Um guia para aperfeioar o desempenho dos injetores

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    07-Jan-2017

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  • Bicos Automao Anlise Tcnica

    Sistemas

    Um guia para aperfeioar odesempenho dos injetoresEspecificao, projeto, fabricao

    Boletim 459B

    Boletim 540

    Boletim 487C

    Catlogo 70

    Outras informaes

    Esperamos que as informaes fornecidas neste guia sejam teis. Se voc estiver interessado em saber mais sobre bicos de pulverizao e injetores, as seguintes publicaes esto disponveis.

    Guia de referncia de tecnologia de pulverizao: Entendendo o tamanho da gota; Boletim 459BUm guia de 36 pginas examina a medida do tamanho da gota, instrumentos e anlise/interpretao de dados.

    Aperfeioe seu sistema de pulverizao; Manual tcnico 410Um manual de 52 pginas explica como avaliar seu sistema de pulverizao, descobrir e resolver problemas dispendiosos, melhorar a qualidade, reduzir o tempo de manuteno e mais.

    Guia de condicionamento e resfriamento de gs; Boletim 540Um boletim de 12 pginas descreve como aperfeioar a eficincia e o desempenho em aplicaes de condicionamento e de resfriamento de gases.

    Bicos atomizadores a ar FloMax; Boletim 487CUm boletim de 8 pginas explica como esses bicos de alta eficincia trabalham para proporcionar desempenho de pulverizao preciso atravs do estreito controle do tamanho da gota.

    Melhore o processo e a qualidade do produto nos processos qumicos atravs da tecnologia de pulverizao; Boletim 568Um boletim de 12 pginas fornece uma viso geral de como a tecnologia de pulverizao usada em uma ampla variedade de aplicaes.

    Produtos industriais de pulverizao; Catlogo 70Um catlogo de 400 pginas fornece informaes detalhadas sobre nossa linha completa de produtos e acessrios de pulverizao.

    ASME marca comercial registrada da American Society of Mechanical Engineers (ASME, ASME International).

    ANSI marca comercial registrada do American National Standards Institute.

    ASTM marca comercial registrada da ASTM International.

    Bicos Automao Anlise Tcnica

    Sistemas

    Boletim n. 579A Spraying Systems Co. 2010

    Estrada Particular Yae Massumoto, 313 - So Bernardo do Campo - SP

    Tel: (11) 2124-9500 Fax: (11) 4392-7007www.spray.com.br

  • Injetores: Componentes crticos, masfrequentemente negligenciados

    No corao de qualquer aplicao de pulverizao est o bico de pulverizao. Frequentemente o menor componente em um sistema de pulverizao, o bico foi criado para atingir um desempenho muito preciso. Mesmo os menores desvios no desempenho podem resultar em srios problemas de qualidade de processo, perodo de inatividade no programado e milhares de reais em aumento de custos operacionais.

    Igualmente importante em um sistema de pulverizao o injetor (tambm conhecido por rvore ou lana de pulverizao) que distribui o lquido e/ou gs para o bico de pulverizao. Os injetores tambm devem atender normas precisas para garantir um timo desempenho. Os injetores, ainda, so frequentemente vistos como um meio para um fim - um simples cano ou dispositivo de distribuio de lquido. Consideraes importantes sobre projeto e fabricao podem ser negligenciadas, resultando em problemas de desempenho e caras ineficincias.

    Deve-se evitar comprometer o desempenho de pulverizao resultante do projeto do injetor. Para ajudar voc a entender esses problemas, desenvolvemos este guia de referncia para abordar consideraes crticas sobre especificaes, projeto e fabricao do injetor. Este guia um resumo de nossos 75 anos de experincia em tecnologia de pulverizao.

    Comeando: Uma soluo padro ou personalizada?

    Operaes relativamente simples podem com frequncia usar um injetor padro. Aplicaes como condicionamento de gases, injeo de produtos qumicos, injeo de fluido secundrio, injeo de resfriamento de emergncia e de suspenso de calcrio, em geral requerem uma soluo personalizada. Aqui est o motivo:

    Injetores usados nessas aplicaes normalmente exigem projetos sofisticados. Integrar o injetor no espao disponvel pode ser complicado, e uma soluo padro, disponvel em modelos predeterminados, pode no ser to simples.

    So necessrios materiais e revestimentos especiais para suportar altas temperaturas, ambientes erosivos e/ou corrosivos.

    Injetores isolados, com gua ou vapor encamisado, no raro comprovam ser mais eficientes em aplicaes de alta temperatura.

    Engenharia extrema e questes de segurana exigem conformidade com os cdigos ASME, tais como B31.1, B31.3, e outros.

    Modelos retrteis e flexveis so normalmente necessrios para diminuir ou eliminar processos de interrupo e/ou tempo de manuteno.

    Na maioria das aplicaes, bicos atomizados a gs ou hidrulicos padro so usados em conjunto com injetores personalizados para atingir o desempenho de pulverizao desejado.

    O projeto do injetor comea com a determinao do desempenho desejado do bico de pulverizao

    O primeiro passo na especificao e projeto do injetor identificar claramente os objetivos da pulverizao.

    Sua aplicao requer:

    Tratamentos de lavagem de gases em ambientes custicos?

    Limpeza deixando quantidades especficas de fluxo de dupla fase a jusante?

    Cobertura excepcional para garantir reaes qumicas timas?

    Resfriamento com 100% de evaporao?

    Resfriamento com saturao adiabtica?

    Injeo de inibidores de corroso de alta presso?

    Vapor de dessuperaquecimento a temperaturas exatas?

    Embora essas necessidades de pulverizao sejam tpicas, existem muitas outras. Comece determinando exatamente qual o desempenho necessrio, assim voc pode comear o processo de escolha do bico.

    Ou conte-nos sobre suas condies de operao e objetivos de pulverizao. Podemos orientar voc no processo de escolha do bico.

    Aplicao: Controle de emisso

    Desafio: Reaes qumicas incompletas

    Soluo: Injetores com diversos bicos desenvolvidos para oferecer cobertura uniforme

    O injetor, construdo de alta liga de nquel, inclui quatro bicos atomizadores a gs padro. O uso de bicos padro permite fcil transio, assim bicos de alta capacidade so usados no vero para manter o ritmo com a crescente demanda e o aumento da temperatura ambiente. No inverno so usados bicos de capacidade menor para conservar energia.

