Trocadores de Calor

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FUNDAÇÃO EDUCACIONAL “MONSENHOR MESSIAS”
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE SETE LAGOAS – UNIFEMM
Unidade Acadêmica de Ensino de Ciências Gerenciais 
Bóris Vieira
Karine Oliveira
Larissa Costa
Mateus Filipe
Matheus Coelho
Wanilly Martins
TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
TROCADOR CASCA E TUBO
 
SETE LAGOAS
2018
FUNDAÇÃO EDUCACIONAL “MONSENHOR MESSIAS”
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE SETE LAGOAS – UNIFEMM
Unidade Acadêmica de Ensino de Ciências Gerenciais 
TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
TROCADOR CASCA E TUBO
Seminário apresentado à disciplina de Fenômenos de transporte, do curso de Engenharia do Centro Universitário de Sete Lagoas – UNIFEMM.
 
SETE LAGOAS
2018
RESUMO
Neste seminário objetivou-se estudar os trocadores de calor do tipo casca e tubo e apresentar aplicações, tal como apresentar um protótipo do mesmo.
Palavras chaves: Trocador de calor, Casca e tubo, Carcaça e tubo.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Classificação dos trocadores.	7
Figura 2 – Trocador casca e tubo	8
Figura 3 – Trocador carcaça e tubo	9
Figura 4 – Trocador carcaça e tubo para indústria petroquímica	9
Figura 5 – componentes básicos	10 
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO	6
2 TROCADORES DE CALOR	7
3 TROCADORES DE CALOR CASCA E TUBO	8
4 CONCLUSÃO	12
REFERÊNCIAS	13
ANEXO	13
1 INTRODUÇÃO
A transferência de calor ocorre quando corpos ou fluidos de temperaturas diferentes são colocados em contato, fazendo com que a energia térmica de um corpo seja transferida para outro. Sendo assim ela pode acontecer de três maneiras diferentes: por condução, convecção ou irradiação.
Na transferência de calor por condução, o calor se propaga de partícula a partícula, por exemplo, quando seguramos uma barra de metal com uma de suas extremidades ligada ao fogo. A transferência de calor por irradiação acontece com a propagação de energia através do espaço por ondas eletromagnéticas, como o forno micro-ondas. Já a transferência de calor por convecção ocorre com o movimento das massas de temperaturas diferentes. Quando a água está sendo aquecida em uma panela, o recipiente transmite calor para a parte de água que está no fundo da panela, esta parte se torna mais quente e menos densa, se repetindo até o calor ser transmitido por toda panela.
Sendo assim chegamos ao estudo dos trocadores de calor, equipamentos utilizados para facilitar as transferências de calor de acordo com a necessidade de seu uso. 
2 TROCADORES DE CALOR
Temos vários tipos de trocadores de calor, eles são classificados de acordo com o processo de transferência e de acordo com o tipo de construção. De contato direto e indireto, e de tipo tubular e tipo placa. 
Figura 1: Classificação dos trocadores.
2.1 De acordo com processo de transferência
Contato direto: os dois fluidos se misturam, nesse processo ocorre transferência de massa e calor. Por exemplo torres de resfriamento.
Contato indireto – transferência direta: nos trocadores de transferência direta há fluxo continuo de calor do fluido quente ao frio através de uma parede que separa. Por exemplo radiadores, carcaça e tubo.
Contato indireto – armazenamento: ambos fluidos percorrem alternativamente as mesmas passagens de troca de calor.
2.2 De acordo com o tipo de construção
Tubular – carcaça e tubo: construído com tubos e carcaça. Será o objeto de estudo.
Tubular – tubo duplo: constituído por dois tubos concêntricos, um no tubo interno e outro na parte anular entre os tubos em contra fluxo.
Tubular – serpentina: uma ou mais serpentinas ordenadas em uma carcaça.
Placa: constituído por placas planas lisas ou forma de ondulações.
3 TROCADORES DE CALOR CASCA E TUBO
Objeto de nosso estudo os trocadores de calor tipo casca e tubo são compostos por tubos e uma carcaça, ocorrendo a entrada do fluido pelos tubos e outro fluido na carcaça, entre os tubos e o casco. 
Estes trocadores são amplamente utilizados no aquecimento, resfriamento, evaporação e condensação de fluidos. Trocadores de calor deste tipo têm muitas aplicações nas indústrias de geração e reaproveitamento de energia.
Figura 2 – Trocador casca e tubo
Figura 3 – Trocador carcaça e tubo
Figura 4 – Trocador carcaça e tubo para indústria petroquímica
