ET TROCADOR DE CALOR PDF

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SISTEMA DE PADRONIZAÇÃO 
DE ENGENHARIA - SPE 
 
TÍTULO 
 
ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 
TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO 
Nº Grupo Cidade Engenharia 
 
ET - M - 426 
PÁGINA 
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REV. 
A 
 
 
 
REVISÕES 
TE: TIPO DE A - PRELIMINAR C - PARA CONHECIMENTO E - PARA CONSTRUÇÃO G - CONFORME CONSTRUÍDO 
EMISSÃO B - PARA APROVAÇÃO D - PARA COTAÇÃO F - CONFORME COMPRADO H - CANCELADO 
Rev. TE Descrição Por Ver. Apr. Aut. Data 
A B PARA COMENTÁRIOS DA CIDADE 
ENGENHARIA 
SLF AL EFP AM 31/10/2022 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este documento somente poderá ser alterado /revisado pela Coordenação de Padronização da CIDADE ENG. 
PE-G-606 
 
 
 
SISTEMA DE PADRONIZAÇÃO 
DE ENGENHARIA - SPE 
 
TÍTULO 
 
ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 
TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO 
Nº Grupo Cidade Engenharia 
 
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ÍNDICE 
 
ITEM DESCRIÇÃO PÁGINA 
 
1.0 OBJETIVO / DESCRIÇÃO DO PROCESSO / APLICAÇÃO 3 
2.0 CÓDIGOS E NORMAS 3 
3.0 ESCOPO 4 
4.0 AS VANTAGENS DE UM TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO 7 
5.0 CUIDADOS COM A MANUTENÇÃO 8 
6.0 PROCEDIMENTO PARA CALCULO MECANICO 8 
7.0 CLASSIFICAÇÃO DE TROCADORES TIPO DE CASCO E TUBOS 9 
8.0 GARANTIA DE PERFORMANCE 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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TÍTULO 
 
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TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO 
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1.0 OBJETIVO / DESCRIÇÃO DO PROCESSO / APLICAÇÃO 
 
Os trocadores de calor tem como principal função realizar a transferência de calor de um ou 
mais fluidos que se encontram em temperaturas diferentes. Então nosso objetivo é 
estabelecer os requisitos mínimos para resfriar o óleo responsavel por realizar os movimentos 
dos cilindros de uma prensa hidraulica. 
 
Á agua é coletada em um poço artesiano a temperatura ambiente e passa por um filtro para 
realizar a limpeza da mesma para ser armazenada em uma caixa d’agua de cinco mil litros, 
logo após a mesma é transferida para um trocador de calor por gravidade. Neste trocador de 
calor, o oleo hidraulico que realizou o trabalho de esquentar e precisa ser resfriado para voltar 
para a unidade hidraulica em temperatura reduzida, pois poderia causar problemas nos cilindros 
se estiver quente. Para não perdermos a agua, ou ter que resfria-la para voltar ao trocador de 
calor, a mesma é utilizada no banheiro para esquentar a agua em que os colaboradores da 
empresa cidade engenharia utilizam. 
 
2.0 CÓDIGOS E NORMAS 
 
A empresa Cidade Engenharia exige o atendimento integral às Normas e codigos, então 
exceto se algo for citado em contrário, o projeto, valores nominais, características 
técnicas, qualidade de fabricação, armazenagem, montagem e ensaios de todos os 
materiais e equipamentos, objeto do Fornecimento, deverão estar de acordo com as 
últimas edições das normas das organizações abaixo indicadas: 
 
a) “ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas”; 
b) “ANSI – American National Standards Institute”; 
c) “API – American Petroleum Institute”; 
d) “ASME – American Society of Mechanical Engineers”; 
e) “ASTM – American Society for Testing and Materials”; 
f) “AWS – American Welding Society”; 
g) “ISO – International Organization for Standardization”; 
h) “SSPC – Steel Structures Painting Council”. 
 
PETROBRAS N-133 - Soldagem; 
PETROBRAS N-253 - Projeto de Vaso de Pressão; 
PETROBRAS N-266 - Apresentação de Projeto de Vaso de Pressão; 
PETROBRAS N-2159 - Acessórios de Permutador de Calor; 
ABNT NBR 6405 - Rugosidade das Superfícies; 
BSI BS 5500 - Unfired Fusion Welded Pressure Vessels; 
TEMA - Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Association. 
 
