Aula 10 - Vasos e Torres
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Professores:EdsonRomano,NilondioeRicardoPinto
ProjetosdeProcessosIIVasoseTorres
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VasoseTorres2
VasoseTorres
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VasoseTorres3
VasosdePressoxTanques
Tanquessoequipamentosparaarmazenamentoouprocessodefluidos(lquidos)pressoatmosfrica(semprecomalgumrespiro),suportandoapenasopesodolquidoarmazenado.
Vasosdepressosoosequipamentoscomqualquerpressoabaixoouacimade15psi (100kPa)daatmosfrica(ASME).
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VasoseTorres4
ClassificaoeAplicaesdeVasosdePresso
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VasoseTorres5
PartesPrincipais
Casco ou costado (shell):
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VasoseTorres6
Tampos (head):
PartesPrincipais
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VasoseTorres7
PartesPrincipais
Tampo elptico 2:1 (D=2H).
Tampo torisfrico 6% (Rk = 0,06D, Rc = D)
Tampo torisfrico falsaelpse (Rk = 0,1727D, Rc = 0,9045D)
Tampo plano / Flange.
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VasoseTorres8
PartesPrincipais
Transies:
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VasoseTorres9
Bocais
PartesPrincipais
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VasoseTorres10
Bocais tpicos em vasos verticais,torres e vasos horizontais com esem bota.
PartesPrincipais
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VasoseTorres11
Internos
PartesPrincipais
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VasoseTorres12
SuportaodeVasosVerticaisOsvasosverticaispodemsersuportadospormeiodesaiascilndricasoucnicas,colunasousapatas(lugs).Semprequepossvelosvasosverticaisdevemsersuportadospormeiodecolunas.Aseleodotipodesuportedevasosverticaisdeveserfeitadeacordocomafiguraabaixo,anoserqueoutrasexignciassejamaplicveis.
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VasoseTorres13
SuportaodeVasosVerticaisAstorresdevemsersuportadaspormeiodesaias.Semprequehouverpossibilidadedevibraoemvasosverticaisdeveserusadosuportetiposaia,comonocasodevasosverticaisconectadosasucodecompressores.
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VasoseTorres14
SuportaodeVasosHorizontaisEmgeralsosuportadosatravsdeberosapoiadosusualmenteemestruturasdeconcreto.
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VasoseTorres15
Mediointermediriaouestocagemdentrodolimitedebateria,ovolumenograndedandoemcertoscasosumafolgadeat8horasdeoperao
P(psig) 0 250 251 500 501+
L/D 1a3 4 5
Paraestocagemdelquidovasoshorizontaiseparags lquidovasosverticais.Normalmenteostampossoelpticosoutoroesfricoscomrelao2:1Afolgaadotadaparaovolume(acritriodoprojetista)variade10a20%Volumedetampoelptico=V=0,1309Di3(Di dimetrointerno)Volumedapartecilndrica=V=H*Di2/4
1.ClculodeVasosdeAcmulo
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VasoseTorres16
Paraequipamentosdemaiorportepodemosconsiderloscomotanquesdeestocageme,nestecasoutilizamosumarelaoL/Dmenornafaixade0,5a0,8(soequipamentoscomfundoplanoe,otetoficadependendodotipodematerial,podendoser(tetoflutuante,tetofixo,etc.).Comocritriodedimensionamento,usualmenteconsideramosaformaderecebimentodosprodutos.Normalmenteprodutoslquidossotransportadosemcaminhestanquecomcapacidadesquevariamentre15a30m3 eostanquespodemserdimensionadospara,nomnimo,1,5vezesestevolume.Comespaoparaafasevaporparatanquescomvolumeinferiora50galusase15%eparavolumesacimausase10%.