    Aplicao: Vapor de dessuperaquecimento para reduzir a presso e temperatura do equipamento a jusante

    Desafio: Uma limitao de porta e um nico bico padro no podiam atender os requisitos de desempenho

    Soluo: Projeto personalizado de injetor de dessuperaquecedor com quatro bicos hidrulicos padro

    Construo elevada, teste no destrutivo e uso de mltiplos bicos hidrulicos proporcionaram as altas taxas de vazo necessrias e o tamanho de gota preciso para dessuperaquecer o vapor.

    2 11

  • Aqui est como ajudamos as empresas e como podemos fazer o mesmo por voc

    Aplicao: Controle de NOx usando injeo de amnia aquosa

    Desafio: Operao de processo ininterrupta

    Soluo: Dois injetores retrteis

    Desenvolvemos e fabricamos dois injetores retrteis idnticos para colocao permanente no fluxo do processo. Apenas um injetor ser usado de cada vez. Quando o injetor em operao precisa passar por manuteno, o outro injetor usado e o processo no afetado.

    Aplicao: Injeo de produtos qumicos em recipiente de vapor pressurizado

    Desafio: Atender rigorosos desafios de projeto e um cronograma de produo agressivo

    Soluo: Injetor altamente projetado fabricado com ligas especiais

    O injetor foi fabricado conforme o cdigo ASME B31.3 e rigoroso teste no destrutivo. O tempo de concluso do projeto foi curto, mas exigiu atualizaes quinzenais, pontos de espera, pontos de inspeo, inspeo de terceiros e um abrangente pacote de troca.

    Aplicao: Resfriamento evaporativo em correntes de gases de distribuio irregular

    Desafio: Solucionar problema de umidade em parede em torre de resfriamento sem trocar a geometria de entrada existente

    Soluo: Operao de lanas distribudas por zona

    Uma combinao de DFC e experincia com resfriamento distribudo por zonas levou ao zoneamento dos injetores. Os injetores na rea oposta entrada so usados somente nos casos em que necessrio resfriamento de emergncia.

    Consideraes sobre a escolha do bico

    Existem muitos fatores que determinaro qual bico adequado

    para sua aplicao. As informaes a seguir abordam diversas consideraes e fornecem diretrizes gerais. Contudo, voc deve trabalhar em conjunto conosco para determinar como os bicos iro se comportar em seu ambiente de operao.

    Taxas de injeo: determine as taxas de fluxo de massa ou volumtricas necessrias.

    Viscosidade do fluido, temperatura do fluido e gravidade especfica, tudo afeta o desempenho da pulverizao. Veja abaixo.

    ngulo e padro de pulverizao: Bicos atomizadores a gs e hidrulicos esto disponveis em diversos padres de pulverizao que variam de 0 (jato slido) a 180. Tenha em mente:

    O tamanho da gota aumenta conforme o ngulo de pulverizao diminui.

    Fluxos de processo de alta presso foram ngulos de pulverizao mais estreitos. ngulos de pulverizao mais largos podem ser resultantes de fluxos de processo mais baixos. Os ngulos de pulverizao reais podem diferir significativamente dos dados publicados, dependendo do fluxo de processo. Acrescentar outro ponto para um bico adicional pode ser uma forma eficaz de se alcanar a cobertura necessria.

    Resumo de pulverizaoConsideraes do desempenho

    A tabela abaixo resume os diversos fatores que podem afetar o desempenho de um bico de pulverizao. Entretanto, como existem muitos tipos e tamanhos diferentes de bicos de pulverizao, os efeitos podem variar dependendo das condies de operao.

    Caractersticasdo bico

    Qualidade Padro

    Tamanho da gota

    ngulo de pulverizao

    Capacidade do pulverizador

    Impacto

    Velocidade

    Desgaste

    Aumento na presso de operao

    Melhora

    Diminui

    Aumenta quando diminui

    Aumenta

    Aumenta

    Aumenta

    Aumenta

    Aumento na gravidade especfica

    Desprezvel

    Desprezvel

    Desprezvel

    Diminui

    Desprezvel

    Diminui

    Desprezvel

    Aumento na viscosidade

    Piora

    Aumenta

    Diminui

    Cone cheio/oco - aumentaLeque - diminui

    Diminui

    Diminui

    Diminui

    Aumento na tenso superficial

    Desprezvel

    Aumenta

    Diminui

    Nenhum efeito

    Desprezvel

    Desprezvel

    Nenhum efeito

    Aumento na temperatura do lquido

    Melhora

    Diminui

    Aumenta

    Depende do lquido pulverizado e bico utilizado

    Aumenta

    Aumenta

    Depende do lquido pulverizado e bico utilizado

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  • Consideraes adicionais sobre a escolha do bico

    Contedo slido: determine o percentual de slidos no lquido pulverizado. Se o contedo for alto:

    Considere o uso de bicos de passagem livre (MPF) para minimizar o entupimento.

    Considere o uso de bicos com estrutura anti incrustrao para minimizar o acmulo de material nos orifcios de sada e na ponta do bico.

    Considere o uso de bicos resistentes eroso feitos de cermica ou ao endurecido.

    Tamanho da gota: Em muitos processos, o objetivo 100% de evaporao, que requer controle preciso do tamanho da gota. Fatores crticos a considerar:

    Tamanho da gota se refere ao tamanho das gotas individuais no padro de pulverizao. Cada padro de pulverizao consiste de uma srie de tamanhos de gota. Tal srie chamada de distribuio do tamanho de gotas.

    A distribuio do tamanho de gotas varia conforme o tipo de padro de pulverizao. As menores gotas so produzidas por bicos atomizadores a gs; as maiores so produzidas por bicos hidrulicos de jato cone cheio.

    As menores capacidades produzem gotas menores; presses mais altas geram gotas menores.

    A distncia que as gotas precisam viajar desde o ponto de injeo. Temperatura, densidade, viscosidade e velocidade do gs iro afetar a nuvem de pulverizao.

