BRPI0408435B1 - craqueador petroquímico, e, método para fabricar tubulação e utilizar a tubulação em um craqueador petroquímico - Google Patents

Abstract

"tubulação, método para fabricar a mesma, aparelho, e, mandril helicoidal". a invenção diz respeito a tubulação compreendendo uma porção em que a linha de centro da porção segue um trajeto substancialmente helicoidal, em que a amplitude da hélice é menor ou igual à metade do diâmetro interno da tubulação. quando fluido escoa em tal tubulação, ele é forçado a ficar turbulento. isto proporciona inúmeras vantagens, tais como melhor mistura no plano do fluido, maior uniformidade de tempo de residência e assim por diante. a invenção também se estende a vários métodos de fabricar tal tubulação.

Description

“CRAQUEADOR PETROQUÍMICO, E, MÉTODO PARA FABRICAR TUBULAÇÃO E UTILIZAR A TUBULAÇÃO EM UM CRAQUEADOR PETROQUÍMICO” A presente invenção diz respeito a tubulação para transportar fluidos. Já se sabe que fluido pode escoar em um "fluxo turbulento", o este fluxo está discutido em WO 97/28637, no contexto de comportas e tubos de aspiração para turbinas. O fluxo turbulento é obtido formando-se as comportas ou tubos de aspiração de uma maneira tal que suas linhas de centro se curvem em três dimensões. O fluxo turbulento apresenta inúmeras vantagens em relação ao fluxo convencional. Perdas de pressão (e perdas de energia) por meio da turbulência podem ser reduzidas. Além do mais, o perfil de velocidade do fluxo através do tubo é mais uniforme (ou menos vigoroso) do que seria com fluxo convencional. Em decorrência disto, fluido que escoa em um fluxo turbulento tende agir como um êmbolo, removendo sedimento ou detritos que possam ter se acumulado nas paredes do tubo, que é de particular importância em instalação hidroelétrica.

Tubos que têm curvaturas tridimensionais similares estão também discutidas em WO 02/093063, onde eles são usados no contexto de instalação de produção e processamento. Em tal usina, geralmente é necessário que os tubos que conectam várias partes da instalação se estendam a uma certa distância, e que tenham diversas curvas. A formação das curvas de maneira tal que elas tenham curvaturas tridimensionais promove o fluxo turbulento, e leva a baixas perdas de energia, menor risco de estagnação e de sedimentação.

Entretanto, esses documentos da tecnologia anterior estão preocupados apenas com o uso de curvaturas tridimensionais em lugar das curvaturas bidimensionais conhecidas (tais como curvas de cotovelo), de maneira a induzir o fluxo turbulento. Elas não estão preocupadas com a criação do fluxo turbulento em situações onde um tubo no geral reto seria normalmente usado.

Uma maneira possível de fazer o fluxo turbulento em um tubo reto seria formar entalhes ou nervuras ao longo da superfície interna do tubo, entalhes e nervuras estas que se curvam ao longo do tubo (bastante similar ao esfriamento em um cano de revólver). Entretanto, isto apresenta a desvantagem de aumentar o perímetro molhado do tubo e, no caso de nervuras, de reduzir a área seccional transversal do tubo; tanto entalhes como nervuras podem levar a maior resistência do fluxo e conseqüente perda de pressão.

Além do mais, a experiência tem mostrado que, a menos que o número de Reynolds seja muito baixo, os entalhes ou nervuras têm efeito apenas no fluxo próximo à parede do tubo, e pode ser necessário prover um tubo comprido a fim de certificar-se do fluxo turbulento por toda a largura do tubo. A turbulência no centro do tubo só é obtido por meio de transferência difusiva do momento do fluxo na parede do tubo; os entalhes ou nervuras não facilitam a mistura entre o fluxo próximo à parede do tubo e o fluxo no centro do tubo.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provida uma tubulação que compreende uma porção em que sua linha de centro segue um trajeto substancialmente helicoidal, em que a amplitude da hélice é menor ou igual à metade do diâmetro interno da tubulação.

Quando fluido entra em um pedaço de tubulação modelada como uma porção helicoidal desta maneira, o fluxo turbulento é estabelecido quase que imediatamente. Observou-se que o fluxo turbulento é estabelecido por toda a largura do tubo dentro de uns poucos diâmetros da entrada. Adicionalmente, o fluxo turbulento envolve considerável movimento secundário e mistura do fluido, com transferência de massa, momento e calor entre o fluido nas paredes do tubo e o fluido no centro do tubo.

