressurizar as tampas de potes de alimentos.
- Estourar milho para fazer flocos de milho.
- Tingir bolas de tênis.
- Reparar tubulações subterrâneas (o vapor é usado para expandir e selar uma espuma que foi bombeada para dentro do tubo. Isso forma um novo revestimento para o tubo e sela quaisquer rachaduras).
- Manter o chocolate mole, para que possa ser bombeado e moldado.
- Garantir que garrafas de bebidas fiquem atraentes mas seguras, por exemplo à prova de adulteração, através de encolhimento térmico de uma película envoltória.
- Secar cola (aquecendo tanto a cola quanto os materiais a secar em um rolo).
- Preservativos.
- Plástico bolha.
- Descascar batatas em toneladas (vapor de alta pressão é injetado em um vaso cheio de batatas. Então é rapidamente despressurizado, retirando as cascas).
- Aquecer piscinas.
- Fazer café solúvel, leite ou cacau em pó.
- Moldar pneus.
- Passar roupas.
- Fazer carpetes.
- Ondular papelão.
- Garantir acabamento de pintura de alta qualidade em carros.
- Lavar garrafas de leite.
- Lavar barris de cerveja.
- Secar papel.
- Garantir que medicamentos e equipamentos médicos sejam estéreis.
- Cozinhar chips de batata.
- Esterilizar cadeiras de rodas.
- Cozinhar pedaços de alimentos, por exemplo frutos do mar, uniformemente em uma cesta usando vapor injetado para calor, umidade e turbulência ao mesmo tempo.
- Cozinhar grandes cubas de alimentos por injeção direta ou aquecimento por jaqueta. …e centenas de outros.
Na indústria atual, o custo de fornecer energia é de enorme interesse. A Tabela 1.2.2 mostra preços provisionais de combustíveis industriais para a Grã-Bretanha, obtidos de um recente Digest of UK Energy Statistics. Tabela 1.2.2 Preços de combustíveis na GB (excluindo Climate Change Levy)
| Combustível | Tamanho do consumidor | 2009 |
| Carvão (£ por tonelada) | Pequeno | 120.19 |
| Médio | 82.23 | |
| Grande | 54.82 | |
| Óleo combustível pesado (£ por tonelada) | Pequeno | 421.9 |
| Médio | 378.6 | |
| Grande | 376.5 | |
| Óleo diesel (£ por tonelada) | Pequeno | 507.6 |
| Médio | 506 | |
| Grande | 481.8 | |
| Eletricidade (pence por kWh) | Pequeno | 9.82 |
| Médio | 8.84 | |
| Grande | 6.48 | |
| Gás (pence por kWh) | Pequeno | 2.93 |
| Médio | 2.53 | |
| Grande | 1.8 |
O custo de produzir vapor com base nos custos acima
O custo de produzir vapor com base nos custos acima
Todos os valores excluem o Climate Change Levy que entrou em vigor em abril de 2001. O custo de produzir 1 000 kg de vapor usando os tipos de combustível listados e figuras médias de custo de combustível é mostrado na Tabela 1.2.3. Tabela 1.2.3 Custos de vapor na GB - 2009
| Combustível | Custo médio unitário (£) | Unidade de fornecimento | Custo de produzir 1 000 kg de vapor (£) | |
| Óleo | Pesado (3 500 s) | 0.366 0 | Por litro | 27.13 |
| Óleo diesel (35 s) | 0.400 0 | Por litro | 27.64 | |
| Gás natural | Firme | 0.020 0 | Por kWh | 16.98 |
| Interruptível | 0.018 0 | Por kWh | 15.28 | |
| Carvão | 59.600 0 | Por tonelada | 6.07 | |
| Eletricidade | 0.072 7 | Por kWh | 49.37 | |
Eficiência da caldeira

Uma caldeira de vapor moderna normalmente opera com uma eficiência entre 80 e 85%. Algumas perdas de distribuição serão incorridas na tubulação entre a caldeira e os equipamentos da planta de processo, mas para um sistema isolado de acordo com as normas atuais, essa perda não deve exceder 5% do teor total de calor do vapor. O calor pode ser recuperado do blowdown, o vapor flash pode ser usado para aplicações de baixa pressão, e o condensado é retornado ao tanque de alimentação da caldeira. Se um economizador for instalado na chaminé da caldeira, a eficiência geral de uma planta de vapor centralizada será de cerca de 87%. Isso é