    A terminologia do tamanho da gota pode ser confusa. importante entender os valores de medida em uso e como os dados so coletados. Nosso manual tcnico, Guia de referncia de tecnologia de pulverizao: entendendo o tamanho da gota, Boletim 459B, amplamente usado como cartilha sobre este assunto e est disponvel para solicitao/download em www.spray.com.br

    Presso do vapor: Escolher o bico apropriado crtico para evitar variao de fase indesejvel.

    Uma vez que a escolha do bico de pulverizao estiver concluda, o prximo passo olhar os fatores fsicos e ambientais na rea onde o injetor ser instalado.

    Tipos de bico tpicos

    Pulverizao jato leque (afilada)

    Atomizao a gs e assistido por gs

    Cone cheio

    Cone oco (cmara de turbilhamento)

    Tamanho da gota

    Gota realTamanhos

    por tipo de padro de pulverizao a vrias presses e capacidades

    Com base em amostras de bicos selecionados para mostrar a ampla variedade disponvel de tamanhos de bico possveis.

    Propriedades do lquido, capacidade do bico, presso de pulverizao e ngulo de pulverizao afetam o tamanho da gota.

    Tipo de padrode pulverizao

    Atomizador a gs

    Pulverizao fina

    Cone oco

    Jato leque

    Cone cheio

    Capacidade gpm

    0,0050,02

    0,22

    0,0512

    0,055

    0,1012

    Capacidade gpm

    0,0088

    0,030,43

    0,1024

    0,1010

    0,1923

    Capacidade gpm

    12

    0,050,69

    0,1638

    0,1615.8

    0,3035

    Capacidade l/min

    0,020,08

    0,83

    0,1945

    0,1918.9

    0,3845

    Capacidade l/min

    0,0330

    0,11.6

    0,3891

    0,3838

    0,7287

    Capacidade l/min

    45

    0,22.6

    0,61144

    0,6160

    1,1132

    VMD micra

    20100

    375

    3603400

    2604300

    11404300

    VMD micra

    15200

    110330

    3001900

    2202500

    8502800

    VMD micra

    400

    110290

    2001260

    1901400

    5001720

    10 psi (0,7 bar) 40 psi (2,8 bar) 100 psi (7 bar)

    500 m 1.200 m 5.500 m

    Uma polegada = 25.400 m

    Um milmetro = 1.000 m

    m = micrmetros

    Porque a Spraying Systems Co. altamente qualificada para projetos efabrica injetores de pulverizao sob medida

    Quando se trata de projetos de injetores, voc no vai encontrar outra empresa com as mesmas credenciais. Temos uma combinao nica de capacidades:

    Experincia e conhecimento tcnico:

    Dcadas de experincia concentrando-se apenas em tecnologia de pulverizao.

    Dezenas de engenheiros especialistas.

    Pessoal qualificado nas normas ASME, Seo IV, e American Welding Society (AWS).

    Participao ativa no ILASS-Americas, o Instituto para atomizao de lquidos e sistemas de pulverizao.

    Engenheiros profissionais na equipe.

    Certificaes e programas de qualidade:

    Certificao ISO 9001 2000 e ISO 14001.

    Procedimentos de solda qualificados ASME.

    Registros de qualidade no local e qualificaes de trabalhadores.

    Seo VIII do cdigo B&PV ASME.

    Cdigo de conformidade - fabricao:

    Cdigo de recipiente de presso e caldeira ASME.

    Cdigo para tubulao de energia ASME B31.1.

    Cdigo para tubulao de processo ASME B31.3.

    Soldagem para seo IX do cdigo ASME B&PV.

    Testes ANSI, ASTM e mais:

    Ultrassnico.

    Radiogrfico.

    Penetrao de lquido.

    Dureza.

    Hidrosttico.

    Teste de vazo e pulverizao nos maiores laboratrios de pulverizao do mundo.

    Exame de partcula magntica.

    Identificao positiva de material.

    Documentao e gerenciamento de projeto:

    Desenvolvimento de planos de projeto conforme necessrio com tabelas com cronograma para projeto, produo, testes e entrega.

    Documentao necessria para seus registros, que incluem desenhos, documentos de rastreamento de material, relatrios de testes de material, procedimentos de solda, relatrios de teste/certificaes de soldador, mapas de solda, registros de soldas, cupons e certificados.

    Interao com todos os departamentos apropriados - processos, mecnica, encanamento, solda e manuteno - para facilitar o sucesso do projeto.

    4 9

  • Especificao de injetor e consideraes de projetoConsidere o seguinte quando estabelecer suas necessidades:

    Qual o tamanho do duto, recipiente ou torre? Isso ir influenciar no nmero de bicos e sua localizao.

    Existem curvas no duto? Cotovelos podem causar perfis de vazo secundrios que tm um impacto negativo no desempenho.

    Qual a proximidade do equipamento a montante e a jusante? Pode haver problemas de processo e/ou danos se a nuvem de pulverizao estiver muito prxima de outro equipamento.

    Quais so as condies de operao? As propriedades de lquido e gases afetam a distncia da nuvem de pulverizao. Temperatura e corrosividade causaro um impacto nos materiais de construo.

    Qual a composio do lquido sendo pulverizado? Isso ir afetar os materiais de construo.

    Qual a classe do servio de fludo? Isso pode exigir que o injetor atenda a rigorosos requisitos de projeto para a segurana.

    A pulverizao ser contra ou a favor da corrente? Pulverizaes a favor da corrente apresentam maior tempo de residncia, podem produzir gotas menores e possibilitam o uso de um ngulo de pulverizao mais amplo. Pulverizaes contra a corrente podem resultar em maiores acmulos de resduos, vibrao e tenso nos canos injetores, gotas maiores e umidade.

    Quais so as conexes necessrias? Soldada, em flange ou rosqueada?

    A posio tima do injetor pode ser determinada antes da instalao? Se no, existe a opo de um desenho flexvel para fcil adaptao.

    Com que frequncia pode ser feita manuteno no injetor? Existem consideraes especiais? Lanas retrteis podem eliminar ou minimizar processos de inatividade. Alm disso, se no for vivel a manuteno regular, provvel que sejam necessrias purga de ar e 100% de evaporao para reduzir o risco de formao de borra.