3.1 Padrão TEMA
	Trocadores de calor casco e tubo possuem elementos, os quais aperfeiçoam as trocas térmicas e fazem dele um equipamento fundamental nas indústrias para determinados serviços mais exigentes. 
	A norma TEMA já possui um sistema de classificação para estes trocadores a qual prevê, de acordo com o processo e tipo de fluidos, tipos de cabeçotes, dispositivos e cascos ideais para cada situação. 
	A escolha de cada parte do trocador deve ser analisada juntamente ao processo de modo a formar um modelo de trocador ideal que possa atender as solicitações térmicas e mecânicas.
	Estes são classificados da seguinte forma:
Classe R: condições severas de processamento de petróleo
Classe C: condições moderadas de operação , aplicação comercial: refrigeração
Classe B: serviços de processamento químico
Componentes básicos de um trocador casco e tubos:
Figura 5 – componentes básicos
- Casco (1)
- Feixe de tubos
- Espelhos (2)
- Defletores (ou chicanas) (5)
- Cabeçotes (3 - carretéis e 4 - tampo)
- Tirantes (6)
Defletores ou chicanas 
- conduzem o escoamento do fluido de forma ora cruzado, ora paralelo, o que ocasiona certa turbulência e um maior tempo de residência do fluido do casco, levando a um aumento da transferência de calor
- ajudam a suportar os tubos no interior do casco, evitando a flexão dos mesmos orifícios anulares, disco e anel e segmentados
Cabeçotes
- cabeçote estacionário: está ligado ao feixe de tubos e serve para admissão ou admissão e descarga do fluido dos tubos
- cabeçote de retorno: dá acabamento ao casco ou descarga do fluido dos tubos.
3.2 Vantagens e desvantagens
	O uso desse tipo de trocadores apresenta como vantagem o baixo custo por unidade de área de troca térmica, e a grande variedade de tamanhos disponíveis para cada necessidade. Além disso, são os mais usados para quaisquer capacidades e condições operacionais, tais como pressões e temperaturas altas, atmosferas altamente corrosivas, fluidos muito viscosos, etc.
 	Mas apresenta como desvantagem sua inflexibilidade construtiva, pois não há possibilidade de alteração numa peça pronta.
3.3 Aplicação
	Trocadores de calor são amplamente utilizados nas indústrias tanto para processos de aquecimento quanto para resfriamento de fluidos de processos importantes. 
	Condensação, evaporação e recuperadores de calor são exemplos de diferentes aplicações industriais que dependem de trocas térmicas para ocorrerem.
	Em uma refinaria de petróleo os trocadores de calor também são instalados em diversos pontos com o intuito de aquecer ou resfriar correntes dos processos de refino. Periodicamente os mesmos devem ser limpos, pois depósitos de lama e/ou resíduos de óleo podem obstruir a tubulação e reduzir os coeficientes de transferência de calor. Além da lama e do resíduo de óleo, é comum encontrar compostos de cromo e chumbo, parte proveniente de aditivos químicos usados no tratamento da água que circula nos trocadores de calor. Todo esse processo deve ser avaliado ao realizar o projeto desse equipamento.
	Além de indústria petroquímica podem ser utilizados em indústria alimentícia, química, e muito utilizado também em industrias de geração e aproveitamento de energia.
4 CONCLUSÃO
	Diante do exposto conclui-se que os trocadores de calor tipo casca e tubos são equipamentos muito utilizados e de bom desenvolvimento para a realização de trocas de calor. Os mesmos têm aplicação ampla no campo da indústria para realização do procedimento e possuem vantagens quanto a sua aplicação.
	Alcançandoassim o objetivo proposto em estudar os trocadores de calor tipo casca e tubos e suas aplicações.
REFERÊNCIAS
 "Transmissão de Calor" em Só Física. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2018. Consultado em 01/06/2018 às 14:04. Disponível na Internet em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/transm.php>
RUBBO, Patrick. Determinação do coeficiente global de transferência de calor de um condensador casco e tubo de um chiller por adsorção de amônia. Universidade Federal de Santa Catarina, 2014. 
CARDOSO, Pedro H. Projeto de trocador de calor casco e tubo para resfriamento de óleo resíduo. Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2014. 
BOHORQUEZ, Washington. Aula 23 – Trocadores de calor. Universidade Federal de Juiz de Fora
ANEXOS