Commit 4920f0
2025-03-13 11:03:57 Leonardo Sobral: Added attachment(s): input.md, 0agirgzl.png, 2cds4fvj.png, cievhrj3.png, puuuzrhw.png.| /dev/null .. Utilidades industriais/Equipamentos/0agirgzl.png | |
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| + | > ***Permutador*** ***de*** ***calor*** ***de*** ***placas*** |
| + | > *Guilherme* *Pereira,* *António* |
| + | > *Murta*<img src="./puuuzrhw.png" |
| + | > style="width:1.32418in;height:0.60625in" /><img src="./cievhrj3.png" |
| + | > style="width:3.34125in;height:2.49653in" /> |
| + | |
| + | *Integração* *e* *Intensificação* *de* *Processos* *27* *de* *fevereiro* |
| + | *de* *2024* |
| + | |
| + | > **Tarefa** **1** **–** **Permutadores** **de** **calor** **de** |
| + | > **placas** |
| + | > |
| + | > **<u>Introdução:</u>** |
| + | > |
| + | > Os permutadores são aparelhos industriais utilizados para transferir |
| + | > calor entre dois fluidos diferentesa temperaturasdistintas. A |
| + | > maioriadestesdispositivosé montado em processos de fabrico, de maneira |
| + | > a aquecer ou arrefecer os fluidos que circulam nas suas correntes. |
| + | > |
| + | > Existem diversostipos de permutadores, sendo que os mais consensuais |
| + | > são os de double pipe, carcaça e tubos e os de placas. A diferença |
| + | > entre eles prevalece na sua forma e funcionamento, enquanto que os |
| + | > permutadores de calor double pipe são compostos por dois tubos |
| + | > concêntricosem que um dos fluidos se faz escoar pelo tubo interno e o |
| + | > outro se escoa pelo tubo que o rodeia, os de carcaça e tubos são |
| + | > compostos por uma carcaça que envolve inúmeros tubos, onde um dos |
| + | > fluidos se faz escoar pelo interior dos tubos e o outro entre os tubos |
| + | > e a carcaça. |
| + | > |
| + | > Os permutadores de placas (PHE, plate heat exchanger) são equipamentos |
| + | > que, como o nome indica, são constituídospor placas enrugadas onde os |
| + | > diferentesfluidoscirculam e é nestas onde ocorre a transferênciade |
| + | > calor. A transferênciade calor é possível porque o material de que as |
| + | > placas são feitas tem uma elevada condutividadetérmica. Habitualmente, |
| + | > são constituídos por placas de aço inoxidável, titânio ou outro tipo |
| + | > de metais que sejam resistentes à corrosão. \[1\] |
| + | > |
| + | > **Figura** **1-** Esquema representativo do funcionamento de |
| + | > permutadores de calor de placas. \[2\] |
| + | > |
| + | > De acordo com o que está retratado na Figura 1, é possível perceber |
| + | > que as placas onde circulam os dois fluidos, quente e frio, estão |
| + | > alternadas, potenciando a transferência de calor. |
| + | > |
| + | > Há vários tipos de permutadores de calor de placas, entre eles: \[3\] |
| + | > o PHE com junta; |
| + | > |
| + | > o PHE com pratos semi-soldados; |
| + | > |
| + | > o PHE com pratos totalmente soldados o PHE com pratos de grafite. |
| + | > |
| + | > 1 |
| + | > |
| + | > ***Permutador*** ***de*** ***calor*** ***de*** ***placas*** |
| + | > *Guilherme* *Pereira,* *António* |
| + | > *Murta*<img src="./0agirgzl.png" |
| + | > style="width:1.32418in;height:0.60625in" /> |
| + | |
| + | *Integração* *e* *Intensificação* *de* *Processos* *27* *de* *fevereiro* |
| + | *de* *2024* |
| + | |
| + | > **<u>Vantagens e Desvantagens:</u>** |
| + | > |
| + | > Os PHE devido à sua elevada eficiência térmica apresentam várias |
| + | > vantagens relativamenteaosoutros tipos de permutadoresde calor, no |
| + | > entanto tambémapresentam algumas desvantagens, nomeadamente no que |
| + | > toca ao uso intensivo nas juntas de vedação. |
| + | > |
| + | > <u>Vantagens:</u> |
| + | > |
| + | > • A sua maior vantagemé a forma como podem ser montados, desmontadose |
| + | > armazenados facilmente, uma vez que são placas e tubos que se |
| + | > compactam. Isto permite uma limpeza e manutenção rápida e eficaz. |
| + | > |
| + | > • Para coeficientes de transferência de calor elevados, este tipo de |
| + | > permutadores tem um tamanho reduzido quando comparado com outros. Para |
| + | > além disso, é menos pesado e volumoso que um permutador de carcaça e |
| + | > tubos, o que permite um custo de transporte mais acessível e barato. |
| + | > |
| + | > • O coeficiente de transferência entre as placas é tão elevado que |
| + | > permite obter diferenças de temperaturamínimas(até 1ºC) entre os |
| + | > fluidos em estudo. Para ajudar a este facto, os fluidos são colocados |
| + | > em contracorrente o que resulta numa recuperação de mais de 90% do |
| + | > calor disponível. \[3\] |
| + | > |
| + | > • Não existe a possibilidade de contaminação de fluidos, uma vez que |
| + | > cada fluido está confinado a canais entre placas seladas. |