    Qual a vida til que se deseja para o injetor antes da substituio? Isso pode afetar os materiais de construo e projeto.

    Qual o cronograma de manuteno preventiva? Pode-se reduzir o peso do injetor e fazer acessrios para acelerar a transio.

    Existem muitas outras consideraes que so especficas para o processo. Trabalhar conosco durante a fase de projeto ir ajudar a alcanar o melhor desempenho possvel pelo menor custo possvel.

    Dividir os injetores por zonas uma forma eficaz de garantir o desempenho timo quando as condies de processo podem variar. Os injetores podem ser utilizados em certas reas conforme necessrio, dependendo do tempo de residncia, vazo do gs e temperatura necessrios. Pulverizao contra corrente

    (esquerda) e/ou perpendicular (acima) corrente de gases pode ser vantajosa para garantir a reao do processo e/ou absoro apropriada.

    Mltiplas lanas equipadas com mltiplos bicos muitas vezes so necessrias para que se atinja uma boa cobertura em torres e dutos.

    Como escolher ofornecedor certo

    Escolher o fornecedor certo de injetores pode ser a diferena entre um timo desempenho de pulverizao e ineficincias caras de processos/ excessivos perodos de inatividade para manuteno Algumas empresas recorrem a recursos internos para projetos e fabricao de injetores. Outras se concentram nos custos e se voltam para pequenos fabricantes locais. Esses fornecedores no tm o necessrio conhecimento em tecnologia de pulverizao ou um histrico comprovado em projetos de injetores. Existe um considervel risco de problemas relacionados ao desempenho e questes de integrao de bico de pulverizao quando se confia em um desses tipos de fornecedores.Ao escolher um parceiro com significativo conhecimento tcnico em projetos de injetores e bicos de pulverizao, a probabilidade de um timo desempenho aumenta muito. E, se uma nica empresa fornecer o bico e a lana, eliminam-se os problemas de integrao enquanto voc aproveita a convenincia de trabalhar com um nico fornecedor.

    Outras consideraes no processo de escolha do fornecedor incluem:

    Recursos internos de engenharia e projeto.

    Conformidade com o cdigo ASME e capacidade de fabricao.

    Teste de desempenho de pulverizao.

    Testes de materiais.

    Documentao completa.

    Administrao eficiente de projeto.

    Uma soluo nica para bicos e injetores sob medida:

    8 5

  • Injetor ComumProblemas de desempenhoe como evit-los

    Trabalhamos em projetos de injetores de empresas de engenharia e indstrias qumicas/petroqumicas. Os problemas comuns enfrentados pelos clientes incluem:

    Paredes midas/ lquido no evaporado.

    Trinca do refratrio.

    Reaes qumicas falhas.

    Reaes imprevistas.

    Entupimento e acmulo de resduos.

    Fraco desempenho de processo, tempo de inatividade de produo no programado, danos no equipamento a jusante e aumento nos custos operacionais/tempo de manuteno podem resultar nesses problemas. O diagnstico preciso da origem desses problemas e identificao da soluo subsequente normalmente requer ferramentas e recursos altamente especializados. Entretanto, prevenir a melhor forma de evitar que eles ocorram. Isso pode ser conseguido com uma anlise cuidadosa durante a fase de projeto. Aqui esto algumas tcnicas e ferramentas que usamos:

    Um modelo alternativo de fluxo frio:A experincia certa e o software correto

    Em alguns casos, as condies de operao simuladas em um

    ambiente de laboratrio e modelagem dos dados no so

    viveis. quando chamamos nossos engenheiros

    especializados em dados do tamanho da gota. Com o uso de

    Dinmica de Fluidos Computacional (DFC) e funes de

    distribuio de gotas exclusivas, pode-se predizer com

    preciso o desempenho do injetor em processos industriais.

    Testar o desempenho da pulverizao elimina as suposies

    Muitos dos problemas acima so causados por evaporao prematura ou incompleta.

    Se a gota evapora muito rpido, a reao do processo esperada pode no ocorrer ou ser comprometida e o equipamento a montante/a jusante pode ficar menos eficiente ou danificado.

    Se a gota no evapora rpido o suficiente, ir ocorrer umidade, pode resultar em vapor imprevisto e haver acmulo de poeira no duto ou torre, e obstruir o fluxo de gs.

    A forma mais efetiva de determinar o tempo de residncia necessrio conduzir estudos de caracterizao de pulverizao em um laboratrio de pulverizao totalmente equipado para simular as condies de operao do local onde ficar o injetor. Normalmente esses estudos incluem:

    Testes para determinar tamanho e distribuio da gota timos.

    Determinao da velocidade e densidade do gs e o impacto resultante no tamanho da gota.

    Avaliao da colocao do bico, tipo e ngulo do padro de pulverizao.

    Conhecimento tcnico em pulverizao evita problemas

    No h substituto para experincia e uma extensa linha

    de produtos quando se trata de evitar problemas. Nossos

    engenheiros de projetos qumicos e mecnicos e de

    processos tm dcadas de experincia em tecnologia de

    pulverizao e preveem problemas potenciais precoces

    no processo de projeto. Aqui esto apenas algumas das

    estratgias que usamos para garantir um desempenho

    sem problemas. Voc encontrar exemplos mais

    especficos nas pginas 10 e 11.

    Entupimento e acmulo de resduos: Anlise das propriedades do lquido e uso de desenhos de bicos especiais anti incrustrao.

    Distribuies de fluxos secundrios: Divida os injetores em zonas para manter os pulverizadores afastados de dispositivos de alterao de vazo.

    Corroso e eroso: Avalie o ponto de saturao de gs cido e use materiais especiais de construo e revestimentos.

    Alta temperatura: Projetos de injetores de gua ou de vapor encamisado, isolado.

    Condies de operao flutuante: Projetos de injetores flexveis possibilitam fcil ajuste da posio do bico.

    Solues densas ou espessas: Projetos de recirculao mantm uma temperatura consistente e minimizam o congelamento.

