Desenvolvimento de um sistema de aquecimento para tanques de armazenagem de cimento asfáltico de petróleo usando serpentinas internas
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2025-11-28
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Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de aquecimento por serpentinas internas para tanques de armazenagem de Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP), em substituição ao tradicional sistema de Fogo Tubular. Inicialmente, foi realizada uma fundamentação teórica sobre modelagem térmica, transferência de calor em fluidos viscoelásticos e sistemas de aquecimento indireto. Em seguida, o estudo abordou o diagnóstico do sistema atual, destacando limitações como distribuição térmica desigual, risco de superaquecimento do CAP e dificuldades de manutenção. Com base nisso, foi elaborada uma proposta de intervenção utilizando serpentinas internas e fluido térmico. Deste modo, elaborou-se o dimensionamento térmico do aquecedor e da serpentina, seguido da modelagem tridimensional do conjunto e da realização de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) para representar o comportamento térmico do óleo térmico e do CAP. Na sequência, foi construído um protótipo, que passou por testes experimentais para observar o funcionamento do circuito de óleo térmico e registrar o comportamento térmico durante o processo de aquecimento. O trabalho apresenta os resultados das três etapas, considerando o ΔT, isto é, a diferença de temperatura entre a entrada e a saída do óleo térmico na câmara de combustão, parâmetro utilizado para comparar o desempenho previsto e observado. No dimensionamento térmico, estimou-se um ΔT próximo de 18 °C, na simulação CFD, obteve-se um ΔT em torno de 20 °C e nos testes experimentais, registrou-se um ΔT de aproximadamente 15,7 °C. [resumo fornecido pelo autor]
Resumo
This work presents the development of an internal coil heating system for storage tanks of Petroleum Asphalt Cement (CAP), as a replacement for the traditional Fire Tube system. Initially, a theoretical foundation was carried out addressing thermal modeling, heat transfer in viscoelastic fluids, and indirect heating systems. Next, the study evaluated the current heating method, highlighting limitations such as uneven thermal distribution, risk of CAP overheating, and maintenance difficulties. Based on this assessment, an intervention proposal using internal coils and thermal oil was developed. Thus, the thermal sizing of the heater and the coil was carried out, followed by the three-dimensional modeling of the assembly and the execution of CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations to represent the thermal behavior of the thermal oil and the CAP. Subsequently, a prototype was built and subjected to experimental tests to observe the operation of the thermal oil circuit and record its thermal behavior during the heating process. The work presents the results of the three stages, considering ΔT, that is, the temperature difference between the inlet and outlet of the thermal oil in the combustion chamber, a parameter used to compare the predicted and observed performance. In the thermal design calculations, a ΔT of approximately 18 °C was estimated; in the CFD simulation, a ΔT of around 20 °C was obtained; and in the experimental tests, a ΔT of approximately 15.7 °C was recorded. [resumo fornecido pelo autor]