EQUIPAMENTOS ESTÁTICOS E DINÂMICOS PROF. · PDF fileconstruídos de acordo...

26/9/2012 1Agosto/2012

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1. Conceitos de equipamentos estáticos e dinâmicos;2. Compressores de ar;3. Sopradores e ventiladores;4. Bombas Industriais – dinâmicas e de deslocamento positivo;5. Motores de combustão interna;6. Motores elétricos;7. Tubulações e acessórios;8. Reservatórios e silos;9. Caldeiras;10. Aquecedores e permutadores de calor;11. Vasos de pressão;12. Conceitos básicos de manutenção;13. Inspeção de integridade – NR-13;14. Ensaios não-destrutívos.

CONTEÚDO

EquipamentosEquipamentos EstáticosEstáticos ee DinâmicosDinâmicos

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São equipamentos mecânicos (ou máquinas), pertencentes à cadeia de processamento dopetróleo, geralmente empregados nas plantas petroquímicas e químicas, sejam elas:plataformas de extração, navios de exploração, refinarias, terminais de distribuição etancagem, plantas de processamento, plantas químicas, etc.

Neste módulo, estaremos discutindo e apresentando os principais conceitos e aspectos decada um destes grupos de equipamentos, como:

Ø Princípio de funcionamento;

Ø Formas construtivas e terminologia;

Ø Partes integrantes e suas funções;

Ø Aspectos de manutenção e falhas mais comuns.

Neste, não serão apresentados e abordados os principais aspectos termodinâmicos ouhidrodinâmicos, assim como metodologia de projeto e dimensionamento micro.

EquipamentosEquipamentos EstáticosEstáticos ee DinâmicosDinâmicos

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Os equipamentos estáticos, denominados assim pela sua funcionalidade,são utilizados basicamente para desenvolver algumas funções básicas,como:

Ø Acondicionamento de materiais (sólidos , líquidos e gases);

Ø Condução de fluídos;

Ø Transformações fisioquímicas;

Ø Aquecimento de fluídos;

Ø Resfriamento de fluídos.

EquipamentosEquipamentos EstáticosEstáticos

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Tanques e

Reservatórios

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Um tanque de armazenamento ou de armazenagem, é um recipiente destinado aarmazenar fluidos à pressão atmosférica e/ou pressões superiores à atmosférica(com exceção aos enquadrados como vasos de pressão).

Na indústria de processo, a maior parte dos tanques de armazenamento sãoconstruídos de acordo com os requisitos normativos: API 650, API 620; ABNTNBR-17505, NBR-7821, NBR-15461, PBR N-270, e pelo código: ASME Séc. VIII,Secction I e II.

Estes tanques podem ter dimensões variadas, indo desde 2 m de diâmetro até 50m ou mais. Estão, como regra geral, instalados no interior de bacias decontenção com a finalidade de conter os derramamentos em caso de ruptura dotanque. Podem ser do tipo horizontal ou vertical, e sua construção pode ser feitacom teto fixo ou flutuante, interno ou externo, dependendo sempre dascaracterísticas e o tipo de produto a armazenar.

TanquesTanques dede ArmazenamentoArmazenamento

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Existem 2 (dois) tipos de tanques de armazenagem, basicamente,quanto ao seu formatos construtivos. São ele:

Ø Tanques cilíndricos horizontais;

Ø Tanques cilíndricos verticais.

Os tanques horizontais são mais utilizados nos casos onde o consumodo fluído é pequeno, e onde o peso específico do fluído em questão édiminuto.

Os tanques verticais são mais utilizados em casos onde consumos maiselevados e onde são utilizados estoques operacionais maiores. Estessuportam fluídos de mais densidade, e por conseqüência, maior pesoespecífico.


Tipos de Tanques de Armazenamento

26/9/2012 8Fonte: apostila senai - monitoramento de controle de processos

Parque de tanques de uma refinaria



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Tipos de Tanques de ArmazenamentoFonte: imagens diversa da internet.