    Torre de condicionamento de gases

    Concentrao de gotculas de pulverizao em vrios locais na torre

    Recirculao

    Isolado

    Baixa Concentrao

    Alta Concentrao

    Manifold de pulverizao

    Seo A

    Seo B

    Seo C

    Seo D

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  • Injetor ComumProblemas de desempenhoe como evit-los

    Trabalhamos em projetos de injetores de empresas de engenharia e indstrias qumicas/petroqumicas. Os problemas comuns enfrentados pelos clientes incluem:

    Paredes midas/ lquido no evaporado.

    Trinca do refratrio.

    Reaes qumicas falhas.

    Reaes imprevistas.

    Entupimento e acmulo de resduos.

    Fraco desempenho de processo, tempo de inatividade de produo no programado, danos no equipamento a jusante e aumento nos custos operacionais/tempo de manuteno podem resultar nesses problemas. O diagnstico preciso da origem desses problemas e identificao da soluo subsequente normalmente requer ferramentas e recursos altamente especializados. Entretanto, prevenir a melhor forma de evitar que eles ocorram. Isso pode ser conseguido com uma anlise cuidadosa durante a fase de projeto. Aqui esto algumas tcnicas e ferramentas que usamos:

    Um modelo alternativo de fluxo frio:A experincia certa e o software correto

    Em alguns casos, as condies de operao simuladas em um

    ambiente de laboratrio e modelagem dos dados no so

    viveis. quando chamamos nossos engenheiros

    especializados em dados do tamanho da gota. Com o uso de

    Dinmica de Fluidos Computacional (DFC) e funes de

    distribuio de gotas exclusivas, pode-se predizer com

    preciso o desempenho do injetor em processos industriais.

    Testar o desempenho da pulverizao elimina as suposies

    Muitos dos problemas acima so causados por evaporao prematura ou incompleta.

    Se a gota evapora muito rpido, a reao do processo esperada pode no ocorrer ou ser comprometida e o equipamento a montante/a jusante pode ficar menos eficiente ou danificado.

    Se a gota no evapora rpido o suficiente, ir ocorrer umidade, pode resultar em vapor imprevisto e haver acmulo de poeira no duto ou torre, e obstruir o fluxo de gs.

    A forma mais efetiva de determinar o tempo de residncia necessrio conduzir estudos de caracterizao de pulverizao em um laboratrio de pulverizao totalmente equipado para simular as condies de operao do local onde ficar o injetor. Normalmente esses estudos incluem:

    Testes para determinar tamanho e distribuio da gota timos.

    Determinao da velocidade e densidade do gs e o impacto resultante no tamanho da gota.

    Avaliao da colocao do bico, tipo e ngulo do padro de pulverizao.

    Conhecimento tcnico em pulverizao evita problemas

    No h substituto para experincia e uma extensa linha

    de produtos quando se trata de evitar problemas. Nossos

    engenheiros de projetos qumicos e mecnicos e de

    processos tm dcadas de experincia em tecnologia de

    pulverizao e preveem problemas potenciais precoces

    no processo de projeto. Aqui esto apenas algumas das

    estratgias que usamos para garantir um desempenho

    sem problemas. Voc encontrar exemplos mais

    especficos nas pginas 10 e 11.

    Entupimento e acmulo de resduos: Anlise das propriedades do lquido e uso de desenhos de bicos especiais anti incrustrao.

    Distribuies de fluxos secundrios: Divida os injetores em zonas para manter os pulverizadores afastados de dispositivos de alterao de vazo.

    Corroso e eroso: Avalie o ponto de saturao de gs cido e use materiais especiais de construo e revestimentos.

    Alta temperatura: Projetos de injetores de gua ou de vapor encamisado, isolado.

    Condies de operao flutuante: Projetos de injetores flexveis possibilitam fcil ajuste da posio do bico.

    Solues densas ou espessas: Projetos de recirculao mantm uma temperatura consistente e minimizam o congelamento.

    Torre de condicionamento de gases

    Concentrao de gotculas de pulverizao em vrios locais na torre

    Recirculao

    Isolado

    Baixa Concentrao

    Alta Concentrao

    Manifold de pulverizao

    Seo A

    Seo B

    Seo C

    Seo D

    6 7

  • Especificao de injetor e consideraes de projetoConsidere o seguinte quando estabelecer suas necessidades:

    Qual o tamanho do duto, recipiente ou torre? Isso ir influenciar no nmero de bicos e sua localizao.

    Existem curvas no duto? Cotovelos podem causar perfis de vazo secundrios que tm um impacto negativo no desempenho.

    Qual a proximidade do equipamento a montante e a jusante? Pode haver problemas de processo e/ou danos se a nuvem de pulverizao estiver muito prxima de outro equipamento.

    Quais so as condies de operao? As propriedades de lquido e gases afetam a distncia da nuvem de pulverizao. Temperatura e corrosividade causaro um impacto nos materiais de construo.

    Qual a composio do lquido sendo pulverizado? Isso ir afetar os materiais de construo.

    Qual a classe do servio de fludo? Isso pode exigir que o injetor atenda a rigorosos requisitos de projeto para a segurana.

    A pulverizao ser contra ou a favor da corrente? Pulverizaes a favor da corrente apresentam maior tempo de residncia, podem produzir gotas menores e possibilitam o uso de um ngulo de pulverizao mais amplo. Pulverizaes contra a corrente podem resultar em maiores acmulos de resduos, vibrao e tenso nos canos injetores, gotas maiores e umidade.

    Quais so as conexes necessrias? Soldada, em flange ou rosqueada?

    A posio tima do injetor pode ser determinada antes da instalao? Se no, existe a opo de um desenho flexvel para fcil adaptao.

    Com que frequncia pode ser feita manuteno no injetor? Existem consideraes especiais? Lanas retrteis podem eliminar ou minimizar processos de inatividade. Alm disso, se no for vivel a manuteno regular, provvel que sejam necessrias purga de ar e 100% de evaporao para reduzir o risco de formao de borra.

    Qual a vida til que se deseja para o injetor antes da substituio? Isso pode afetar os materiais de construo e projeto.

    Qual o cronograma de manuteno preventiva? Pode-se reduzir o peso do injetor e fazer acessrios para acelerar a transio.

    Existem muitas outras consideraes que so especficas para o processo. Trabalhar conosco durante a fase de projeto ir ajudar a alcanar o melhor desempenho possvel pelo menor custo possvel.

