Entupimento do permutador de calor: Problemas e soluções

O aparecimento de sujidade ou incrustações nas superfícies de troca de vapor é muito comum. No entanto, este fenómeno nem sempre é fácil de identificar rapidamente e por vezes pode levar a longas investigações. Neste artigo vamos ajudá-lo a reconhecê-lo, discutir as suas principais causas e mostrar-lhe como reduzir a sua ocorrência.

O entupimento em permutadores de calor é um fenómeno bastante comum. Para além do facto de existirem fluidos mais ou menos sujos, existe uma série de factores condicionantes que facilitam o aparecimento de incrustações. 

Em primeiro lugar, quando a água atinge uma certa temperatura, alguns compostos que foram dissolvidos na mesma começam a precipitar. Portanto, dependendo da dureza da água, é fácil para a escala aparecer quando é aquecida.

Além da temperatura, também tem influência quando o equipamento é parado, pois nestes momentos a precipitação e a aderência às paredes é mais fácil, e também porque a água é parada, temperaturas ligeiramente ou muito mais altas podem ser produzidas com o vapor restante.

Por esta primeira causa, ajudará a utilizar permutadores de calor onde o nível de turbulência é  alto, pois isso tornará mais difícil a ocorrência de incrustações. Por exemplo, aqueles permutadores de calor de casco e tubo com tubo corrugado onde a velocidade nos tubos é suficientemente alta, eles irão gerar um efeito de "auto-limpeza" que torna consideravelmente mais difícil a ocorrência de incrustações.

Também devemos considerar  se a água pode ficar parada no permutador e qual  pode acontecer. Existem soluções para esta situação que podem ajudar a evitar que ela ocorra. É uma das situações em que a maioria das incrustações pode ocorrer.

Em segundo lugar, outra causa relacionada de incrustações nos trocadores de calor é a ebulição da água dentro do trocador de calor. Isto aumenta muito a probabilidade de incrustações ou incrustações do produto - dependendo dos fluidos a serem aquecidos. Além disso, isto é algo que devemos evitar, pois a integridade dos permutadores de calor pode estar em risco devido ao aumento significativo do volume causado pela água fervente.

Em terceiro lugar, a sujidade nos permutadores de calor pode vir de queimaduras de produtos. Isto é muito comum quando um produto alimentar é aquecido. Devemos considerar que a temperatura da parede do permutador de calor não é a mesma do produto, pelo que o produto que entra em contacto com esta parede pode subir acima da temperatura a que começa a perder propriedades, caramelizar ou mesmo queimar. No caso dos produtos alimentares, entra em jogo a conhecida reacção de Maillard.

Nestes casos, é muito útil se o equipamento puder operar com pressão de vapor reduzida, o que também é benéfico do ponto de vista do consumo de energia. No entanto, para que isso aconteça, o permutador de calor deve ter área suficiente e remoção adequada de condensado. Dependendo de como o processo está funcionando, existem tecnologias que podem ajudá-lo a aumentar a eficiência do seu processo, a fim de reduzir a pressão de trabalho sem perder a produtividade no processo.

Além de conhecer as causas, é muito importante detectar quando ocorrem incrustações em permutadores de calor. Quando um permutador de calor começa a ficar suja, esta camada de sujidade actua como uma camada isolante na superfície de troca. Isto reduz o coeficiente de transferência do permutador de calor. Em outras palavras, o permutador de calor perde energia. Se o problema se torna muito sério, pode ser que um permutador que uma vez aquecido adequadamente, agora não consegue aquecer o suficiente.

Um indicador que muitas vezes nos ajuda a saber o que está acontecendo é a capacidade de observar a pressão de vapor dentro do trocador de calor. Quando um permutador não pode fornecer a potência necessária, a válvula de controle abrirá para aumentar a pressão do vapor e, portanto, a temperatura. Se a temperatura no lado quente aumenta, também aumenta a potência do permutador no equipamento. Assim, um permutador que estava trabalhando a uma certa pressão e começa a se sujar começará, se possível, a trabalhar a pressões e temperaturas mais altas.

À medida que a temperatura no lado quente aumenta, a temperatura da parede também aumentará, o que, como vimos, acelerará o desenvolvimento de incrustações/escalas. É por isso que é muito importante, naquelas aplicações em que, por alguma razão, possa aparecer sujidade, que a limpeza seja efectuada correctamente e nos momentos correctos para evitar a acumulação de sujidade, pois isso aceleraria exponencialmente o processo de incrustação do equipamento. Quanto mais sujidade adere às superfícies, mais difícil é limpá-las completamente.

Em resumo, a incrustação nos permutadores de calor ocorre em fluidos com tendência a sujar ou queimar, e é aumentada por fluidos estagnados e altas temperaturas. Uma vez que ocorra a incrustação, a pressão de vapor aumentará para compensar a energia perdida, o que nos permitirá saber que o equipamento está incrustação, mas também irá acelerar o processo de incrustação. Para evitar isto, é importante evitar ou retardar o mais possível o aparecimento de sujidade no equipamento, e limpar as superfícies de troca de calor correctamente e com a frequência apropriada.

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