Segundo a NR 13 [25], todo vaso de pressão deve possuir, no estabelecimento onde 
estiver instalado, a seguinte documentação devidamente atualizada: 
 
a) “Prontuário do Vaso de Pressão”, a ser fornecido pelo fabricante, contendo as 
seguintes informações: 
 
 
 
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• Código de projeto e ano de edição; 
• Especificação dos materiais; 
• Procedimentos utilizados na fabricação, montagem e inspeção final e 
 determinação da PMTA; 
• Conjunto de desenhos e demais dados necessários para o monitoramento da 
sua vida útil; 
• Características funcionais; 
• Dados dos dispositivos de segurança; 
• Ano de fabricação; 
• Categoria do vaso. 
 
b) “Registro de Segurança”, em conformidade com o subitem 13.6.5 [25]; 
 
c) “Projeto de Instalação”, em conformidade com o item 13.7 [25]; 
 
d) “Projetos de Alteração ou Reparo”, em conformidade com os subitens 13.9.2 e 
13.9.3 [25]; 
 
e) “Relatórios de Inspeção”, em conformidade com o subitem 13.10.8 [25]. 
 
Em caso de divergência entre as normas da ABNT e as outras normas aqui indicadas, 
prevalecerão as da ABNT. A cidade engenharia decidirá quaisquer casos de divergências 
entre as normas referidas e entre as normas e os requisitos constantes nestas Especificações 
Técnicas. 
 
3.0 ESCOPO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Possui em sua composição um casco cilíndrico e uma junção de tubos, organizados 
paralelamente ao eixo longitudinal do casco. As placas conhecidas como espelhos são 
perfuradas e cada furo representa um tubo de feixe, estes tubos atravessam os espelhos, e as 
chicanas possuem a função de direcionar o fluido que escoa por fora dos tubos, além de suportar 
os mesmos. No equipamento um fluido escoa pelo interior e outro por fora dos tubos. Os 
documentos relacionados foram utilizados na elaboração deste documento ou contêm instruções 
e procedimentos aplicáveis a ele. Devem ser utilizados na sua revisão mais recente. 
 
3.1 TAMPOS 
 
Os tampos são peças que tem como finalidade fechar os cascos cilíndricos dos vasos de 
pressão. Além de que, existem diversos formatos para os tampos, como por exemplo: elíptico, 
toriesférico, hemisférico, cônico e plano. 
 
3.2 CASCO 
 
O casco dos vasos de pressão possui o modelo de uma superfície de revolução. Praticamente 
todos os cascos têm três formas básicas: cilíndrica, cônica e esférica, ou combinações dessas 
formas, a figura apresenta o casco cilindro (a) e esférico (b). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na figura também pode ser observado duas dimensões importantes para a caracterização do 
vaso de pressão, de acordo com a Norma ASME (2017) e Norma N-253 PETROBRAS (2004), 
sendo eles o diâmetro interno (DI) e o comprimento entre tangentes (CET). O diâmetro interno é 
medido pela face interna da parede do vaso, além de ser aplicado em qualquer formato do vaso. 
O comprimento entre tangentes é o comprimento total do corpo cilíndrico, ou a soma dos 
comprimentos dos corpos cilíndricos e cônicos sucessivos; diferente do DI ele só é aplicado em 
vasos com corpos cilíndricos ou cilíndricos compostos (TELLES, 1996). 
 
3.3 CABEÇOTE 
 
Os cabeçotes têm como função receber e distribuir o fluido que passa pelo feixe tubular (GHIZZE, 
1989). 
 
 
 
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Existe o cabeçote estacionário e o cabeçote de retorno, onde ambos são caracterizados de 
acordo com a norma TEMA. 
 
3.4 FEIXE TUBULAR 
 
O feixe tubular visto na figura é formado por um conjunto de tubos fixados em suas pontas em 
espelhos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os tubos são essenciais nos trocadores de calor, pois são eles que determinam a troca 
térmica.É o componente que está mais submetido à corrosão. As dimensões mais utilizadas são 
¾’’ e 1’’(BEJAN, 1996). 
 
Os espelhos são suporte para os tubos, assim, o espelho é uma placa de metal 
perfurada onde são encaixados e fixados os tubos, ou seja, a cada furo corresponde a um tubo 
do feixe. Esse processo ocorre através de mandrilagem ou de solda (usado que não se deseja 
vazamento) (BEJAN, 1996). 
 
3.5 BOCAIS E CHAPAS DE REFORÇO 
 
Os bocais são importantes para o funcionamento de um trocador de calor, já que com sua 
presença o equipamento consegue executar suas funções e operar com segurança (NICOLA & 
NETO VIEIRA, 2012). 
 
 
 
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Assim, suas funções são: 
 
• Entrada e saída do fluido de trabalho; 
• Instalação de válvulas de segurança; 
• Instalação de instrumentos, drenos e respiros; 
• Inspeção do vaso de pressão; 
• Ligações com outros corpos do próprio vaso de pressão; 
• Ligação direta com outros vasos de pressão; 
• Manutenção das partes internas do vaso. 
 
O bocal de dreno tem como finalidade possibilitar a limpeza interna dos equipamentos. São 
tubos de pequenos comprimentos e flanges (TOMAZINI, 2014). 
 