menor do que a eficiência de 100% realizada com um sistema de aquecimento elétrico no ponto de uso, mas os custos operacionais típicos para os dois sistemas devem ser comparados. Fica claro que a opção mais barata é a planta de caldeiras centralizada, que pode usar uma tarifa de gás mais baixa, interruptível, em vez da tarifa cheia de gás ou eletricidade, essencial para um sistema de aquecimento no ponto de uso. A eficiência geral da geração de eletricidade em uma usina é de aproximadamente 30 a 35%, e isso é refletido nas tarifas unitárias. Os componentes dentro da planta de vapor também são altamente eficientes. Por exemplo, armadilhas de vapor apenas permitem que o condensado drene da planta, retendo vapor valioso para o processo. O vapor flash do condensado pode ser utilizado para processos de menor pressão com a assistência de um vaso flash. As páginas seguintes introduzem alguns exemplos reais de situações em que um usuário de vapor havia sido inicialmente mal aconselhado e/ou tivera acesso apenas a informações de má qualidade ou incompletas relacionadas à planta de vapor. Em ambos os casos, eles quase tomaram decisões que teriam sido caras e certamente não no melhor interesse de sua organização. Alguns detalhes de identificação foram alterados.
Caso de estudo: hospital no oeste do Reino Unido considera substituir seu sistema de vapor
Caso de estudo: hospital no oeste do Reino Unido considera substituir seu sistema de vapor
Em uma situação real em meados da década de 1990, um hospital no oeste da Inglaterra considerou substituir seu sistema de vapor envelhecido por um sistema de água quente de alta temperatura, usando caldeiras a gás adicionais para atender algumas cargas. Embora novos sistemas de vapor sejam extremamente modernos e eficientes em seu projeto, sistemas antigos negligenciados às vezes são encontrados, e este usuário precisava tomar uma decisão de atualizar ou substituir o sistema. A alocação financeira para o projeto era de £2,57 milhões ao longo de três anos, incluindo honorários profissionais mais IVA. Foi demonstrado, em consulta com o hospital, que apenas £1,2 milhão gastos ao longo de dez anos forneceriam a renovação das caldeiras de vapor, tubulação e um grande número de aquecedores de água. Também ficou claro que a renovação do sistema de vapor exigiria uma contribuição profissional muito reduzida. Na verdade, mudar para água quente de alta temperatura (HTHW) custaria mais de £1,2 milhão a mais do que renovar o sistema de vapor. As razões que o hospital inicialmente deu para substituir o sistema de vapor foram:
-
Com um sistema HTHW, acreditava-se que os custos de manutenção e operação seriam menores.
-
A planta de vapor existente, caldeiras e tubulação precisavam ser substituídas de qualquer forma. Os custos de manutenção do sistema de vapor eram ditos incluir seguro de aquecedores, manutenção de armadilhas de vapor, válvulas redutoras e planta de tratamento de água, além de substituição de tubulação de condensado. Os custos operacionais eram ditos incluir tratamento de água, água de reposição, operação da casa de caldeiras, e perdas de calor dos aquecedores, blowdown e armadilhas. Os custos operacionais anuais aproximados que o hospital estava usando para HTHW versus vapor, são dados na Tabela 1.2.4.
Tabela 1.2.4 Custos operacionais
| Serviço | Vapor (£) | HTHW (£) |
| Combustível | 245 000 | 217 500 |
| Operação | 57 000 | 0 |
| Manutenção | 77 000 | 40 000 |
| Tratamento de água | 8 000 | 0 |
| Água | 400 | 100 |
| Eletricidade | 9 000 | 12 000 |
| Peças | 10 000 | 5 000 |
| Total | £406 400 | £274 600 |
Alegações adicionais a favor de caldeiras individuais a gás foram: **-**Sem perdas na tubulação primária.