Existem 2 (dois) tipos de tanques de armazenagem, basicamente,quanto ao seu formatos construtivos. São ele:

Ø Tanques cilíndricos horizontais;

Ø Tanques cilíndricos verticais.

Os tanques horizontais são mais utilizados nos casos onde o consumodo fluído é pequeno, e onde o peso específico do fluído em questão édiminuto.

Os tanques verticais são mais utilizados em casos onde consumos maiselevados e onde são utilizados estoques operacionais maiores. Estessuportam fluídos de mais densidade, e por conseqüência, maior pesoespecífico.

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Tanque cilíndrico



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Tanque VerticalTanque Horizontal



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São todos aqueles cujo formato tem a forma cilíndrica, ou seja, corpo longo earredondado de igual diâmetro em todo o comprimento. Estes podem serverticais ou horizontais

Os tanques de armazenamento aéreo têm forma cilíndrica e podem ser verticaisou horizontais Os tanques aéreos verticais são utilizados quando o consumo émuito intenso e quando se pretende um grande estoque de fluidos, indo acapacidade destes de quatro até quinze dias (consoante o consumo). A suafabricação pode ser concebida segundo o API (escala hidrométrica idealizadapelo American Petroleum Institute). Para aplicações de pequeno consumo usam-se os tanques aéreos horizontais neste caso, esta é construída em fundaçõesapropriadas ao solo da região e na sua instalação deve de levar-se em conta oângulo de inclinação equivalente a 1% do seu comprimento no sentido da válvulade drenagem.

Tanques CilíndricosTanques Cilíndricos

Tanques Cilíndricos AéreosTanques Cilíndricos Aéreos


Classificação dos Tanques de Armazenamento, conf. Formatos

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Tanque Horizontal(para aplicação subterrânea)


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Tanques subterrâneo


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Os tanques subterrâneos são usados para o armazenamento de combustíveis.Esta classe de tanques, fabricados em aço-carbono, ficam sujeitos aos efeitos dacorrosão principalmente nos pontos de solda das chapas e conexões. Osprincipais fatores que influenciam o processo de corrosão estão relacionadoscom o ph, a humidade e a salinidade do solo onde os tanques estão enterrados.Estatísticas norte-americanas indicam que 91 % dos tanques subterrâneossofrem corrosão a partir do seu exterior, enquanto que, apenas 9% deles sofremcorrosão a partir da parte interna. Eles são construídos com duas paredes e comum sensor especial, instalado no espaço intersticial em pressão negativa. Estesensor é acionado pela alteração da pressão interna provocada pele entrada dear ou da água do lençol freático devido à falta de vedação da parede externa oupela saída do produto por falta de isolamento da parede interna. A maior partedesse tipo de tanque subterrâneo é construída com dois materiais diferentes,sendo que a parede interna, a exemplo do modelo convencional, é construídacom aço-carbono, enquanto a parede externa é construída com uma resinatermofixa, não sujeita à corrosão, a qual fica em contacto direto com o solo.Certos modelos de tanques possuem as duas paredes fabricadas com resina.

Tanques SubterrâneosTanques Subterrâneos

Tanques de Armazenamento

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Tanque Móveis



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Caminhões Tanques



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Tanques esféricos


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Entre todos os tipos de tanques de armazenamento, o mais recomendado eusado para armazenar gás é o tanque esférico. A sua forma geométrica nãopermite, quando esvaziado, que nenhum resíduo ou sobra de gás permaneça nointerior do tanque. Não apresenta vértices, o que possibilita uma libertação maiseficaz do gás contido nele. Seguindo tal raciocínio, grande parte das empresas eindústrias que utilizam de tanques para armazenamento de gás fazem uso do tipoesférico. Nas ultimas décadas houve um crescimento mundial do uso de gásnatural e a conseqüente expansão desse mercado, de tal forma que se passou ausar este tanque para transportar grandes quantidades de gás naturalliquefeito(GNL) através do oceano. Normalmente, cada navio carrega até cincodesses tanques esféricos de alumínio com uma capacidade combinada de até 35milhões de galões – energia suficiente para abastecer, num dia,aproximadamente 16 milhões de residências.

