Introdução aos permutadores de calor arrefecidos a ar
A escassez de água e o aumento dos custos, juntamente com preocupações mais recentes sobre a poluição da água e plumas de torre de resfriamento, reduziram bastante o uso de trocadores de calor resfriados a água pela indústria. Consequentemente, quando não é possível uma maior integração de calor na fábrica, é agora habitual rejeitar o calor directamente para a atmosfera e uma grande parte do processo de arrefecimento em refinarias e fábricas de produtos químicos ocorre em permutadores de calor arrefecidos a ar (AC-HES).
Também há um uso crescente de condensadores arrefecidos a ar para centrais eléctricas. Os princípios básicos são os mesmos, mas são itens especializados e normalmente configurados como UM "TIPO DE estrutura A" ou "tipo de tejadilho". Estes condensadores podem ser muito grandes - os condensadores para uma central eléctrica de 4000 MW na África do Sul têm mais de 2300 conjuntos de tubos, 288 ventoinhas cada com 9.1 m de diâmetro e uma área total de terreno de 500 m X 70 m.
O AC-HES para as fábricas de processos é normalmente apenas designado por Aircoolers, mas não deve ser confundido com dispositivos para o ar de refrigeração (mais bem descritos como Air Chillers).
O projeto de um AC-HE é mais complexo do que para um trocador de calor Shell e Tube, já que existem muitos mais componentes e variáveis.
A estrutura de um AC-HE é pintada ou galvanizada, dependendo da especificação do cliente. No entanto, os custos são aproximadamente os mesmos se um sistema de pintura de várias camadas for especificado. Muitas vezes, as unidades pintadas são mais caras. Parece haver uma tendência para estruturas mais galvanizadas porque não requerem praticamente nenhuma manutenção. As estruturas pintadas requerem um retoque após a instalação e, de qualquer forma, muitas vezes enferrujam.
Trocadores de calor arrefecidos a ar são usados extensivamente em toda a indústria de petróleo e gás, desde a produção a montante até refinarias e fábricas petroquímicas, sob condições de alta pressão e alta temperatura, bem como fluidos corrosivos e ambientes.
Aplicações:
Petroquímica
Refinação
Refinaria
plantas químicas
Geração de energia
Processamento de gás natural
Compressão de gás natural
Transmissão de óleo e gás
Liquefação e vaporização de GNL
Refrigeração do radiador do motor
Extração e atualização de betume
Aplicações de processos industriais
instalações de processamento de gás natural
instalações de liquefação
tubagens de transmissão grandes
Compressão de gás
Que padrões de ar são utilizados para permutadores arrefecidos a ar?
Primeiro, quase todos os arrefecedores de ar são construídos na secção VIII do Código ASME, uma vez que são reservatórios de pressão. Para serviços de refinaria e petroquímicos, a maioria dos clientes inclui API 661 (trocadores de calor resfriados a ar para o Serviço Geral de refinaria) em suas especificações.
Esta especificação API é muito boa, uma vez que inclui todas as informações necessárias para especificar adequadamente um arrefecedor e proporciona um elevado nível de qualidade mínima no design e fabrico do arrefecedor. Na parte traseira tem uma lista de verificação muito boa onde um cliente pode decidir exatamente que tipo de construção é needed e que opções são importantes. Estes incluem itens como galvanização vs pintura, tipos de colhedores, passagens de manutenção e plataformas, controlos e cargas externas no arrefecedor. Os detalhes a seguir se referem principalmente às especificações da API.
Que tipos de tubos com aletas são utilizados?
Os tubos podem ser de praticamente qualquer material disponível, como aço carbono, aço inoxidável, latão Almirantado ou ligas mais exóticas. O diâmetro externo mínimo preferido é de uma polegada. Alguns fabricantes às vezes usam tubos menores, mas a maioria dos resfriadores de processo tem tubos que são de 1.0", 1.25", ou 1.5" de diâmetro externo. As espessuras mínimas da parede do tubo variam com o material. Em alguns casos, a pressão de projecto e a temperatura de projecto do permutador regem a espessura mínima.
As aletas são quase sempre de alumínio. O tipo mais comum de barbatana é o tipo de L-footed, embrulhado helicamente. Estes são utilizados quando as temperaturas do processo são inferiores a cerca de 350 °. F. a especificação API exige bandas de zinco fundido nas extremidades dos tubos para evitar que as aletas se desembrultem. Alguns dos melhores fabricantes também usam bandas de zinco fundido nos suportes dos tubos. Para temperaturas de processo mais elevadas, a maioria dos clientes prefere barbatanas incorporadas ou extrudidas. As aletas incorporadas têm as capacidades de temperatura mais elevadas. São feitos por um processo que corta uma ranhura helicoidal no diâmetro externo do tubo, envolve a aleta na ranhura e, em seguida, rola o metal virado do tubo de volta contra a aleta para travá-la no lugar. A parede do tubo deve ser mais espessa com aletas incorporadas devido à ranhura.
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