Estudo experimental de trocadores de calor de placas aplicados à indústria do petróleo

Abstract

Trocadores de calor são extensivamente utilizados em aplicações industriais. Os trocadores de casco/placa, particularmente, são utilizados na indústria petroquímica e o desenvolvimento de novas técnicas e otimizações são objeto de intenso estudo do setor nacional. Alternativos a estes, os trocadores de calor compactos tem também aplicações petroquímicas em instalações priorizando compacidade e redução de massa das soluções térmicas. Ambas modalidades tem linhas de pesquisa no Laboratório de Tubos de Calor LEPTEN/LABTUCAL-UFSC em parceria com a PETROBRAS. Durante este ciclo de pesquisa utilizou-se um aluno de PIBIC na parte de acompanhamento de pesquisa e manutenção de uma bancada para prosseguimento de uma das linhas do LABTUCAL na área de trocadores de calor de placas. Um dos objetivos era realizar adaptações na Bancada Universal - BANCUN, de modo a comportar testes de trocadores de calor de placas, mas com circuitos água-óleo, necessitando maiores potências e adaptação hidráulica, englobando montagem de banco de resistências e circuitos hidráulicos. O processo de instalação do banco de resistências de 168 kW em três seções, de modo a aumentar a variabilidade de potências aplicáveis foi bem-sucedido, e a primeira iteração de testes água-água teve início. Porém, com danificação de parte do sistema da bancada, escolheu-se transicionar o aluno para linha de pesquisa adicional na área de trocadores de calor compactos, envolvendo a fabricação de dois trocadores, incluindo processo de manufatura das chapas de canal via corte de jato d'água com abrasivo e união por difusão, todos processos internos ao LABTUCAL e com diversas publicações. Os objetivos tornaram-se, então, o acompanhamento do processo de corte das chapas, limpeza e preparação para ciclo de união por difusão, cortes e preparação para testes de estanqueidade, testes e análise preliminar de resultados. O processo de corte das chapas e união por difusão utilizou know-how já desenvolvido pelo laboratório e ocorreu sem mais imprevistos. Durante o primeiro teste identificou-se problemas na estanqueidade da bancada, trocando-se componentes hidráulicos, mas o patamar de 100 bar atingido com a nova geometria mostrou-se promissor.