    Dividir os injetores por zonas uma forma eficaz de garantir o desempenho timo quando as condies de processo podem variar. Os injetores podem ser utilizados em certas reas conforme necessrio, dependendo do tempo de residncia, vazo do gs e temperatura necessrios. Pulverizao contra corrente

    (esquerda) e/ou perpendicular (acima) corrente de gases pode ser vantajosa para garantir a reao do processo e/ou absoro apropriada.

    Mltiplas lanas equipadas com mltiplos bicos muitas vezes so necessrias para que se atinja uma boa cobertura em torres e dutos.

    Como escolher ofornecedor certo

    Escolher o fornecedor certo de injetores pode ser a diferena entre um timo desempenho de pulverizao e ineficincias caras de processos/ excessivos perodos de inatividade para manuteno Algumas empresas recorrem a recursos internos para projetos e fabricao de injetores. Outras se concentram nos custos e se voltam para pequenos fabricantes locais. Esses fornecedores no tm o necessrio conhecimento em tecnologia de pulverizao ou um histrico comprovado em projetos de injetores. Existe um considervel risco de problemas relacionados ao desempenho e questes de integrao de bico de pulverizao quando se confia em um desses tipos de fornecedores.Ao escolher um parceiro com significativo conhecimento tcnico em projetos de injetores e bicos de pulverizao, a probabilidade de um timo desempenho aumenta muito. E, se uma nica empresa fornecer o bico e a lana, eliminam-se os problemas de integrao enquanto voc aproveita a convenincia de trabalhar com um nico fornecedor.

    Outras consideraes no processo de escolha do fornecedor incluem:

    Recursos internos de engenharia e projeto.

    Conformidade com o cdigo ASME e capacidade de fabricao.

    Teste de desempenho de pulverizao.

    Testes de materiais.

    Documentao completa.

    Administrao eficiente de projeto.

    Uma soluo nica para bicos e injetores sob medida:

    8 5

  • Consideraes adicionais sobre a escolha do bico

    Contedo slido: determine o percentual de slidos no lquido pulverizado. Se o contedo for alto:

    Considere o uso de bicos de passagem livre (MPF) para minimizar o entupimento.

    Considere o uso de bicos com estrutura anti incrustrao para minimizar o acmulo de material nos orifcios de sada e na ponta do bico.

    Considere o uso de bicos resistentes eroso feitos de cermica ou ao endurecido.

    Tamanho da gota: Em muitos processos, o objetivo 100% de evaporao, que requer controle preciso do tamanho da gota. Fatores crticos a considerar:

    Tamanho da gota se refere ao tamanho das gotas individuais no padro de pulverizao. Cada padro de pulverizao consiste de uma srie de tamanhos de gota. Tal srie chamada de distribuio do tamanho de gotas.

    A distribuio do tamanho de gotas varia conforme o tipo de padro de pulverizao. As menores gotas so produzidas por bicos atomizadores a gs; as maiores so produzidas por bicos hidrulicos de jato cone cheio.

    As menores capacidades produzem gotas menores; presses mais altas geram gotas menores.

    A distncia que as gotas precisam viajar desde o ponto de injeo. Temperatura, densidade, viscosidade e velocidade do gs iro afetar a nuvem de pulverizao.

    A terminologia do tamanho da gota pode ser confusa. importante entender os valores de medida em uso e como os dados so coletados. Nosso manual tcnico, Guia de referncia de tecnologia de pulverizao: entendendo o tamanho da gota, Boletim 459B, amplamente usado como cartilha sobre este assunto e est disponvel para solicitao/download em www.spray.com.br

    Presso do vapor: Escolher o bico apropriado crtico para evitar variao de fase indesejvel.

    Uma vez que a escolha do bico de pulverizao estiver concluda, o prximo passo olhar os fatores fsicos e ambientais na rea onde o injetor ser instalado.

    Tipos de bico tpicos

    Pulverizao jato leque (afilada)

    Atomizao a gs e assistido por gs

    Cone cheio

    Cone oco (cmara de turbilhamento)

    Tamanho da gota

    Gota realTamanhos

    por tipo de padro de pulverizao a vrias presses e capacidades

    Com base em amostras de bicos selecionados para mostrar a ampla variedade disponvel de tamanhos de bico possveis.

    Propriedades do lquido, capacidade do bico, presso de pulverizao e ngulo de pulverizao afetam o tamanho da gota.

    Tipo de padrode pulverizao

    Atomizador a gs

    Pulverizao fina

    Cone oco

    Jato leque

    Cone cheio

    Capacidade gpm

    0,0050,02

    0,22

    0,0512

    0,055

    0,1012

    Capacidade gpm

    0,0088

    0,030,43

    0,1024

    0,1010

    0,1923

    Capacidade gpm

    12

    0,050,69

    0,1638

    0,1615.8

    0,3035

    Capacidade l/min

    0,020,08

    0,83

    0,1945

    0,1918.9

    0,3845

    Capacidade l/min

    0,0330

    0,11.6

    0,3891

    0,3838

    0,7287

    Capacidade l/min

    45

    0,22.6

    0,61144

    0,6160

    1,1132

    VMD micra

    20100

    375

    3603400

    2604300

    11404300

    VMD micra

    15200

    110330

    3001900

    2202500

    8502800

    VMD micra

    400

    110290

    2001260

    1901400

    5001720

    10 psi (0,7 bar) 40 psi (2,8 bar) 100 psi (7 bar)

    500 m 1.200 m 5.500 m

    Uma polegada = 25.400 m

    Um milmetro = 1.000 m

    m = micrmetros

    Porque a Spraying Systems Co. altamente qualificada para projetos efabrica injetores de pulverizao sob medida

    Quando se trata de projetos de injetores, voc no vai encontrar outra empresa com as mesmas credenciais. Temos uma combinao nica de capacidades:

    Experincia e conhecimento tcnico:

    Dcadas de experincia concentrando-se apenas em tecnologia de pulverizao.

    Dezenas de engenheiros especialistas.

    Pessoal qualificado nas normas ASME, Seo IV, e American Welding Society (AWS).

    Participao ativa no ILASS-Americas, o Instituto para atomizao de lquidos e sistemas de pulverizao.