3.6 FLANGES 
 
Os flanges são elementos de suma importância para permitir a desmontagem dos 
trocadores de calor, e também, em conexões entre equipamentos e tubulações. Existe uma 
série de padronização onde pode ser buscado de acordo com o diâmetro, logo, até 24’’ podese 
utilizar a ASME B.16.5. Entre 24’’ a 60’’ aplica-se a ASME B.16.47. 
 
Para os flanges ligados aos bocais do equipamento, na maioria das vezes, é possível 
utilizar o padrão de acordo com a ASME B.16.5. Mas, para os flanges principais do trocador 
de calor – casco e cabeçotes – é necessário projetar os flanges individualmente para atender as 
condições específicas do projeto, devido à complexidade de encontrar flanges padronizados 
com diâmetro grande. 
 
4.0 AS VANTAGENS DE UM TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO 
 
Fabricado em tubos de aço inox, cobre e suas ligas, o trocador de calor casco e tubo é 
extremamente resistente, o que garante, por exemplo, uma longa vida útil, o que evita, assim, 
trocas ou manutenções de forma muito recorrente. 
 
Projetado de acordo com as especificações técnicas e de segurança estipuladas por normas 
regentes do segmento de engenharia – ASME, TEMA e NR-13 – o trocador de calor casco e 
tubo pode ser fabricado de acordo com as necessidades de cada cliente. 
 
Encontrado em materiais como o aço carbono, o aço inoxidável, o cobre e suas ligas, os 
metais ligados e o cuproníquel, o trocador de calor casco e tubo é produzido a partir de 
procedimentos de solda altamente confiáveis, o que assegura a sua total resistência, evitando 
problemas de quebra ou rachadura. 
 
Uma excelente opção para aqueles que se preocupam em tornar o processo de troca de calor 
mais eficaz – já que os fluidos se encontram mais próximos – o trocador de calor casco e tubo 
promove um gasto menor de energia, fazendo com que haja uma economia significativa nos 
processos de produção. 
 
 
 
 
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 4.1 PRINCIPAIS VANTAGENS 
 
• Apresenta distribuição de tubos padronizadas 
• Flexibilidade de alterar seu diâmetro 
• Possui espaçamento padronizado entre as chicanas 
• Alto índice de troca de calor ao lado do casco 
 
 
5.0 CUIDADOS COM A MANUTENÇÃO 
 
A manutenção deve ser realizada pelo menos uma vez por ano, para melhor desempenho do 
trocador. Veja abaixo algumas recomendações da Empresa: 
 
• Conferir as temperaturas e vazões com as da folha de dados; 
• Analisar se há sinais de vazamento; 
• Retocar a pintura do pedestal quando a mesma estiver danificada; 
• Analisar se há presença de oxidação; 
• Realizar a limpeza periodicamente; 
• Cubra as partes roscadas com graxa lubrificante. 
 
 
6.0 PROCEDIMENTO PARA CÁLCULO MECÂNICO 
 
Para a realização do cálculo mecânico do trocador de calor é necessário, primeiramente, definir 
quais normas que serão utilizadas, já que elas asseguram as características esperadas do 
equipamento, garantindo a segurança, qualidade, eficiência e confiabilidade. 
 
6.1 FLUXOGRAMA DO PROCEDIMENTO DO CÁLCULO DO TROCADOR DE CALOR 
 
 
 
 
 
 
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7.0 CLASSIFICAÇÃO DE TROCADORES TIPO DE CASCO E TUBO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8.0 GARANTIA DE PERFORMANCE 
 
O Fornecedor será inteiramente responsável pelo funcionamento seguro e satisfatório dos 
Trocadores de Calor Casco/Tubo , seus componentes, materiais e instrumentos, inclusive 
no que diz respeito à capacidade do equipamento, margens de segurança, outras 
indicações peculiares. 
 
Será de inteira responsabilidade do Fornecedor, o desempenho operacional da instalação 
quanto aos aspectos de adequação ao processo, concepção do projeto, qualidade dos 
materiais e serviços empregados. 
 
As exigências contidas nessa especificação são requisitos mínimos a serem atendidos pelo 
Fornecedor, não o eximindo da sua total responsabilidade técnica no fornecimento descrito 
nesta Especificação Técnica. 
 
 
 
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CONTRIBUIÇÕES E SUGESTÕES 
 
O SPE é um acervo de conhecimento de engenharia que visa padronizar e agregar valor a todo o 
ciclo de vida dos empreendimentos da CIDADE ENGENHARIA. Por esta razão, é fundamental 
mantê-lo sempre vivo e atualizado. Você também pode contribuir enviando críticas e sugestões 
sobre os documentos do SPE para o endereço eletrônico spe@cidadeengenharia.com. 
mailto:spe@cidadeengenharia.com.