Cálculo do isolamento térmico de um tanque industrial, principais equipamentos para o sistema de resfriamento e custos associados

Abstract

O objetivo deste trabalho é dimensionar o sistema de isolamento térmico de um tanque de armazenamento de pentano, especialmente sob o ponto de vista do isolante. O problema foi formulado a partir das equações pertinentes de transferência de calor, mas não se restringindo a elas. Os equipamentos foram definidos de acordo com seus parâmetros específicos: saldo positivo de sucção e altura manométrica para a bomba; temperatura de entrada e saída do pentano, de entrada da água e taxa de calor transferida para o trocador de calor; temperatura de saída do fluido refrigerante e taxa de transferência de calor para o Chiller. Os objetivos de dimensionamento foram concluídos com a constatação de que o poliuretano é o isolante que apresenta o menor custo final se comparado demais isolantes analisados e que a espessura econômica depende da taxa de desconto e do período considerado nos cálculos. Para uma taxa de desconto nula em um período de cinco anos, ou seja, simplesmente a soma dos custos iniciais e de operação para cinco anos, a espessura econômica é de 63 mm de poliuretano. Se a taxa de desconto for de 15%, a espessura econômica do poliuretano será de 50 mm. Também conclui-se que o maior custo em um sistema de isolamento não é do material isolante, e sim do conjunto composto de equipamentos e elementos de fixação, que somados ocupam a proporção de 56% do custo total. Para o orçamento realizado, que considera os valores consultados no momento da pesquisa, o isolante ocupa uma proporção de 21% no custo total, mas é entendido que o isolante tem influência sobre o consumo de energia elétrica, levando a contribuição do poliuretano a uma proporção de 44% do custo total.

The objective of this work is to design a pentane storage tank thermal insulation system, especially from the point of view of the insulation. The problem was formulated using the relevant heat transfer equations, but not limited to them. The equipments was defined according to it specific parameters: net positive suction head and head height for the pump; pentane inlet and outlet temperature, water inlet temperature and heat transfer hate for the heat exchanger; refrigerant fluid outlet temperature and heat transfer rate for the chiller. The design objectives were concluded with the observation that the polyurethane presents the lower final cost if compared to the other insulators analysed and that the economic thickness depends on discount rate and the period considered on the calculation. For a zero discount rate in a five years period, that is, the simple initial and operational costs sum for five years, the optimal thickness is 63 mm of polyurethane. If the discount rate is 15%, the economic thickness will be 50 mm of polyurethane. It was also concluded that the major cost in a system is not due the insulation material, but due the set consisted of equipments and fixation devices, which occupies a proportion of 56% of the total cost. For the budget done, considering the values found at the survey moment, the insulation occupies a proportion of 21% on total cost, but is understood that its influence over the electric energy consumption leads the polyurethane contribution to a hate of 44% over the total cost.