Aquecedores de Fluido Térmico

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Universidade Federal de Rio Grande
Escola de Engenharia
Equipamentos Industriais e de Processo
Aquecedores de Fluido 
Térmico
Considerações Gerais
Em algumas operações industriais onde as
temperaturas podem ultrapassar 300°C, o uso de vapor
de água para se atingir essa temperatura pode oferecer
certo risco devido aos valores consideráveis assumidos
pela pressão. Para resolver esse problema, muitas vezes
é empregado o fluido térmico.
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Princípio de Funcionamento
Este tipo de sistema de aquecimento consiste basicamente
em fazer o fluido térmico passar no interior de uma
serpentina sujeita a uma fonte de calor, aquecendo-o. Em
seguida o leva-se o fluido térmico aquecido até o
equipamento a aquecer, após, através de uma bombaequipamento a aquecer, após, através de uma bomba
localizada no ponto da tubulação onde o fluido se encontra a
temperatura mais baixa, ele retorna até a serpentina,
fazendo assim com que circule continuamente, em circuito
fechado.
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Principais componentes:
• Aquecedor;
• Tanque de expansão;
• Dispositivos de segurança de nível de óleo;
• Limitadores de temperatura;
Princípio de Funcionamento
• Limitadores de temperatura;
• Bombas para circulação do fluido térmico;
• Bomba de enchimento / reposição de fluido 
térmico;
• Tanque de armazenagem de óleo térmico;
• Desaeradores.
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Sistemas de Aquecimento com Fluido Térmico
�Fluido operando na fase líquida;
�Fluido operando na fase de vapor.�Fluido operando na fase de vapor.
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Fase Líquida
Este tipo de operação requer vasos e tubos de baixas
pressões, consome menos energia oferece maior
segurança e emprega sistemas de controle simples. As
desvantagens consistem na exigência do emprego dedesvantagens consistem na exigência do emprego de
bombas e de maior volume de fluido. Pode apresentar três
modalidades básicas diferentes.
Fase Líquida
Modalidade 1
A temperatura é controlada por uma válvula de três
vias, que garante o fluxo necessário de fluido térmico através
do aquecedor, devolvendo o excesso para uma tubulação dedo aquecedor, devolvendo o excesso para uma tubulação de
retorno. O controle de temperatura do equipamento aquecido
é realizado pelo controle automático de variação do fluido ou
pela graduação da chama do aquecedor graças à admissão
adequada de combustível.
Fase Líquida
Esquema – Modalidade 1 – Um único equipamento de consumo de calor
Fase Líquida
Modalidade 2
Utilização de um circuito secundário dotado de válvula
automática comandada por um pressostato, de modo que o
fluido circule continuamente. Uma vez alcançada afluido circule continuamente. Uma vez alcançada a
temperatura de regime do equipamento o fluido deve passar
só por ele.
Fase Líquida
Esquema – Modalidade 2 – Um único equipamento de consumo de calor
Fase Líquida
Modalidade 3
Utilizada quando há mais de um equipamento
funcionando, em temperaturas diferentes, com necessidade
de fina regulagem de temperatura.de fina regulagem de temperatura.
Apresenta um circuito principal no qual o diferencial
de temperatura geralmente é grande, e, cada equipamento
possui um circuito secundário com bomba e válvula
automática funcionando por efeito da variação da
temperatura do fluido.
Fase Líquida
Modalidade 3
Para se obter diferenciais bem precisos nos
equipamentos é necessário que o fluido térmico quente seja
automaticamente misturado com o fluido que circula noautomaticamente misturado com o fluido que circula no
circuito secundário.
Além das bombas próprias para cada circuito, há
uma bomba principal que devolve ao aquecedor o fluido
vindo dos equipamentos.
Fase Líquida
Esquema – Modalidade 3 – dois equipamento de consumo de calor
Fase de Vapor
Quando a temperatura desejada for muito elevada,
da ordem de 360°C, pode-se usar o fluido na forma
vaporizada. A instalação é semelhante a instalações de
vapor d’água, ou seja, o vapor de fluido térmico após ceder
calor latente ao equipamento se condensa e retorna nacalor latente ao equipamento se condensa e retorna na
forma de líquido ao vaporizador, recomeçando o ciclo.
A temperatura de operação do equipamento é
controlada pela pressão, quanto maior a pressão maior a
temperatura.