-
Caldeiras de substituição menores.
-
Sem necessidade de combustível de reserva. Os custos acima expostos faziam o sistema HTHW parecer a opção mais favorável em termos de custos operacionais. O novo sistema HTHW custaria £1 953 000 mais £274 600 por ano em custos operacionais e de manutenção. Isso, em efeito, significava descomissionar uma planta e substituí-la a um custo superior a £2 milhões, para economizar pouco mais de £130 000 por ano. Os seguintes fatores precisavam ser considerados:
-
A economia de £130 000 usando HTHW é derivada de £406 400 - £274 600. O custo de combustível do vapor pode ser reduzido ao mesmo nível do HTHW usando retorno de condensado e recuperação de vapor flash. Isso reduziria o total em £65 000 para £341 400.
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As maiores economias alegadas eram devido à eliminação de caldeiras com operadores. No entanto, as casas de caldeiras modernas são totalmente automatizadas e não há necessidade de operadores.
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A redução de £37 000 nos custos de manutenção parecia muito otimista considerando que a solução HTHW incluía a introdução de 16 novas caldeiras a gás, 4 novos geradores de vapor e 9 novos umidificadores. Isso traria uma necessidade significativa de manutenção.
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Os geradores de vapor e umidificadores tinham necessidades de combustível e custos de tratamento de água não contabilizados. O combustível seria fornecido a uma tarifa premium para satisfazer a alegação de que combustível de reserva não era necessário. Em contraste, caldeiras de vapor centralizadas podem utilizar alternativas de baixo custo em tarifa interruptível.
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As economias de menores perdas de calor na tubulação (eliminadas de caldeiras a gás sem tubulação) eram mínimas em relação aos custos totais envolvidos, e na verdade compensadas pela necessidade de combustível em tarifa premium.
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Um fato dado a favor da substituição do sistema de vapor era o alto custo de substituição de tubulação de condensado. Esta afirmação nos diz que a corrosão estava ocorrendo, cuja causa mais comum são gases dissolvidos, que podem ser removidos fisicamente ou por tratamento químico. Remover o sistema por causa disso é como substituir um carro porque os cinzeiros estão cheios!
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Uma desvantagem dada para sistemas de vapor era a necessidade de inspeção de seguro de aquecedores de vapor/água. No entanto, aquecedores HTHW também requerem inspeção!
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Outra desvantagem dada era a necessidade de manter válvulas redutoras de pressão de vapor. Mas sistemas de água contêm válvulas de três vias com uma necessidade significativa de manutenção.
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O custo de água de reposição e tratamento de água para sistemas de vapor foi criticado. No entanto, quando um sistema de vapor requer manutenção, a parte relevante pode ser facilmente isolada e rapidamente drenada com poucas perdas (isso minimiza o tempo de inatividade). Em contraste, um sistema de água requer que seções inteiras sejam resfriadas e depois drenadas. Ele deve então ser reabastecido e purgado do ar após a manutenção. Os sistemas HTHW também requerem tratamento químico, assim como os sistemas de vapor. Apresentadas com essas explicações, o hospital percebeu que grande parte da evidência na qual estavam baseando sua decisão era tendenciosa e incompleta. A equipe de engenharia do hospital reavaliou o caso, e decidiu reter sua planta de vapor e atualizá-la com controles e equipamentos modernos, economizando uma quantia considerável de dinheiro.
Tracer de aquecimento
O tracer de aquecimento é um elemento vital na operação confiável de tubulações e vasos de armazenamento/processo, em uma ampla gama de indústrias.