Nesta especificação, a amplitude da hélice diz respeito à extensão de deslocamento de uma posição média para um extremo lateral. Assim, no caso de a tubulação ter uma linha de centro helicoidal, a amplitude é a metade de toda a largura lateral da linha de centro helicoidal. A área seccional transversal da tubulação é substancialmente constante ao longo de seu comprimento.

Em tubulação de acordo com o primeiro aspecto da invenção, existe uma "linha de visão" ao longo do lúmem da tubulação. Isto é distinto de uma configuração tipo saca-rolhas, onde a hélice é efetivamente enrolada em um núcleo (tanto sólido como "virtual", com um núcleo de ar). Observou-se que o fluxo na linha de visão em geral tem um elemento de turbulência, mesmo que ela siga potencialmente um trajeto reto.

Com propósitos desta especificação, o termo "amplitude relativa" da tubulação helicoidal é definido como a amplitude dividida pelo diâmetro interno. Uma vez que a amplitude da tubulação helicoidal é menor ou igual à metade do diâmetro interno da tubulação, isto significa que a amplitude relativa é menor ou igual a 0,5. Amplitudes relativas menores ou iguais a 0,45, 0,40, 0,35, 0,30, 0,25, 0,20, 0,15, 0,1 ou 0,005 podem ser preferidas. Amplitudes relativas menores proporcionam um melhor uso do espaço lateral disponível, posto que a tubulação não é muito mais larga no geral do que uma tubulação reta normal com a mesma área seccional transversal. Menores amplitudes relativas também resultam em uma "linha de visão" mais ampla, provendo mais espaço para a inserção de manômetros ou outros equipamentos ao longo da tubulação. Com maiores números de Reynolds, menores amplitudes relativas podem ser usadas, enquanto o fluxo turbulento é induzido a um ponto satisfatório. Isto em geral significa que, para um dado diâmetro interno, onde existe uma alta vazão, uma baixa amplitude relativa pode ser usada, sendo ainda suficiente para induzir o fluxo turbulento. O ângulo da hélice é também um fator relevante no balanceamento de considerações de espaço com vistas a se ter uma grande área seccional transversal disponível para o fluxo. O ângulo da hélice é preferivelmente menor ou igual a 65 °, mais preferivelmente menor ou igual a 55 °, 45 °, 35 °, 25 °, 20 °, 15 °, 100 ou 5 °. Tal como as amplitudes relativas, o ângulo da hélice pode ser otimizado de acordo com as condições e, em particular, a viscosidade, densidade e velocidade do fluido que está sendo transportado pela tubulação.

De maneira geral, para números de Reynolds mais altos, o ângulo da hélice pode ser menor, obtendo-se ainda um fluxo turbulento satisfatório, enquanto que, com números de Reynolds mais baixos, é necessário um maior ângulo de hélice para produzir turbulência satisfatória. O uso de maiores ângulos de hélice para maiores fluxos (com números de Reynolds mais altos) em geral será indesejável, já que pode haver próximo da parede bolsas de fluido estagnado. Portanto, para um dado número de Reynolds (ou faixa de números de Reynolds), o ângulo de hélice preferivelmente será escolhido para ser o mais baixo possível de forma a produzir turbulência satisfatória. Em certas modalidades, o ângulo de hélice é menor do que 20 °.

Em geral, a tubulação terá uma pluralidade de voltas da hélice. Voltas repetidas da hélice ao longo da tubulação tenderão garantir que o fluxo turbulento seja completamente desenvolvido.

Comprimentos da tubulação normalmente serão feitos substancialmente com a mesma amplitude relativa e ângulo de hélice ao longo de seus comprimentos; entretanto, um ou ambos podem variar. Adicionalmente, a porção helicoidal pode se estender ao longo de todo o comprimento da tubulação, ou pode se estender somente ao longo de parte dela, para "condicionar" o fluxo e para simplificar a conexão da tubulação a outros tubos. A tubulação pode se estender no geral linearmente (isto é, o eixo geométrico de rotação helicoidal pode ser uma linha reta). Entretanto, o eixo geométrico pode ser curvo, para produzir um tubo no geral curvo. A curvatura do eixo geométrico pode ser bidimensional ou tridimensional; se ela for tridimensional, então é importante garantir que a turbulência criada pela curvatura tridimensional aumenta a turbulência criada pela tubulação helicoidal.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um método para fabricar tubulação que compreende uma porção em que sua linha de centro segue um trajeto substancialmente helicoidal, o dito método incluindo as etapas de posicionar uma porção de tubulação flexível reta adjacente a um elemento flexível reto adicional, torcer a porção da tubulação flexível e o elemento flexível um em tomo do outro, e tratar a porção de tubulação flexível de maneira tal que ela retenha sua forma.