Tanques EsféricosTanques Esféricos



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Tanques aéreo, cilindrico, de teto toroesférico


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ü MATÉRIAS-PRIMAS.Em grandes quantidades para garantir o suprimento das plantas

ü PRODUTOS INTERMEDIÁRIOS.Produtos finais para algumas unidades e matéria-prima para outras são estocadospara que não seja necessária a operação conjunta

ü PRODUTOS FINAIS.Estocados, esperando distribuição para os consumidores. Portanto, comopodemos observar, os tanques são fundamentais para permitir boa flexibilidadepara as operações e garantir a continuidade do processamento de petróleo.

ü INSUMOS.Produtos auxiliares utilizados na industria do petróleo e gás.

Os tanques são utilizados normalmente para o armazenamento de:



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ü TANQUES DE ARMAZENAMENTOEstoque de matérias-primas e produtos acabados à pressão atmosférica

ü TANQUES DE RECEBIMENTOEstoque de produtos intermediários

ü TANQUES DE RESÍDUOArmazena produtos fora de especificação ou provenientes de operações indevidas, aguardando reprocessamento

ü TANQUES DE MISTURAUsados para obtenção de misturas de produtos, ou produtos e aditivos, visando ao acerto de especificação

Os tanques de armazenamento podem ser classificados em:


Classificação dos Tanques de Armazenamento

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ü TETOS FIXOS;

ü TETOS FLUTUANTES.

Os tanques de armazenamento podem ter seus tetos sob diversas formas, sendo as mais comuns:


Classificação dos Tetos para Tanques de Armazenamento

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Teto FixoTeto Fixo

Normalmente possuem uma estrutura de sustentação do teto que varia emfunção do seu tamanho. Tipos: cônico, curvo, em umbrela (guarda-chuva),esferoidal, semi-esferoidal e toroidal.

O tipo de teto fixo mais utilizado em refinarias de petróleo é o cônico (voltadopara cima com o vértice no centro), sendo utilizado para os derivados de petróleomais pesados (asfalto, parafina, óleo combustível, diesel etc.) e para produtosquímicos (soda cáustica, amônia etc.).

Os tetos fixos são sustentados por uma estrutura interna, chamada de poste-estaia. Esta estrutura, treliçada, exerce a função de um poste de apoio do teto.



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Neste tipo de tanque o teto flutua sobre o produto que está armazenado. Dessaforma a cobertura movimenta-se de acordo com o esvaziamento ou enchimento. Arazão principal pelo qual são utilizados é por reduzirem as perdas do produto emconseqüência da evaporação.

Estes tanques devem possuir um sistema de selagem visto que o seu tetoflutuante, move-se internamente em relação ao costado (parede do tanque).

Teto FlutuanteTeto Flutuante





Tanques de teto fixo


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Tanques de teto flutuante

Fonte: imagens diversa da internet.

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Tanques de teto flutuanteFonte: imagens diversa da internet.

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Tanques de teto flutuante




Parque de tanques de teto flutuante

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De acordo com a norma da Petrobrás (N-270, 1997), recomenda-se o tipo de tanque a serusado de acordo com o produto que vai ser armazenado.

Tanques com tetos flutuantes, ou fixos cônicos - para pequena pressão interna :

Nafta (combustível) e produtos leves de gasolina, petróleo, álcool e gasóleo leve.

Tanques com teto fixo cônico, ou teto flutuante - baixa pressão:

Gasolina de aviação (GAV).

Tanque com teto fixo reto ou cônico ou sem teto :

Água bruta.

Tanques com teto fixo cônico, ou umbrella:

Nafta pesada, querosene, querosene de aviação (QAV), gasóleo pesado, resíduo de vácuo,óleo combustível, óleo lubrificante, asfalto e lastro de navio.


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Partes de um tanque

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Os tanques possuem diversos acessórios, dentre eles podemos citar:

RespiroRespiro

Alguns tanques pequenos, de teto fixo, possuem uma conexão com ousem válvula no teto, aberta ou com válvula Vent, direcionado paraatmosfera.

