FADIGA DE CICLONES DE UNIDADES DE FCC SOB AÇÃO FLUIDO-DINÂMICA

Resumo

Os ciclones são equipamentos instalados dentro de grandes vasos de pressão em refinarias da indústria do petróleo para fazer a separação de mistura de gás com catalisador fluidizado em unidades que produzem gasolina de alta octanagem e gás liquefeito de petróleo (GLP), através do rentável processo de Craqueamento Catalítico Fluido (Fluid Catalytic Cracking – FCC). Os ciclones têm componentes tubulares esbeltos de eixo vertical, os quais no regenerador operam parcialmente submersos em fluido catalítico em movimento muito turbulento. Vibrações induzidas pela ação fluido-dinâmica têm levado esses componentes à ruptura por fadiga e conseqüentes prejuízos industrial e comercial. No presente trabalho várias técnicas e métodos são combinados para realizar a modelagem numérica da estrutura de ciclones sob ação fluido-dinâmica; e com o auxílio desse modelo analisar o comportamento dinâmico estrutural e estimar vida útil à fadiga das juntas soldadas dos travejamentos e dos componentes tubulares esbeltos da estrutura de ciclones. As respostas dinâmicas dessa estrutura com componentes tubulares sujeitos a vibrações induzidas pelo fluido turbulento são obtidas por meio da modelagem analítica-numérica-computacional, utilizando para isto, parâmetros disponíveis na literatura técnica, e de resultados de medições experimentais das variações aleatórias de pressões geradas pelo movimento do fluido catalisador. Uma estrutura real de ciclones que apresentou falhas precoces por fadiga é utilizada como caso de análise, e os dados da documentação das falhas servem para validar qualitativamente a modelagem adotada e também corroborar quantitativamente as estimativas de vida útil à fadiga.