Observou-se que uma porção de tubulação flexível, quando torcida juntamente com um elemento flexível adicional desta maneira, toma a forma de uma porção helicoidal da maneira supradescrita. A amplitude relativa da porção helicoidal pode variar variando-se os diâmetros da porção de tubulação e do elemento, e o passo pode variar variando-se o ângulo através do qual as extremidades do conjunto da porção e do elemento são torcidas uma em relação à outra.

Preferivelmente, a porção de tubulação flexível é impedida de se dobrar ou, de outra forma, se deformar de uma maneira indesejável durante a torção e, em uma modalidade preferida, uma mola em espiral de encaixe justo é inserida na porção de tubulação antes da torção. A porção de tubulação flexível pode ser tratada para reter sua forma de inúmeras maneiras. Por exemplo, ela podería ser formada de um material que seja inicialmente flexível, mas que se fixa com o tempo. Entretanto, em uma forma preferida, ela é formada de um material que pode ser feito para reter sua forma pelo tratamento adequado (tais como um plástico termorrígido, uma resina curável por UV e similares).

Em uma forma particularmente preferida, o elemento reto flexível é uma segunda porção de tubulação flexível. Um método como esse produz duas porções helicoidais simultaneamente, que podem então ser separadas para fornecer duas porções helicoidais separadas. Adicionalmente, as duas porções helicoidais são envoltas uma na outra, e ficam assim em contato imediato, que pode ser vantajoso em várias situações.

Se os tubos forem do mesmo diâmetro externo, então as duas porções helicoidais serão idênticas; entretanto, ambas as porções helicoidais terão uma maior amplitude do que se vislumbra aqui. Assim, é preferível que os tubos tenham diferentes diâmetros, de maneira tal que as porções helicoidais formadas a partir do tubo maior possam ter uma amplitude que é menor ou igual à metade de seu diâmetro interno.

De acordo com um aspecto adicional, é provido um método para fabricar tubulação que compreende uma porção em que sua linha de centro segue um trajeto substancialmente helicoidal, o dito método incluindo as etapas de prover uma extmsora para extrusar um tubo reto, prover um aparelho de conformação a jusante da dita extrusora para conformar o tubo extrusado em uma forma helicoidal, e extrusar um tubo reto a partir da extrusora e conformar o tubo em uma forma helicoidal usando o aparelho de conformação.

Este método apresenta a vantagem de produzir diretamente uma porção helicoidal a partir da matéria-prima, e evita a necessidade de conformar um tubo reto previamente formado. Pode-se também produzir comprimentos contínuos de tubo helicoidal.

Em uma forma preferida, o aparelho de conformação compreende um elemento rotativo, cujo eixo geométrico de rotação é no geral paralelo ao eixo geométrico de extrusão, elemento rotativo este que tem um furo nele através do qual o tubo passa, o furo sendo posicionado de maneira tal que seu centro fique deslocado do eixo geométrico de rotação, o elemento rotativo sendo acionado para girar a medida em que o tubo passa através dele para conferir uma forma helicoidal ao tubo. A utilização deste aparelho de conformação permite que a geometria do tubo varie de diversas maneiras. Por exemplo, a velocidade da extrusora pode ser aumentada ou reduzida, bem como a velocidade rotacional do elemento rotativo. Adicionalmente, diferentes elementos rotativos, com o furo em diferentes posições, podem ser usados.

Preferivelmente, o furo no elemento rotativo fica posicionado de maneira tal que o eixo geométrico de rotação passe através do furo, mas fique deslocado do centro do furo, de maneira a produzir uma porção helicoidal em que a amplitude da hélice é menor ou igual à metade do diâmetro interno da tubulação e que é relativamente constante ao longo da porção. A invenção também se estende ao aparelho para realizar este método.