Esta conexão visa evitar a formação de vácuo ou pressão durante asoperações de recebimento ou envio e apresenta uma tela para evitar aentrada de chama ocasional.


Partes Integrantes dos Tanques de Armazenamento.

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VálvulaVálvula dede PressãoPressão ee VácuoVácuo

É muito similar a um respiro, contudo de maior eficiência e segurança. Seu uso éobrigatório em tanques de teto fixo.

Têm a função de evitar a formação de vácuo ou pressão alta durante asoperações. Nestes tanques, o vapor está em equilíbrio com o líquido.

À noite, com a redução da temperatura, há entrada de ar, enquanto, durante o dia,essa válvula propicia a saída de ar + vapores devido à elevação da temperatura.Alguns tanques pequenos de teto fixo, possuem um sistema que evita a formaçãode vácuo. Esse sistema é usado, quando há possibilidade de formação de misturaexplosiva dentro do tanque, devido à pequena quantidade de vapores dehidrocarbonetos. Normalmente, esses tanques armazenam produtos nãoinflamáveis, que, no entanto, podem estar contaminados por pequenasquantidades de hidrocarbonetos.



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AgitadorAgitador

Dispositivo cuja finalidade é movimentar o produto, a fim de homogeneizar asmisturas de petróleo, gasolinas, entre outras. Normalmente, essahomogeneização é feita pela agitação do produto, por meio de uma hélice,acoplada a um eixo acionado por um motor elétrico.

SistemaSistema dede AquecimentoAquecimento

Utilizado para aumentar a fluidez de alguns produtos de petróleo sujeitos acongelamento, em condições de temperatura ambiente. Esse aquecimento éfeito através de serpentinas de vapor (instalados na base do tanque), ou pormeio de resistências elétricas (instaladas no costado de tanques de pequenoporte).



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IsolamentoIsolamento TérmicoTérmico

Sua finalidade, é diminuir a perda de calor nos tanques de produtos aquecidosou refrigerados.

Normalmente, os tanques são isolados de uma mistura asfáltica e resíduos devácuo, pois operam em alta temperatura.

ü Para retenção de calor, normalmente usa-se uma combinação de mantasde lã de rocha, ou fibra de vidro, recobertas com uma camada metálica(alumínio ou folha de flandres).

ü Para retenção de frio, normalmente utiliza-se uma combinação de isopor,ou poliuretano expandido (este ultimo ultimamente mais utilizado emrazões de praticidades e custo), recobertos por uma camada metálica(alumínio ou folha de flandres).



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DiquesDiques dede contençãocontenção

A finalidade do dique é conter um possível vazamento, de grande porte, com ousem incêndio, evitando dessa forma que se alastre para outras áreas.

Por norma de segurança, todos os tanques destinados a armazenar produtoinflamável, tóxico ou químico são dotados de diques. O volume do dique tem queser, no mínimo, igual ao volume do tanque. No caso de mais de um tanqueacondicionado, o mesmo deve ter seu volume igualmente correspondente aonumero de tanques, em volume.

O material a ser construído pode ser utilizado alvenaria, contudo com a utilizaçãode blocos estruturais e com argamassa aditivada com impermeabilizante forte.



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SistemaSistema dede MediçãoMedição

Este sistema consta de uma bóia que flutua com o nível do produto, ao longo dedois fios que servem como guia. O centro da bóia é ligado a uma trena, que,após passar por uma série de roldanas, apresenta a leitura direta num visorcolocado externamente no tanque.

Os tanques da área de transferência e estocagem normalmente, são dotados dosistema de “TELEMETRIA”. Este sistema é o mais moderno e possibilita aleitura, à distância, do nível e da temperatura do produto. A medição deve serfeita com toda a precisão, pois um erro de milímetros, pode representar umadiferença bastante significativa no volume. A aferição desses sistemas é feita pormeio de trena, a prumo, que se faz descer manualmente através do tubo demedição. Nesse caso, usa-se uma pasta especial que acusará uma marca bemclara da interface água-hidrocarboneto.