Um tracer a vapor é um pequeno tubo de vapor que corre ao longo da superfície externa de um tubo de processo (geralmente) maior. Pasta de condução de calor é frequentemente usada entre o tracer e o tubo de processo. Os dois tubos são então isolados juntos. O calor fornecido pelo tracer (por condução) impede que o conteúdo do tubo de processo maior congele (proteção antigelo para linhas de água) ou mantém a temperatura do fluido de processo de modo que permaneça fácil de bombear. Tracers são comumente encontrados nas indústrias de petróleo e petroquímica, mas também nos setores de alimentos e farmacêutico, para óleos, gorduras e glicose. Muitos desses fluidos só podem ser bombeados a temperaturas bem acima da ambiente. No processamento químico, uma variedade de produtos desde ácido acético até asfalto, enxofre e compostos de zinco só podem ser transportados por tubos se mantidos a uma temperatura adequada. Para as extensas corridas de tubos encontradas em grande parte da indústria de processos, o tracer a vapor permanece a escolha mais popular. Para corridas muito curtas ou onde não há fornecimento de vapor disponível, o tracer elétrico é frequentemente escolhido, embora a água quente também seja usada para necessidades de baixa temperatura. Os benefícios relativos do tracer a vapor e elétrico são resumidos na Tabela 1.2.5.
Tabela 1.2.5 Os méritos relativos do tracer a vapor e elétrico
| Tracer a vapor | Tracer elétrico | |
|---|---|---|
| Robustez - capacidade de resistir a intempéries adversas e abuso físico | Boa | Ruim |
| Flexibilidade - capacidade de atender demandas de diferentes produtos | Excelente | Ruim |
| Segurança - adequação para uso em áreas perigosas | Excelente | Não pode ser usado em todas as zonas |
| Custos de energia por GJ | 0 a £7,70 | £22,00 |
| Vida útil do sistema | Longa | Limitada |
| Confiabilidade | Alta | Alta |
| Facilidade de extensão do sistema | Fácil | Difícil |
| Controle de temperatura - precisão de manutenção de temperatura | Muito bom/Alto | Excelente |
| Adequação para grandes plantas | Excelente | Moderada |
| Adequação para pequenas plantas | Moderada | Boa |
| Facilidade de instalação do tracer | Moderada | Requer habilidades especializadas |
| Custo de manutenção | Baixo | Moderado |
| Necessidade de pessoal de manutenção especializado | Não | Sim |
| Disponibilidade como projeto turnkey | Sim | Sim |
Caso de estudo: refinaria de petróleo no Reino Unido usa tracer a vapor para tubulação de 4 km
Caso de estudo: refinaria de petróleo no Reino Unido usa tracer a vapor para tubulação de 4 km
Em 1998, um sistema de tracer de aquecimento a vapor foi instalado em uma das maiores refinarias de petróleo do Reino Unido.
Contexto
A empresa de petróleo em questão está envolvida na exportação de um tipo de produto de cera. A cera tem muitos usos, como isolamento em cabos elétricos, como resina em papel corrugado e como revestimento usado para proteger frutas frescas.
A cera tem propriedades semelhantes à cera de vela. Para permitir que seja transportada a qualquer distância na forma de líquido, ela precisa ser mantida em uma certa temperatura. A refinaria, portanto, necessitava de uma tubulação com tracer crítico.
O projeto exigia a instalação de uma tubulação de produto de 200 mm de diâmetro, que correria de um parque de tanques a um terminal marítimo no mar – uma tubulação de cerca de 4 km de comprimento.
O projeto começou em abril de 1997, a instalação foi concluída em agosto de 1998, e a primeira exportação bem-sucedida de cera ocorreu um mês depois.
Embora a equipe de gerenciamento da refinaria estivesse originalmente comprometida com uma solução de tracer elétrico, foram persuadidos a olhar propostas de projeto comparativas e custos tanto para as opções de tracer elétrico quanto a vapor.
A aplicação de cera
O parâmetro-chave para esta aplicação crítica de tracer era fornecer controle preciso de temperatura do produto a 80°C, mas ter a capacidade de aumentar a temperatura para 90°C para condições de partida ou reflujo. Outros fatores críticos incluíam o fato de que o produto solidificaria em temperaturas abaixo de 60°C, e se deterioraria se submetido a temperaturas acima de 120°C.