De acordo com um aspecto adicional da invenção, é provido um método para fabricar tubulação que compreende uma porção em que sua linha de centro segue um trajeto substancialmente helicoidal, que compreende as etapas de prover um mandril helicoidal, enrolar um tubo flexível no mandril helicoidal, de maneira tal que o tubo assuma uma geometria helicoidal, tratar o tubo de maneira tal que ele retenha sua forma, e remover o tubo helicoidal do mandril.

Este método proporciona um controle considerável em relação à forma do tubo produzido, e também tem maior reprodutibilidade, quando comparado com o método de "torção" supra-descrito. A geometria da porção helicoidal é determinada pela geometria do mandril e pelos tamanhos relativos do mandril e do tubo flexível.

Preferivelmente, o tubo é consideravelmente mais comprido do que o mandril helicoidal, e é enrolado no mandril em uma extremidade deste, se move ao longo do mandril helicoidal e é tratado de maneira tal que ele retenha sua forma, e é desenrolado do mandril na sua outra extremidade. Isto permite que o método seja usado em um processo contínuo, em vez de um processo intermitente supra-descrito. É preferível que o diâmetro externo do tubo seja maior do que o diâmetro interno do mandril, de maneira tal que a amplitude do tubo helicoidal produzido seja menor ou igual à metade do diâmetro interno do tubo. A invenção também se estende a um mandril helicoidal para uso no método.

De acordo com um aspecto adicional, é provido um método para fabricar tubulação que compreende uma porção em que sua linha de centro segue um trajeto substancialmente helicoidal, que compreende as etapas de prover uma pluralidade de seções curtas de tubo, cada qual tendo uma linha de centro reta, e tendo faces de extremidade que não ficam em planos paralelos, de maneira tal que o lado tenha um lado mais comprido e um lado mais curto diametralmente oposto ao lado mais comprido, conectar duas seções curtas uma na outra de maneira tal que o lado mais comprido de uma seção fique ligeiramente deslocado de forma rotacional do lado mais comprido da seção seguinte, e conectar seções mais curtas adicionais, cada qual sendo ligeiramente deslocada rotacionalmente da seção anterior na mesma quantidade.

Os métodos anteriores estão limitados à produção de tubos de certos materiais. Pelo contrário, este método pode ser usado para produzir tubos de qualquer material adequado. Ele é particularmente adequado para produzir tubos de metal, que podem ser exigidos em certas situações (por exemplo, onde tubos plásticos seriam de resistência insuficiente).

Modalidades preferidas da invenção serão agora descritas a título de exemplo apenas e com referência aos desenhos anexos, em que: A figura 1 é uma vista de canalização usada em experimentos sobre fluxo em uma porção helicoidal; A figura 2 é uma vista similar à da figura 1, mas relativa a um experimento diferente: As figuras 3 a e 3b ilustram um primeiro método de fabricação de um tubo helicoidal; A figura 4 ilustra um segundo método de fabricação de um tubo helicoidal;

As figuras 5 a a 5e ilustram um terceiro método de fabricação de um tubo helicoidal;

As figuras 6a a 6c ilustram um quarto método de fabricação de um tubo helicoidal; e A figura 7 ilustra uma mistura no plano que ocorre na porção helicoidal e a jusante dela. A canalização 10 mostrada na figura 1 tem uma seção transversal circular, um diâmetro externo DE, um diâmetro interno Dj e uma espessura de parede T. A canalização é enrolada em uma hélice de amplitude constante A (medida do meio até o extremo), passo constante P, ângulo de hélice constante Θ e uma largura varrida W. A canalização 10 fica contida em um envelope imaginário 20 que se estende longitudinalmente e que tem uma largura igual à largura varrida W da hélice. Pode-se considerar que o envelope 20 tenha um eixo geométrico longitudinal central 30, que pode também ser referido como um eixo geométrico de rotação helicoidal. A canalização ilustrada 10 tem um eixo geométrico reto 30, mas percebe-se que este eixo geométrico pode, em vez disso, ter um grande raio de curvatura (tanto em duas como em três dimensões). A canalização tem uma linha de centro 40 que segue um trajeto helicoidal em tomo do eixo geométrico longitudinal central 30.

Percebe-se que a amplitude A é menor do que a metade do diâmetro interno da canalização Di. Mantendo-se a amplitude abaixo deste valor, o espaço lateral ocupado pela canalização e o comprimento geral da canalização podem ser mantidos relativamente pequenos, enquanto que ao mesmo tempo a configuração helicoidal da canalização promove fluxo turbulento de fluido ao longo da canalização.

