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Água do mar com alta salinidade é um dos ambientes mais desafiadores para o funcionamento de um trocador de calor marinho. Em locais como o Golfo Arábico, Mar Vermelho e trechos do Mediterrâneo, a água pode apresentar salinidade superior a 40 ppt, além de alta temperatura, níveis elevados de oxigênio dissolvido e intensa atividade biológica — fatores que, em conjunto, aceleram a corrosão, aumentam a deposição de incrustações e causam níveis significativos de obstrução no Trocador de Calor de Placas (PHE). Operadores de embarcações que navegam nessas águas extremas não podem confiar em projetos tradicionais. O Grupo SME, com mais de vinte anos de experiência em engenharia marinha, oferece soluções para atender essa exigência, combinando seus produtos — desde sistemas ICCP, MGPS, SED e PHE até o projeto especializado de PHE para altas salinidades.
1. Seleção Avançada de Materiais para Salinidade Extrema
A seleção de materiais é a base para qualquer trocador de calor de placas (PHE) construído para operação em serviço de alta salinidade. O aço inoxidável 316L pode ser adequado sob condições típicas de água do mar, mas sofrerá facilmente corrosão por pites e corrosão por crevices em condições de alta salinidade. A SME recomenda que o titânio seja a escolha ideal de material para as placas de PHE em aplicações de alta salinidade. De fato, a película passiva de óxido no titânio é tão excepcionalmente estável mesmo em cloretos de alta temperatura que goza de uma vida útil teoricamente infinita em água do mar — além de garantir que não ocorra perfuração catastrófica dos tubos.
Onde o titânio seria muito caro para algumas aplicações, propomos o uso de aços inoxidáveis superausteníticos, como o 254 SMO, ou ligas à base de níquel, como a liga C-276. Embora isso confira uma resistência melhorada à corrosão localizada induzida por cloretos, é necessário ter cuidado tanto com a temperatura quanto com a velocidade de operação. Nossos engenheiros trabalham com cada cliente, analisando individualmente cada vaso, considerando seu perfil de salinidade, faixas de temperatura e velocidades operacionais, para fazer a seleção mais econômica possível. Em nossa fábrica de Nantong, com 5.000 m² e certificada ISO 9001, seguimos as especificações de materiais mais rigorosas na construção do PHE, para atender às condições severas enfrentadas por embarcações que operam nos ambientes mais hostis do mundo.
2. Prevenção de Incrustações e Gestão Térmica
Mais sal na solução significa uma maior proporção de carbonato de cálcio dissolvido, hidróxido de magnésio e outros agentes formadores de incrustações. À medida que a água do mar é aquecida em ambos os lados do trocador de calor de placas (PHE), essas substâncias se depositam nas placas, formando uma camada de incrustação que reduz a transferência de calor e aumenta a perda de pressão. Se o acúmulo de incrustações não for controlado, essa camada pode efetivamente causar um entupimento.
A SME combate as incrustações por meio de várias abordagens de projeto. Os padrões de ondulação das placas são projetados para gerar alta turbulência no fluido, aumentando a tensão de cisalhamento na superfície de transferência de calor e, assim, minimizando a probabilidade de aderência de incrustações. As placas também possuem canais de fluxo superdimensionados nas regiões mais quentes do conjunto de placas, reduzindo o superaquecimento localizado para evitar a precipitação. Além disso, a SME fornece orientações sobre as temperaturas de entrada da água de refrigeração com base na temperatura de saturação da precipitação de carbonato de cálcio na zona de navegação.
Em ambientes com condições particularmente severas de água salgada, a SME é capaz de especificar trocadores de calor de auto-limpeza (PHE), ou propor procedimentos químicos adequados de limpeza que sejam seguros para os nossos materiais de placas. Juntamente com um MGPS (Sistema de Prevenção de Crescimento Marinho) para gerir o crescimento biológico — que pode intensificar os fenômenos de incrustação —, o operador dispõe da forma mais eficiente de manter o desempenho térmico em ambientes marinhos severos.
3. Redução da Velocidade de Fluxo e Controle de Erosão
Essas altas velocidades de fluxo reduzirão parcialmente a incrustação, mas, por outro lado, aumentarão a taxa de erosão-corrosão. Em águas de alta salinidade, onde os cloretos atacam intensamente, isso pode ser particularmente problemático. A SME projeta esse sistema para encontrar um equilíbrio ideal entre obter uma taxa razoável de transferência de calor e não forçá-lo excessivamente, o que desgastaria as placas muito rapidamente. Os parâmetros que podem ser equilibrados entre alta velocidade e erosão-corrosão são muito mais favoráveis às placas de titânio do que seriam para aços inoxidáveis.
Utilizamos modelagem CFD dos padrões de fluxo através do conjunto de placas para verificar se alguma região do conjunto pode apresentar altas velocidades de fluxo em pontos específicos. Em seguida, especialistas em engenharia utilizam sua experiência em geometria de placas, dimensionamento de orifícios e configuração de juntas para otimizar a distribuição do fluxo, reduzindo assim a erosão, ao mesmo tempo que garantem que a velocidade permaneça suficientemente alta para controlar o bioincrustamento. Isso reduz o número de placas em embarcações que operam em regiões de alta salinidade, onde o bioincrustamento pode ser um problema.
4. Proteção Integrada contra Corrosão para Confiabilidade em Todo o Sistema
Mesmo materiais de placas de grau superior podem ser comprometidos por ataques iniciados em outra parte do navio, causados por eletroquímica resultante da água com alta salinidade em contato com tubulações, conexões e acessórios. Correntes parasitas originadas de sistemas de proteção catódica, falhas elétricas ou até mesmo de potenciais gerados pelos eixos de transmissão podem penetrar nas tubulações contendo água do mar e provocar corrosão acelerada em componentes do trocador de calor, independentemente do material da placa.
Riscos que são enfrentados pela abordagem integrada de proteção das PMEs. A proteção precisa do casco é fornecida pelo sistema ICCP (Proteção Catódica por Corrente Impressionada), garantindo que nenhuma corrente parasita proveniente do casco possa atingir os PHE e influenciá-los. A acumulação de carga estática no eixo devido à rotação pode gerar níveis de tensão capazes de causar corrosão no circuito de refrigeração com água do mar. O SED (Dispositivo de Aterramento do Eixo) neutraliza a eletricidade estática do eixo e, assim, impede que essas correntes corrosivas potenciais fluam para a água do mar através do eixo, do gerador de eixo e, finalmente, para a água do mar através da carcaça externa do gerador de eixo. Em conjunto com um sistema MGPS (que evita o incrustamento biológico nas superfícies, o qual pode causar células de aeração diferencial em superfícies metálicas), o sistema combinado combate eficazmente a ameaça tanto de agentes corrosivos quanto biológicos em condições de alta salinidade.
A equipe de suporte técnico da SME trabalha com você para analisar toda a sua embarcação, incluindo materiais dos tubos, ligação elétrica e a proteção existente, projetando uma solução abrangente para maximizar a vida útil dos seus PHEs. Com mais de 500 novos e existentes projetos anualmente e mais de 100 engenheiros elétricos e mecânicos, no SME Group estamos perfeitamente posicionados para desenvolver sua solução personalizada de PHE, mesmo para os ambientes salinos mais extremos, oferecendo-lhe a tranquilidade de que você precisa. Com a gente, sua solução vai além das suas preocupações.