    Engenheiros profissionais na equipe.

    Certificaes e programas de qualidade:

    Certificao ISO 9001 2000 e ISO 14001.

    Procedimentos de solda qualificados ASME.

    Registros de qualidade no local e qualificaes de trabalhadores.

    Seo VIII do cdigo B&PV ASME.

    Cdigo de conformidade - fabricao:

    Cdigo de recipiente de presso e caldeira ASME.

    Cdigo para tubulao de energia ASME B31.1.

    Cdigo para tubulao de processo ASME B31.3.

    Soldagem para seo IX do cdigo ASME B&PV.

    Testes ANSI, ASTM e mais:

    Ultrassnico.

    Radiogrfico.

    Penetrao de lquido.

    Dureza.

    Hidrosttico.

    Teste de vazo e pulverizao nos maiores laboratrios de pulverizao do mundo.

    Exame de partcula magntica.

    Identificao positiva de material.

    Documentao e gerenciamento de projeto:

    Desenvolvimento de planos de projeto conforme necessrio com tabelas com cronograma para projeto, produo, testes e entrega.

    Documentao necessria para seus registros, que incluem desenhos, documentos de rastreamento de material, relatrios de testes de material, procedimentos de solda, relatrios de teste/certificaes de soldador, mapas de solda, registros de soldas, cupons e certificados.

    Interao com todos os departamentos apropriados - processos, mecnica, encanamento, solda e manuteno - para facilitar o sucesso do projeto.

    4 9

  • Aqui est como ajudamos as empresas e como podemos fazer o mesmo por voc

    Aplicao: Controle de NOx usando injeo de amnia aquosa

    Desafio: Operao de processo ininterrupta

    Soluo: Dois injetores retrteis

    Desenvolvemos e fabricamos dois injetores retrteis idnticos para colocao permanente no fluxo do processo. Apenas um injetor ser usado de cada vez. Quando o injetor em operao precisa passar por manuteno, o outro injetor usado e o processo no afetado.

    Aplicao: Injeo de produtos qumicos em recipiente de vapor pressurizado

    Desafio: Atender rigorosos desafios de projeto e um cronograma de produo agressivo

    Soluo: Injetor altamente projetado fabricado com ligas especiais

    O injetor foi fabricado conforme o cdigo ASME B31.3 e rigoroso teste no destrutivo. O tempo de concluso do projeto foi curto, mas exigiu atualizaes quinzenais, pontos de espera, pontos de inspeo, inspeo de terceiros e um abrangente pacote de troca.

    Aplicao: Resfriamento evaporativo em correntes de gases de distribuio irregular

    Desafio: Solucionar problema de umidade em parede em torre de resfriamento sem trocar a geometria de entrada existente

    Soluo: Operao de lanas distribudas por zona

    Uma combinao de DFC e experincia com resfriamento distribudo por zonas levou ao zoneamento dos injetores. Os injetores na rea oposta entrada so usados somente nos casos em que necessrio resfriamento de emergncia.

    Consideraes sobre a escolha do bico

    Existem muitos fatores que determinaro qual bico adequado

    para sua aplicao. As informaes a seguir abordam diversas consideraes e fornecem diretrizes gerais. Contudo, voc deve trabalhar em conjunto conosco para determinar como os bicos iro se comportar em seu ambiente de operao.

    Taxas de injeo: determine as taxas de fluxo de massa ou volumtricas necessrias.

    Viscosidade do fluido, temperatura do fluido e gravidade especfica, tudo afeta o desempenho da pulverizao. Veja abaixo.

    ngulo e padro de pulverizao: Bicos atomizadores a gs e hidrulicos esto disponveis em diversos padres de pulverizao que variam de 0 (jato slido) a 180. Tenha em mente:

    O tamanho da gota aumenta conforme o ngulo de pulverizao diminui.

    Fluxos de processo de alta presso foram ngulos de pulverizao mais estreitos. ngulos de pulverizao mais largos podem ser resultantes de fluxos de processo mais baixos. Os ngulos de pulverizao reais podem diferir significativamente dos dados publicados, dependendo do fluxo de processo. Acrescentar outro ponto para um bico adicional pode ser uma forma eficaz de se alcanar a cobertura necessria.

    Resumo de pulverizaoConsideraes do desempenho

    A tabela abaixo resume os diversos fatores que podem afetar o desempenho de um bico de pulverizao. Entretanto, como existem muitos tipos e tamanhos diferentes de bicos de pulverizao, os efeitos podem variar dependendo das condies de operao.

    Caractersticasdo bico

    Qualidade Padro

    Tamanho da gota

    ngulo de pulverizao

    Capacidade do pulverizador

    Impacto

    Velocidade

    Desgaste

    Aumento na presso de operao

    Melhora

    Diminui

    Aumenta quando diminui

    Aumenta

    Aumenta

    Aumenta

    Aumenta

    Aumento na gravidade especfica

    Desprezvel

    Desprezvel

    Desprezvel

    Diminui

    Desprezvel

    Diminui

    Desprezvel

    Aumento na viscosidade

    Piora

    Aumenta

    Diminui

    Cone cheio/oco - aumentaLeque - diminui

    Diminui

    Diminui

    Diminui

    Aumento na tenso superficial

    Desprezvel

    Aumenta

    Diminui

    Nenhum efeito

    Desprezvel

    Desprezvel

    Nenhum efeito

    Aumento na temperatura do lquido

    Melhora

    Diminui

    Aumenta

    Depende do lquido pulverizado e bico utilizado

    Aumenta

    Aumenta

    Depende do lquido pulverizado e bico utilizado

    10 3

  • Injetores: Componentes crticos, masfrequentemente negligenciados

    No corao de qualquer aplicao de pulverizao est o bico de pulverizao. Frequentemente o menor componente em um sistema de pulverizao, o bico foi criado para atingir um desempenho muito preciso. Mesmo os menores desvios no desempenho podem resultar em srios problemas de qualidade de processo, perodo de inatividade no programado e milhares de reais em aumento de custos operacionais.