Diversos experimentos foram realizados usando canalização de poli(cloreto de vinila) com uma seção transversal circular para estabelecer as características do fluxo em uma porção helicoidal. EXEMPLO 1 Referindo-se aos parâmetros mostrados na figura 1, a tubulação teve um diâmetro externo DE de 12 mm, um diâmetro interno Dx de 8 mm e uma espessura de parede T de 2 mm. A tubulação foi enrolada em uma hélice com um passo P de 45 mm e um ângulo de hélice Θ de 8 °. A amplitude A foi estabelecida descansando a tubulação entre duas bordas retas e medindo o espaço entre as bordas retas. A amplitude foi determinada subtraindo-se o diâmetro externo DE da largura varrida W: Assim: Neste exemplo, a largura varrida W foi de 14 mm, assim: Conforme discutido antes, a "amplitude relativa" AR é definida como: No caso deste exemplo, portanto: Passou-se água ao longo do tubo. A fim de observar as características de fluxo, duas agulhas 80 e 82 passando radialmente através da parede do tubo foram usadas para injetar corante visível no fluxo. Os locais de injeção foram próximos ao eixo geométrico central 30, isto é, no "núcleo" do fluxo. Uma agulha 80 injetou tinta vermelha e a outra agulha 82 tinta azul. Percebe-se na figura 1 que os filamentos de tinta 84 e 86 se entrelaçam, indicando que no núcleo existe fluxo turbulento, isto é, fluxo que é no geral helicoidal. O experimento mostrado na figura 1 foi realizado a um número de Reynolds RE de 500. Em dois experimentos adicionais, respectivamente usando números de Reynolds de 250 e 100, observou-se também fluxo turbulento no núcleo. EXEMPLO 2 Os parâmetros para este exemplo foram os mesmos que no exemplo 1, exceto que as agulhas 80 e 82 foram arranjadas para liberar filamentos de tinta 84 e 86 próximos à parede da tubulação. A figura 2 mostra os resultados de dois experimentos com liberação de tinta próximo da parede, com números de Reynolds RE de 500 e 250, respectivamente. Percebe-se que, em ambos os casos, os filamentos de tinta seguem a geometria da tubulação helicoidal, indicando turbulência próxima à parede. EXEMPLO 3 Em um estudo separado, o fluxo foi comparado em um tubo reto de diâmetro interno de 8 mm com o de um tubo helicoidal de diâmetro interno de 8 mm, onde a amplitude relativa AR foi 0,45. Em ambos os casos, o número de Reynolds foi 500 e 0,2 mL de indicador foi injetado na forma de um bolo através de um tubo delgado na extremidade a montante. Os fluxos foram fotografados juntamente com um relógio digital para indicar o tempo decorrido depois da injeção do indicador. O bolo de indicador, injetado na porção helicoidal, teve dispersão axial limitada ao longo do tubo, tendendo permanecer coerente. Pelo contrário, em um tubo reto, o indicador no fluido do núcleo (próximo ao centro do tubo) saiu do tubo rapidamente, enquanto que o indicador no fluido próximo às paredes teve a tendência de permanecer nas paredes do tubo, e levou mais tempo para sair do tubo. Além do mais, o indicador se deslocou em uma massa mais compacta no tubo helicoidal do que no tubo reto. Todas essas observações implicam que houve mistura por toda as seção transversal do tubo e menor intensidade do perfil de velocidade no tubo helicoidal. EXEMPLO 4 Os experimentos deste exemplo envolveram uma comparação de fluxos multi-fase em tubulação helicoidal com o da tubulação que tem uma linha de centro que segue um trajeto no geral sinuoso em um único plano. No caso da tubulação helicoidal (cuja linha de centro se curvou em três dimensões, isto é, tubulação 3D), o diâmetro interno foi de 8 mm, o diâmetro externo foi de 12 mm e a largura varrida foi de 17 mm, dando uma amplitude relativa de 0,3125. O passo foi de 90 mm. No caso da tubulação plana em forma de ondas (cuja linha de centro curvou em duas dimensões, isto é, tubulação 2D), o diâmetro interno foi de 8 mm, o diâmetro externo foi de 12 mm, e a largura varrida, medida no plano da forma de onda, foi de 17 mm. O passo foi de 80 mm, não sendo significativamente diferente do caso da tubulação 3D. A tubulação 2D foi mantida com sua linha de centro no geral sinuosa em um plano vertical, criando com efeito curvaturas em U convexas e côncavas para cima.