Comosuportao:a)Tanquescomvolumeinferiora1000galespernasdesustentao.b)Entre1000e10.000galtanqueshorizontaiscomfundaodeconcretoc)Nafaixade10.000galhorizontaiscomfundaodconcreto
2.ClculodeTanquesdeEstocagem
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VasoseTorres17
Vasosnormalmentehorizontais,relaoL/D=3ouacima,apresentamseudimensionamentobaseadonavelocidadedeseparao.ComregrapropostaporHoopereJacobstemos:
NRE Efeito50.000..................................................Separaopobre
Odimensionamentodependedotamanhodagota(nafaixade500 5000m).Comovelocidadepodemosutilizarasseguintesexpresses:V=9,97(106)(1 2)d2/182 (ft/min)
V=2,415(1 2)/(ft/min):nestecasoodimetrodagotaestestimadoem150m
3.ClculodeSeparadoreslquido Lquido
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VasoseTorres18
Osmtodosparaseparaoso:
a)Decantaoporinflunciadagravidadeb)Decantaoporaocentrfugac)Aglomeraooucoalescnciaporaodesuperfciesslidaseposteriorseparao
8,0,VV0,035 K ar no gua de m100 Dp para sistema do dependeK onde
1)/(KV :escrever podemos oaproxima Com
)/18/(Df :laminar fluxo se
Newton) de (lei )1/(
CP
C
fondef
DgfV
GL
sg
sc
4.ClculodeSeparadoresGs Lquido
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VasoseTorres19
4.ClculodeSeparadoresGs Lquido
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VasoseTorres20
ClculosdeVasos DimensesMnimas
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VasoseTorres21
ClculodoVolumedeLquido Tempos de Residncia Tpicos
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VasoseTorres22
ClculodosBocais Bocais de Entrada de Carga (L+V)
Bocais Auxiliares
Bocais de Sada de Lquido
Bocais de Sada de Vapor/Gs V = 30 m/s
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VasoseTorres23
ClculodosBocais Dimetros de Bocas de Visita
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VasoseTorres24
TorresdeSeparao
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VasoseTorres25
PrincipaisTiposdeDispositivodeContato
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PrincipaisInternosdeTorres
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VasoseTorres27
QuedasdePressoTpicas
P mmHg/HetpPratos 3-5
Recheios Randmicos 1-3
Recheios Arrumados 0,1- 0,25
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VasoseTorres28
LimitesOperacionaisemTorresdePratos
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VasoseTorres29
TorresdePratos
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VasoseTorres30
TiposdePratos Prato Perfurado Prato com Borbulhadores
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TiposdePratos Prato Valvulado
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VasoseTorres32
LimitesOperacionaisemTorresdePratos
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VasoseTorres33
ConfiguraodosPratos
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FLUXO REVERSO FLUXO CRUZADODUAS PASSAGENS DUAS PASSAGENS EM CASCATA
VERTEDORES INTERMEDIRIOS
QUATRO PASSAGENSTRS PASSAGENS
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VasoseTorres34
FuncionamentodeumaTorredePratos
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VasoseTorres35
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorre
dePratos
ClculodoDimetro(mtodogrfico)
VL
VCFS (VLOAD
onde:CFS: vazo de vapor (ft/s)V: massa especfica do lquidoL: massa especfica do lquido
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VasoseTorres36
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredePratos Clculo do Dimetro (mtodo analtico)
ClculodareaLivredePassagemdoGsentrainment(jet)flooding
naqual: VAf =velocidademximadogsnumatorrefuncionandocomosistemaAR
GUA(emrelaoarealivre),ft/s. CSB =parmetrodeSouders BrownfornecidopelaFig 3.5,pg 81. CSB oCfactor nopontodeinundao; =massasespecficasemlb/ft3.
ProjetopreliminarsegundoFairFairutilizacomobaseaequaodeSouders eBrown(pg 81)
5,0
G
GLSBAf CV
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VasoseTorres37
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredePratosCorrelao de Fair para o CSB de inundao
+conservativo
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VasoseTorres38
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredePratos
Clculo da rea de Passagem do Gs Mtodo de Fair
SF =fatordosistemaFinundao =fatordeinundaoVaf =velocidadesuperficialdovaporemrelaoarealivre
5,02,0
20
G
GLSBAF CV
inundao
gs
FSVCFS
AfFAF
realivre
AT=Af +Ad === Dimetro datorre
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VasoseTorres39
ClculodareaAtivaMnima Critrio daGlitsch
inundaoafam FC
FPLGPMVLOADA 13000/)()( naqual:
Caf =Caf0Fsistema Caf0 Figura 3.7 Fsistema Tabela3.1(pg 85)
Finundao =usualmente80%
ProjetopreliminarsegundoManualdaGlitsch(1974)
FPL(in) =9DT/NPASSE
5,0
GLG
gsCFSVLOAD
EstimativapreliminardeDT Figura 3.6
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VasoseTorres40
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredePratos
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VasoseTorres41
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VasoseTorres42
inundaoaftm FC
VLOADA78,0
naqualAtm areamnimadatorre:
Atm =Aam+2Adm