    Igualmente importante em um sistema de pulverizao o injetor (tambm conhecido por rvore ou lana de pulverizao) que distribui o lquido e/ou gs para o bico de pulverizao. Os injetores tambm devem atender normas precisas para garantir um timo desempenho. Os injetores, ainda, so frequentemente vistos como um meio para um fim - um simples cano ou dispositivo de distribuio de lquido. Consideraes importantes sobre projeto e fabricao podem ser negligenciadas, resultando em problemas de desempenho e caras ineficincias.

    Deve-se evitar comprometer o desempenho de pulverizao resultante do projeto do injetor. Para ajudar voc a entender esses problemas, desenvolvemos este guia de referncia para abordar consideraes crticas sobre especificaes, projeto e fabricao do injetor. Este guia um resumo de nossos 75 anos de experincia em tecnologia de pulverizao.

    Comeando: Uma soluo padro ou personalizada?

    Operaes relativamente simples podem com frequncia usar um injetor padro. Aplicaes como condicionamento de gases, injeo de produtos qumicos, injeo de fluido secundrio, injeo de resfriamento de emergncia e de suspenso de calcrio, em geral requerem uma soluo personalizada. Aqui est o motivo:

    Injetores usados nessas aplicaes normalmente exigem projetos sofisticados. Integrar o injetor no espao disponvel pode ser complicado, e uma soluo padro, disponvel em modelos predeterminados, pode no ser to simples.

    So necessrios materiais e revestimentos especiais para suportar altas temperaturas, ambientes erosivos e/ou corrosivos.

    Injetores isolados, com gua ou vapor encamisado, no raro comprovam ser mais eficientes em aplicaes de alta temperatura.

    Engenharia extrema e questes de segurana exigem conformidade com os cdigos ASME, tais como B31.1, B31.3, e outros.

    Modelos retrteis e flexveis so normalmente necessrios para diminuir ou eliminar processos de interrupo e/ou tempo de manuteno.

    Na maioria das aplicaes, bicos atomizados a gs ou hidrulicos padro so usados em conjunto com injetores personalizados para atingir o desempenho de pulverizao desejado.

    O projeto do injetor comea com a determinao do desempenho desejado do bico de pulverizao

    O primeiro passo na especificao e projeto do injetor identificar claramente os objetivos da pulverizao.

    Sua aplicao requer:

    Tratamentos de lavagem de gases em ambientes custicos?

    Limpeza deixando quantidades especficas de fluxo de dupla fase a jusante?

    Cobertura excepcional para garantir reaes qumicas timas?

    Resfriamento com 100% de evaporao?

    Resfriamento com saturao adiabtica?

    Injeo de inibidores de corroso de alta presso?

    Vapor de dessuperaquecimento a temperaturas exatas?

    Embora essas necessidades de pulverizao sejam tpicas, existem muitas outras. Comece determinando exatamente qual o desempenho necessrio, assim voc pode comear o processo de escolha do bico.

    Ou conte-nos sobre suas condies de operao e objetivos de pulverizao. Podemos orientar voc no processo de escolha do bico.

    Aplicao: Controle de emisso

    Desafio: Reaes qumicas incompletas

    Soluo: Injetores com diversos bicos desenvolvidos para oferecer cobertura uniforme

    O injetor, construdo de alta liga de nquel, inclui quatro bicos atomizadores a gs padro. O uso de bicos padro permite fcil transio, assim bicos de alta capacidade so usados no vero para manter o ritmo com a crescente demanda e o aumento da temperatura ambiente. No inverno so usados bicos de capacidade menor para conservar energia.

    Aplicao: Vapor de dessuperaquecimento para reduzir a presso e temperatura do equipamento a jusante

    Desafio: Uma limitao de porta e um nico bico padro no podiam atender os requisitos de desempenho

    Soluo: Projeto personalizado de injetor de dessuperaquecedor com quatro bicos hidrulicos padro

    Construo elevada, teste no destrutivo e uso de mltiplos bicos hidrulicos proporcionaram as altas taxas de vazo necessrias e o tamanho de gota preciso para dessuperaquecer o vapor.

    2 11

  • Bicos Automao Anlise Tcnica

    Sistemas

    Um guia para aperfeioar odesempenho dos injetoresEspecificao, projeto, fabricao

    Boletim 459B

    Boletim 540

    Boletim 487C

    Catlogo 70

    Outras informaes

    Esperamos que as informaes fornecidas neste guia sejam teis. Se voc estiver interessado em saber mais sobre bicos de pulverizao e injetores, as seguintes publicaes esto disponveis.

    Guia de referncia de tecnologia de pulverizao: Entendendo o tamanho da gota; Boletim 459BUm guia de 36 pginas examina a medida do tamanho da gota, instrumentos e anlise/interpretao de dados.

    Aperfeioe seu sistema de pulverizao; Manual tcnico 410Um manual de 52 pginas explica como avaliar seu sistema de pulverizao, descobrir e resolver problemas dispendiosos, melhorar a qualidade, reduzir o tempo de manuteno e mais.

    Guia de condicionamento e resfriamento de gs; Boletim 540Um boletim de 12 pginas descreve como aperfeioar a eficincia e o desempenho em aplicaes de condicionamento e de resfriamento de gases.

    Bicos atomizadores a ar FloMax; Boletim 487CUm boletim de 8 pginas explica como esses bicos de alta eficincia trabalham para proporcionar desempenho de pulverizao preciso atravs do estreito controle do tamanho da gota.

    Melhore o processo e a qualidade do produto nos processos qumicos atravs da tecnologia de pulverizao; Boletim 568Um boletim de 12 pginas fornece uma viso geral de como a tecnologia de pulverizao usada em uma ampla variedade de aplicaes.

    Produtos industriais de pulverizao; Catlogo 70Um catlogo de 400 pginas fornece informaes detalhadas sobre nossa linha completa de produtos e acessrios de pulverizao.

    ASME marca comercial registrada da American Society of Mechanical Engineers (ASME, ASME International).

    ANSI marca comercial registrada do American National Standards Institute.

    ASTM marca comercial registrada da ASTM International.

    Bicos Automao Anlise Tcnica

    Sistemas

    Boletim n. 579A Spraying Systems Co. 2010

    Estrada Particular Yae Massumoto, 313 - So Bernardo do Campo - SP

    Tel: (11) 2124-9500 Fax: (11) 4392-7007www.spray.com.br

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