Tanto os tubos 3D como 2D tiveram cerca de 400 mm de comprimento, dando 4 a 5 passos em cada caso. Com ambos os tubos, estudos foram realizados com fluxos de água de 450 e 900 mL por minuto (números de Reynolds de 1.200 e 2.400, respectivamente). Uma agulha foi usada para introduzir em todos os casos um fluxo de ar a uma taxa de 3 mL por minuto, isto é, 0,66% da vazão de água no caso de 450 mL por minuto e 0,33 % no caso de 900 mL por minuto. O ar veio de uma linha de ar comprimido e foi injetado nos tubos imediatamente a montante do início das respectivas geometrias 3 D e 2D.

No caso do experimento com tubulação 3 D com número de Reynolds de 1.200, as bolhas de ar tiveram tamanhos de 2 a 3 mm, e passaram ao longo do tubo rapidamente. Com número de Reynolds 2.400, as bolhas foram maiores, com cerca de 5 a 7 mm, mas mantiveram se movendo ao longo do tubo sem nenhuma tendência de se aderirem.

No caso da tubulação 2D com número de Reynolds de 1.200 e 2.400, as bolhas foram maiores, com cerca de 3 a 5 mm, e tiveram a tendência de se aderirem nas curvaturas convexas para cima (vistas pelo lado de fora da tubulação). O experimento mostra que, em um fluxo multi-fase, o fluido menos denso é levado ao longo da tubulação 3D, enquanto que, em tubulação 2D equivalente, o fluido menos denso tem a tendência de se acumular nas partes mais altas da tubulação.

Conforme discutido antes, quando fluido entra em um pedaço de tubulação modelado com uma porção helicoidal desta maneira, o fluxo turbulento é estabelecido muito rapidamente. Adicionalmente, o fluxo turbulento envolve considerável movimento secundário e mistura de fluido, com transferência de massa entre o fluido nas paredes do tubo e o fluido no centro do tubo.

Este rápido estabelecimento do fluxo turbulento na porção helicoidal pode ser usado para "condicionar" o fluxo, para proporcionar efeitos benéficos a jusante da porção helicoidal.

Conforme mencionado antes, a utilização de um tubo que tem uma curvatura tridimensional pode ser melhor do que a utilização de uma curva de cotovelo (bidimensional), já que o fluxo turbulento estabelecido pela curvatura tridimensional fornece certos benefícios. Entretanto, não é normalmente possível simplesmente substituir uma cobra de cotovelo por um tubo que tem uma curvatura tridimensional; os tubos de entrada e saída da curva de cotovelo estão normalmente no mesmo plano, que não é o caso com um tubo que tem uma curvatura tridimensional. Assim, se um tubo que tenha uma curvatura tridimensional tiver que ser usado no lugar de uma cobra de cotovelo, modificação considerável pode ser exigida para reposição do tubo de entrada e/ou saída.

Entretanto, os benefícios do fluxo turbulento podem ser obtidos com muito menos modificação, se uma porção helicoidal supradescrita for equipada a montante de uma cobra de cotovelo normal. O fluxo turbulento é estabelecido rapidamente na porção helicoidal, e este fluxo turbulento continua na curva de cotovelo.

Uma vez que a porção helicoidal tem uma baixa amplitude, ela pode ser usada na maioria dos lugares onde um tubo reto seria usado, para "condicionar" o fluxo desta maneira para proporcionar os benefícios do fluxo turbulento. Deve-se notar que sua utilização não está limitada a curvas de cotovelo; ela pode também ser usada antes de junções T ou Y, válvulas e, certamente, qualquer forma de encaixe de tubo. O condicionamento do fluxo desta maneira é particularmente útil antes de uma ponta cega. Tais pontas cegas podem ocorrer em junções T ou Y onde uma das ramificações da junção é isolada (por exemplo, por uma válvula). Com fluxo normal, o fluido na parte da ramificação antes do fechamento tende se estagnar, que pode levar a problemas de corrosão e similares. Entretanto, se o fluxo se tomar turbulento antes da junção, a turbulência se estende ao interior da ponta cega. Isto impede estagnação e evita os problemas expostos.