O vapor estava disponível no local a 9 bar g e 180°C, o que imediatamente apresentava problemas de temperaturas superficiais excessivas se fosse usado tubulação de tracer convencional de aço carbono classe 80. Isso havia sido proposto pelo empreiteiro como uma solução tradicional de tracer a vapor para a empresa de petróleo.
O comprimento total de tubo de tracer necessário era de 11,5 km, significando que a instalação de tubulação de aço carbono seria muito intensiva em mão de obra, cara e impraticável. Com todas as juntas envolvidas, não era uma opção atraente.
No entanto, os sistemas modernos de tracer a vapor são altamente avançados tecnologicamente. A Spirax Sarco e seu parceiro no projeto, uma firma especializada em tracer, puderam propor duas corridas paralelas de tubo de tracer de cobre isolado, o que efetivamente colocou uma camada de isolamento entre o tubo do produto e o tracer a vapor. Isso permitiu o uso de fornecimento de vapor a 9 bar g, sem o potencial de pontos quentes que poderiam exceder a limitação crítica de 120°C do produto.
O benefício de instalação foi que, como o tubo de tracer a vapor de cobre recozido e dúctil utilizado estava disponível em comprimentos contínuos de bobina, as corridas propostas de 50 m teriam um número limitado de juntas, reduzindo o potencial de futuros vazamentos de conectores.
Isso forneceu uma solução confiável e de baixa manutenção.
Após cálculos abrangentes de auditoria energética, e a produção de desenhos esquemáticos de instalação para fins de orçamento, juntamente com alguma engenharia cuidadosa, a proposta era usar o sistema de distribuição existente de 9 bar g com tubulação de aço carbono de 15 mm para alimentar o sistema de tracer, juntamente com filtros e controles de temperatura. Tubulação de condensado de aço carbono foi usada juntamente com armadilhas de tracer leves que minimizaram a necessidade de suportes fabricados substanciais.
As corridas típicas de tracer seriam de 50 m de tubo de tracer de cobre duplo isolado, instalado nas posições 4 e 8 horas ao redor do tubo do produto, fixado à tubulação do produto com fita de aço inoxidável em intervalos de 300 mm.
Os custos de material e instalação para tracer de aquecimento a vapor foram cerca de 30% menores do que a opção de tracer elétrico. Além disso, os custos operacionais contínuos para o sistema a vapor seriam uma fração daqueles para a opção elétrica.
Antes que a gerência da empresa de petróleo se comprometesse com um sistema de tracer a vapor, não apenas exigiram uma garantia estendida de produto e uma garantia de desempenho da planta, mas também insistiram que um banco de testes fosse construído para provar a adequação do tracer controlado por auto-regulação para uma aplicação tão rigorosa.
A Spirax Sarco pôde assegurar-lhes a adequação do projeto referindo-se a uma instalação existente em outro local de sua planta, onde dez controladores auto-regulados já estavam instalados e trabalhando com sucesso no tracer de aquecimento de linhas de transferência de bombas.
A empresa de petróleo ficou então convencida dos benefícios do tracer a vapor para a linha de produto de cera e prosseguiu para instalar um sistema de tracer a vapor.
Pesquisas mais aprofundadas da rota da tubulação de 4 km foram realizadas para permitir a produção de desenhos completos de instalação. A empresa também recebeu treinamento no local para pessoal sobre práticas corretas e procedimentos de instalação.
Após a instalação, o projeto de carga térmica foi confirmado e o produto foi mantido nos 80°C necessários.
Os executivos da empresa de petróleo ficaram impressionados com o sucesso do projeto e optaram por instalar tracer a vapor para outra linha de produto de cera de 300 m em preferência ao tracer elétrico, embora estivessem inicialmente convencidos de que o tracer elétrico era a única solução para aplicações críticas.