Arredondarparaos100mmsuperioresou0,5ft
5,0
2min
TT
AD
Maiorvalor
DT comercial
ClculodareadaTorreMnima Critrio daGlitsch
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VasoseTorres43
inundaoaftm FC
VLOADA78,0
naqualAtm areamnimadatorre:
Atm =Aam+2Adm
Arredondarparaos100mmsuperioresou0,5ft
5,0
2min
TT
AD
Maiorvalor
DT comercial
ClculodareadaTorreMnima Critrio daGlitsch
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VasoseTorres44
ClculodareadoDowncomerMnima
VDdsg =250Fsistema
VDdsg =41(L G)0,5 Fsistema
VDdsg =7,5[TS(L G)]0,5Fsistema
Menorvalor
inundaodsgdm FVD
GPMA)(
Tabela 3.7
TS=inL,v =lb/ft3
VDdsg=gal/(minft2)
Adm=ft2
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VasoseTorres45
Verificaodareadodowncomer
MenorvalorSeAdm 0,11Aam OK
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VasoseTorres46
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredePratos
Clculo da Altura da Seo dos Pratos
Nmero de estgios tericos Eficincia de Prato: Varia de acordo com a relao L/V. Valores tpicos
entre 50 e 75%
Espaamentos Tpicos entre pratos (TS): 12, 16, 24, 36 e 48
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VasoseTorres47
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredePratos Clculo da Altura da Seo dos Pratos
Produto 1
Produto 2
Produto 3
Produto 4
25
6
11
12
19
13
22
2632
1
EstgiosTericos PratosReais
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VasoseTorres48
Obteno das Propriedades Fsicas e Vazes dos Fluidos
VAZAO MASSICA VAZAO VOL. T,P VAZAO VOL. STD. LIQEST. LIQUIDO VAPOR LIQUIDO VAPOR LIQUIDO VAPOR
KG/H M3/H M3/H 1 26135.79 1352.98 38.42 509.31 37.02 2.30 2 34996.13 37627.93 53.73 8672.48 47.04 53.60 3 37386.75 46488.65 57.87 9717.35 49.36 63.63 4 37410.11 48879.72 57.92 9813.14 48.73 65.95 5 102461.44 48903.36 157.77 9598.60 131.39 65.32 6 51403.17 69663.17 79.23 12980.05 65.20 91.72 7 51832.55 72018.92 79.45 12958.73 64.53 93.29 8 52156.47 72448.23 79.67 12677.12 64.06 92.62 9 51409.82 72772.39 78.39 12458.10 62.55 92.15
10 47269.51 72026.63 71.95 12156.09 57.05 90.64 11 85975.33 67885.99 129.75 11503.14 102.38 85.14 12 16818.48 75668.22 25.30 12547.14 19.75 94.06 13 8487.37 57929.31 12.50 10287.73 9.55 71.82
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VasoseTorres49
L T S
4 0 0 m m
D d
D T
F (D B v)
F (D B v)
H D
3 0 0 m m
ClculodasDimensesBsicas TorresdePratoseRecheios
Clculo da Altura da Seo de Topo
LTS
TS (900 mm)
400 mm
ESQUEMA A
LTS
ESQUEMA B
300 m m
1.200 m m
400 m m
Refluxo sub-resfriado(padro)
Refluxo sub-resfriado(arraste mnimo)
Refluxo saturado(arraste mnimo)
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VasoseTorres50
Db
300 mm mnimo
TS + 150 mmDb + 300 mm
(450 mm mnimo)
HLL
LLL
LTI 150 mm mnimo
VER DETALHE A
huD + 25 mm
DETALHE A: PANELA DE SELAGEM
huD + 25 mm
huD
Clculo da Altura da Seo de Fundo
ClculodasDimensesBsicas TorresdePratoseRecheios
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VasoseTorres51
TorresdeRecheios
ProjetoPreliminar
1. Escolhadorecheio2. DeterminaodoDimetro3. DeterminaodoCoeficientedeTM4. AvaliaodaQuedadePresso5. DimensionamentodosInternos
Associados
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VasoseTorres52
TiposdeRecheios Recheio Randmico
Vantagens: fcilinstalaoemtorrespequenas maiorresistnciaaodepsito preomenorparagrandesvolumes melhorp/altapresso
Desvantagens: customaiorqueospratosdealtacapacidade eficinciamenorqueoestruturado
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VasoseTorres53
TiposdeRecheios Recheio Estruturado Vantagens:
altacapacidadep/pequenoX Ppequeno baixoarraste sistemascomespuma altaeficinciavolumtrica
Desvantagens: baixacapacidadep/grandeX sensvelaodepsito altocustovolumtrico baixaresistnciaacorroso problemasaltapresso
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VasoseTorres54
OutrosInternosdeTorresdeRecheios Grade Suporte
Limitadores de Leito
Distribuidores de Lquido
Coletores de Lquido
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VasoseTorres55
AlturaMximasemRedistribuio
6 D 12 D ou 10 m
Anis de Raschig Anis Pall
Selas de Berl Hy-Pak
Sela Intalox cermicas IMTP
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VasoseTorres56
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredeRecheios Clculo do Dimetro Critrio do Afastamento da Inundao
CorrelaoGeneralizadaGPDCSherwood,LevaeEckert SLE
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VasoseTorres57
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredeRecheios Clculo do Dimetro Critrio do Afastamento da Inundao
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VasoseTorres58
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredeRecheios Clculo do Dimetro Critrio do Afastamento da Inundao
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VasoseTorres59
ClculodasDimensesBsicasdeumaTorredeRecheios Clculo da Altura Critrio do HETP
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VasoseTorres60
InternosdeTorres PratoseRecheiosAutor:JorgeN.Caldas,AntnioI.Lacerda,EduardoVelosoeLuizC.M.PaschoalEditoraIntercincia
ManuaisdaKochGlitsch
ManuaisdaSulzerChemtechLtd.
MaterialdeReferncia