Uma maneira adicional de se utilizarem porções helicoidais para condicionar o fluxo é utilizá-las como repetidores. Em certas situações, pode não ser necessário prover um comprimento contínuo de tubo helicoidal; em vez disso, um tubo reto pode ter diversas porções helicoidais curtas arranjadas ao longo de seu comprimento. Cada porção induzirá fluxo turbulento no fluido que passa através dela; entretanto, este fluxo turbulento tenderá se dissipar a medida em que fluido passa ao longo do tubo reto. A provisão de diversos "repetidores" permite que o fluxo turbulento seja ré-estabelecido, com seus benefícios decorrentes.

Porções de tubo helicoidais deste tipo podem ser fabricadas de diversas maneiras. Por exemplo, um tubo flexível reto pode ser envolto em um elemento rígido reto (tal como um poste), para conformá-lo em uma hélice. O tubo pode então ser removido do elemento rígido reto e estirado ao longo do eixo geométrico da hélice. Este estiramento tem o efeito de "aplainar" a hélice, posto que o posso é aumentado e a amplitude é diminuída. Entretanto, este "desempeno" pode distorcer a hélice, e assim este método não é preferido.

Em um método alternativo, mostrado esquematicamente nas figuras 3 a e 3b, um tubo flexível reto 100 é colocado próximo a um outro elemento flexível reto 110 (que. preferivelmente tem uma seção transversal circular). As extremidades do tubo e do elemento são conectadas uma na outra, e o conjunto é então torcido, que tem o efeito de fazer que tanto o tubo como o elemento sigam um trajeto helicoidal. O tubo flexível deve ser impedido de se dobrar ou, de outra forma, se deformar de uma maneira indesejável durante a torção. Uma maneira de fazer isto é inserir uma mola espiral de encaixe justo no tubo antes da torção (mostrado em linhas pontilhadas na figura 3a e denotado pelo número de referência 120). O tubo flexível pode ser formado de um material que pode ser feito para reter sua forma por meio de tratamento adequado (por exemplo, plástico termorrígido, uma resina curável por UV e similares). Depois de tal tratamento, o tubo e o elemento podem ser removidos um do outro, para render um tubo formado em uma hélice de pequena amplitude, que reterá sua forma.

Em uma variante, dois tubos flexíveis como esses podem ser dispostos lado a lado e ter suas extremidades anexadas uma na outra; a torção dos dois tubos então produz duas porções de tubulação como essas, envoltas uma na outra, que podem ser separadas para produzir duas porções helicoidais separadas.

Como uma alternativa à deformação de um tubo reto para produzir uma porção helicoidal, é possível formar a porção helicoidal diretamente durante a extmsão do tubo. Um aparelho para fazer isto está mostrado esquematicamente na figura 4.

Conforme se pode perceber, o aparelho inclui uma extrusora de tubo convencional 200 que extrusa tubos retos 210. Tais extrusoras são bem conhecidas, e não serão descritas com detalhes.

Disposto a jusante da saída da extrusora fica um aparelho 220 que compreende um elemento rotativo 222, que tem um furo passante 224. O furo passante fica posicionado excentricamente, de maneira tal que o centro de rotação do elemento rotativo fique disposto dentro do furo passante, mas não coincida com o centro do furo passante. O elemento rotativo é mantido de maneira tal que o eixo geométrico do furo passante fique paralelo ao eixo geométrico do tubo que está sendo extrusado, e é acionado para girar. Isto pode ser obtido, por exemplo, pelos dentes da periferia externa do elemento rotativo que se encaixam com uma engrenagem dentada 226, ou por qualquer outro sistema de acionamento adequado. O tubo 210 extrusado pela extrusora é conduzido através do furo passante 224 e, a medida em que o tubo é extrusado, o elemento rotativo 222 é acionado para girar. Em decorrência desta rotação, o centro do furo passante é acionado para descrever um trajeto circular, que, por sua vez, força o tubo que está sendo extrusado para uma forma helicoidal. A medida em que o furo passante se sobrepõe ao centro de rotação do elemento rotativo, o tubo é formado em uma hélice de pequena amplitude 230, da maneira supradescrita.

Uma vez que o tubo tenha sido modelado na hélice, ele pode ser tratado para reter sua forma. Na prática, o tubo pode simplesmente ser extrusado a partir de um material termoplástico e, a medida em que ele resina, ele pode ser fixado na forma de hélice. Este resfriamento pode ser obtido usando jatos de água ou similares.