Fase de Vapor
Vantagens
• Controle uniforme de temperatura;
• Reduzida despensa de manutenção mecânica;
• Menor volume de fluido requerido.
Desvantagens
• Vazamentos difíceis de evitar;
• Necessidade de um sistema de ventilação;
• Maior consumo de energia.
Fluido Térmico
Podem ser Minerais ou Sintéticos.
Características de um bom fluido térmico:
• Baixa temperatura de solidificação;
• Boa estabilidade térmica;• Boa estabilidade térmica;
• Baixa viscosidade;
• Elevada condutividade térmica;
• Quimicamente inertes;
• Elevado ponto de fulgor.
Apesar de estável e durável, devido as inúmeras
variações de temperatura do fluido durante o ciclo, ao longo
esse período o fluido sofre degradação por oxidação e/ou
craqueamento, o que pode levar a redução das taxas de
Fluido Térmico
craqueamento, o que pode levar a redução das taxas de
transferência de calor, erosão dos rotores das bombas, etc.
Oxidação
Este caso ocorre principalmente quando se tem
contaminação por água ou outro produto ou no caso de não
haver uma atmosfera inerte no tanque de expansão
Fluido Térmico
(presença de oxigênio).
Neste caso acontece a formação de um "gel" no óleo térmico,
aumentando a viscosidade do mesmo e não havendo
abaixamento do ponto de fulgor.
Craqueamento
Este caso ocorre principalmente devido a um
superaquecimento do sistema, gerando uma diminuição da
viscosidade e baixando o ponto de fulgor, comprometendo a
Fluido Térmico
segurança do sistema.
No craqueamento, acontece o aumento do índice de
"asfaltenos" que são partículas sólidas que aderem às
tubulações do sistema prejudicando a troca térmica.
Monitoramento
O monitoramento do fluido térmico deve ser realizado através
da análise físico-química periódica. Nesta análise, os
principais pontos a serem monitorados são:
Fluido Térmico
principais pontos a serem monitorados são:
• Ponto de Fulgor;
• Teor de Asfaltenos;
• Teor de Ferro;
• Viscosidades.
Monitoramento
Ponto de Fulgor:
A redução do ponto de fulgor � ocorre freqüentemente em
sistemas de aquecimento de óleo térmico � freqüentes
variações de temperatura � craqueamento do produto
Fluido Térmico
variações de temperatura � craqueamento do produto
(quebra das cadeias de carbono) � gerando frações leves
que, em contato com atmosfera não inerte (presença de
oxigênio), entrariam em combustão.
Temperatura mínima para o ponto de fulgor = 110°C.
(considerando uma margem de segurança razoável)
Monitoramento
Teor de Asfaltenos:
O valor considerado como limítrofe, é de 0,30%.
Fluido Térmico
Chegou-se a este valor através de análises de performance
de várias plantas térmicas em diferentes condições
operacionais. Constatou-se que, para as instalações que
operavam com óleo térmico com índices de asfaltenos
superiores a 0,3%, a quantidade de problemas com
entupimento de filtros e perda de eficiência do sistema
aumentavam.
Monitoramento
Teor de Ferro:
Este valor consiste no grau de corrosão interna verificada no 
sistema devido à degradação do óleo térmico. Na medida 
Fluido Térmico
sistema devido à degradação do óleo térmico. Na medida 
que o fluido térmico se degrada, ele perde as características 
naturais anticorrosivas típicas dos lubrificantes. 
O valor de ferro deve ser mantido em patamares constantes 
(pelo menos), ou reduzido, à medida que se realiza uma 
filtragemdo óleo ou em que se repõe um volume de óleo 
novo.
Monitoramento
Viscosidade:
A medida em que o óleo se oxida, há uma tendência de
elevação da viscosidade do óleo.
Fluido Térmico
elevação da viscosidade do óleo.
O aumento de viscosidade é causado pela degradação de
pequenas partículas geradas pelas quebra das cadeias de
hidrocarbonetos, atingindo o estado pastoso (gel), podendo
chegar em casos extremos a uma condição de polimerização.
Referências Bibliográficas
MACINTYRE; A. J. Equipamentos Industriais e de Processo. 
Rio de Janeiro: LTC ,2012.
SHELL LUBRIFICANTES. Manual de Fluidos Térmicos. SHELL LUBRIFICANTES. Manual de Fluidos Térmicos. 
Material de Treinamento. Rio de Janeiro: 2003.