| + | > |
| + | > • Outra grande mais valia é o facto de se poder combinar facilmente |
| + | > diversos tipos de placas e diferentesfluidos, de forma a otimizar as |
| + | > condições de operação do processo e tamanho da planta fabril. |
| + | > |
| + | > <u>Desvantagens:</u> |
| + | > |
| + | > • Este tipo de permutador de calor não pode operar a pressões |
| + | > superiores a 1,5MPa, visto que provoca fugas nos vedantes. \[4\] |
| + | > |
| + | > • Para temperaturas acima dos 150ºC no fluido não se pode utilizar os |
| + | > vedantes tradicionais, pois estes corroem e perdem a sua função |
| + | > elástica de vedante. |
| + | > |
| + | > • É possível que a demasiada fricção entre placas crie fugas e se |
| + | > perca fluido, apesar de não acontecer por norma. |
| + | > |
| + | > • A grande desvantagem dos permutadores de calor de placas implica o |
| + | > dimensionamento destes equipamentos, uma vez que para os restantes |
| + | > existem na literatura modelos genéricos de fácil compreensão, para |
| + | > estes equipamentos cada fabricante tem os seus modelos específicos, |
| + | > dificultando assim, o projeto da máquina e, por consequência do |
| + | > processo. |
| + | > |
| + | > **<u>Aplicações:</u>** |
| + | > |
| + | > • Indústria alimentar – Pasteurização, esterilização e aquecimento |
| + | > geral de alimentos • Marinha – Arrefecimento de motores e/ou sistemas |
| + | > hidráulicos |
| + | > |
| + | > • Sistemas de Energia Renovável – Aquecimento geotérmico e sistemas |
| + | > térmicos solares • Indústria farmacêutica |
| + | > |
| + | > • Sistemas AVAC – aquecimento e ar condicionado |
| + | > |
| + | > 2 |
| + | > |
| + | > ***Permutador*** ***de*** ***calor*** ***de*** ***placas*** |
| + | > *Guilherme* *Pereira,* *António* |
| + | > *Murta*<img src="./2cds4fvj.png" |
| + | > style="width:1.32418in;height:0.60625in" /> |
| + | |
| + | *Integração* *e* *Intensificação* *de* *Processos* *27* *de* *fevereiro* |
| + | *de* *2024* |
| + | |
| + | > **<u>Conceitos térmicos:</u>** |
| + | > |
| + | > A par dos outros tipos de permutadores de calor a transferência de |
| + | > calor dá-se da mesma maneira, ou seja, por convecção onde a energia é |
| + | > transferida do fluido mais quente para o mais frio. |
| + | > |
| + | > Para estimar a energia transferida é utilizado o balanço energético |
| + | > global ao permutador, dado por: |
| + | > |
| + | > 𝑄 = 𝑈𝐴(∆𝑇)𝑚𝑙 (1) |
| + | > |
| + | > onde U é o coeficiente global de transferência de calor, Aé a área de |
| + | > transferência de calor e (∆𝑇)𝑚𝑙 a média logarítmica da diferença de |
| + | > temperaturas. |
| + | > |
| + | > Outra equação importante é a que nos permite calcular a quantidade de |
| + | > calor transferida entre os dois fluidos, que é dada por: |
| + | > |
| + | > 𝑄 = 𝑚𝑐𝑝∆𝑇 (2) |
| + | > |
| + | > onde 𝑚 é o caudal mássico, 𝑐𝑝 o calor específico e ∆𝑇 a variação da |
| + | > temperatura do fluido. |
| + | > |
| + | > Por fim para determinaro coeficienteglobalde transferênciade calor é |
| + | > utilizada equação dada por: |
| + | > |
| + | > 1 1 𝑟 ln(𝑟𝑖) 𝑟 |
| + | > |
| + | > 𝑈 ℎ0 𝑘 𝑟×ℎ𝑖 |
| + | |
| + | \(3\) |
| + | |
| + | > onde ℎ0 e ℎ𝑖 são os coeficientes de transferência de calor por |
| + | > convecção dos dois fluidos, 𝑟 e 𝑟 são os raios que definem a espessura |
| + | > da placa e 𝑘 é a condutividade térmica. \[5\] |
| + | > |
| + | > **<u>Referências Bibliográficas:</u>** |
| + | |
| + | \[1\] – Meirinho Guerreiro, Paulo., *Avaliação* *do* *desempenho* *de* |
| + | *permutadores* *de* *calor* *de* *placas* *nos* *laboratóriosda* |
| + | *ARSOPI-THERMAL.* *Dissertação* *de* *Mestrado,*Universidadedo Porto, |
| + | 2017 |
| + | |
| + | > \[2\] – Vapor para La Industria., *Permutadores* *de* *calor* *de* |
| + | > *placas:* *Quais* *são* *os* *seus* *tipos* *e* *funcionalidades?* |
| + | > \[online\] |
| + | > |
| + | > Disponível |
| + | > em[:<u>https://vaporparalaindustria.com/pt/intercambiadores-de-calor-de-placas-cuales-son-sus-tipos-y-funcionalidades/</u>](https://vaporparalaindustria.com/pt/intercambiadores-de-calor-de-placas-cuales-son-sus-tipos-y-funcionalidades/) |
| + | > (consultado em 27/02/2024) |
| + | > |
| + | > \[3\] – Wang, L., B. Sundén, and R.M Manglik, *Plate* *Heat* |
| + | > *Exchangers:* *Design,* *Applications* *and* *performance*. WIT Press, |
| + | > 2007. |
| + | > |
| + | > \[4\] – Hesselgreaves, J.E., *Compact* *Heat* *Exchangers* *–* |
| + | > *Selection,* *Design* *and* *Operation*. Pergamon, 2001. |
| + | > |
| + | > \[5\] – Apontamentos de Fenómenos de Transferência II, docente Maria |
| + | > Graça Carvalho, 2020/2021. |
| + | > |
| + | > 3 |
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