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Medidor de nível

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Medidor de nível


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Agitadores


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Válvula de Saída (utilização)

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Respiro (Sistema de

reaproveitamento de vapor)


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Válvula de Saída (drenagem)


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Isolamento Térmico


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Dique de Contenção

Partes Integrantes dos Tanques de Armazenamento.Fonte: imagens diversa da internet.

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Fonte: Multitek Engenharia

Fases da Construção de Tanques de Armazenamento.

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Fonte: Multitek Engenharia

Fases da Construção de Tanques de Armazenamento.

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Pintura de Tanques de Armazenamento.

No geral, os tanques de armazenamento são pintados externamente com tintaprimária (fundo óxido ou primer epóxi) que inibe a corrosão, e prepara asuperfície para receber a pintura final. O acabamento pode ser feito em tinta deesmalte acrílico, ou uma tinta epóxi.

O seu interior pode receber pintura para proteção, inclusive as estruturas desuporte e chapas no teto, onde é aplicado uma proteção primária, em epóxi, coma função de evitar a sua degradação. Os tanques verticais têm os seuscorrimãos e proteções pintadas com tinta amarela (cor de referência para estetipo de equipamentos) de esmalte acrílico, ou laca PU.

Tendo em vista a corrosão atmosférica do aço em ambiente industrial, acorrosão em contato com o fluido armazenado, água acumulada no fundo etc.,os tanques são sempre revestidos externa e internamente com pintura oupelículas protetoras adequadas. A manutenção desta proteção deve ser atentadae levada com grande cuidado, afim de evitar a ação da corrosão, e seuagravamento.

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Pintura de Tanques de Armazenamento.Fonte: imagens diversa da internet.

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Parque de tanques

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Os parques de tanques são classificados em três tipos de acordo com suas capacidades dearmazenamento:

Ø Pequenos - com capacidade igual ou inferior a 10 mil m³;

Ø Médios - com capacidade entre 10 e 40 mil m³ ;

Ø Grandes que possuem capacidade maior do que 40 mil m³.

As distâncias de segurança são aquelas compreendidas entre a parede do tanque e:

Ø o mesmo de um outro tanque;Ø a parede externa mais próxima ou projeção da cobertura de uma edificação;Ø a parte externa mais próxima de um equipamento fixo;Ø o limite de propriedade;Ø a base interna de um dique de contenção.

A distância mínima do costado de um tanque e a base interna do dique é de 1,5 m. Oespaçamento entre tanques deve ser determinado conforme a Tabela 5. As demaisdistâncias mínimas de segurança encontram-se nas tabelas 1, 2, 3, 4 e 5 abaixo (NBR-7505-1, 2000).


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Líquidos inflamáveis são aqueles que possuem ponto de inflamação inferior a 37,8 °C e apressão de vapor é menor ou igual a 275,6 kPa. Denominados classe I, são subdivididosem:

Ø Classe IA: Líquidos com ponto de inflamação inferior a 22,8 °C e ponto de ebuliçãoinferior a 37,8 °C;Ø Classe IB: Líquidos com ponto de inflamação inferior a 22,8 °C e ponto de ebulição igualou superior a 37,8 °C;Ø Classe IC: Líquidos com ponto de inflamação igual ou superior a 22,8 °C e inferior a 37,8°C.

Designam-se líquidos combustíveis os que possuem ponto de inflamação igual ou superiora 37,8°C, e são subdivididos em:

Ø Classe II: Líquidos com ponto de inflamação igual ou superior a 37,8 °C e inferior a 60°C;Ø Classe IIIA: Líquidos com ponto de inflamação igual ou superior a 60 °C e inferior a 93°C;Ø Classe IIIB: Líquidos com ponto de inflamação igual ou superior a 93 °C.


Classificação dos Tanques de ArmazenamentoClassificação dos Tanques de Armazenamento

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Tanques de teto flutuante.Começou de umvazamento no oleoduto e aexplosão inicial pode terdanificado os selos devapor do tanque, assim, apartir um vazamento naborda do tanque o fogoirrompeu e se alastrou.



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Muro de contençãobaixo e frágil. A cadachuva forte o tanquetransborda.



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Fim!!!

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