Pode ser necessário prover alguma forma de lubrificação para garantir que o tubo termoplástico não agarre no furo passante. Em particular, lubrificação pode ser exigida para garantir que o tubo não seja submetido a torção a medida em que ele passa através do elemento rotativo. A forma particular da hélice obtida dependerá de diversos fatores, em particular da velocidade de extrusão, a velocidade de rotação do elemento rotativo, e da excentricidade do furo passante. Esses podem variar para se obter uma forma desejada particular do tubo helicoidal.

Um método particularmente preferido de formação de uma porção helicoidal envolve a utilização de um mandril helicoidal, e está ilustrado nas figuras 5a a 5e. A figura 5a é uma ilustração esquemática de um mandril helicoidal para utilização neste método. O mandril consiste de uma haste rígida, conformada em uma hélice. Na modalidade mostrada, o passo e a amplitude da hélice são constantes ao longo do comprimento do mandril, mas eles podem variar. A fim de formar uma porção helicoidal, um comprimento de tubo flexível reto 310, cujo diâmetro externo é maior do que o diâmetro interno do mandril 300, é enrolado no mandril 300, conforme mostrado na figura 5b. Em virtude de o tubo ser mais largo do que o espaço interno do mandril, ele é forçado a adotar a forma helicoidal, conforme se pode perceber pela figura.

Depois de ser tratado de maneira tal que ele retenha sua forma helicoidal, o tubo pode ser removido do mandril, conforme mostrado nas figuras 5c e 5d.

Conforme se pode perceber, o passo da porção helicoidal é o mesmo do passo do mandril. A amplitude da porção helicoidal será determinada pelos diâmetros do tubo e do mandril.

As descrições apresentadas dizem respeito a um método de processamento em lotes para formar a porção helicoidal, mas este método também se adapta a operação contínua. Um comprimento contínuo de tubo flexível pode ser retirado em um comprimento relativamente pequeno do mandril, e pode ser tratado para reter sua forma a medida em que ele é retirado (por exemplo, aquecendo-se um tubo formado a partir de uma resina termorrígida). O experimento mostrou que o tubo gira em relação ao mandril, quando ele é retirado desta maneira. Assim, alguma forma de lubrificação pode ser exigida para possibilitar o funcionamento suave do processo. Para tubos e mandris extremamente grandes, pode ser desejável prover mancais de rolamento no mandril, em vez de lubrificação. A figura 5e é uma seção transversal esquemática do tubo 310 e do mandril 300 a medida em que o tubo é extraído. Como o mandril helicoidal está visto pela extremidade ao longo de seu eixo geométrico, ele se parece com um círculo; similarmente, o tubo (tendo uma seção transversal circular) também se parece com um círculo na figura. Percebe-se que o mandril faz contato com o lado de fora do tubo, no ponto 320, e assim o mandril pode ser suportado por baixo, sem interferir no processo de extração. O mandril pode ser formado de qualquer maneira adequada, e o método de formação do mandril dependerá em grande parte do tamanho dos tubos que estão sendo tratados. Para tubos relativamente pequenos, o mandril podería ser formado enrolando-se uma haste em tomo de um elemento com uma seção transversal circular. Para tubos maiores, o mandril pode precisar ser usinado, por exemplo, usando uma máquina de fresa CNC.

Os métodos supra-descritos estão limitados a certos materiais (tais como materiais termorrígidos e termoplásticos). Entretanto, esses materiais têm a tendência de ter resistência bem mais baixa, e provavelmente não serão adequados para utilização em ambientes mais extremos, tais como ao largo, ou onde fluidos de pressão muito alta seja transportados. Se um tubo helicoidal de pequena amplitude tiver que ser usado em tais situações, então ele deve ser formado de uma maneira diferente.

Uma maneira de formar uma hélice de pequena amplitude para utilização em situações de alta pressão está ilustrada com referência às figuras 6a, 6b e 6c.

Um método conhecido de formação de tubos retos de alta pressão é formá-los a partir de uma grande quantidade de pequenas seções, cada uma das quais é efetivamente um tubo muito pequeno. Cada seção tem um flange nas suas extremidades a montante e a jusante, e esses flanges cooperam um com o outro para unir uma seção na outra. Na tecnologia anterior, as extremidades das seções ficam dispostas em planos paralelos, e assim, quando as seções são conectadas uma na outra, o tubo resultante é reto.

Entretanto, os segmentos podem também ser formados de maneira tal que suas extremidades fiquem dispostas em planos que sejam ligeiramente assimétricos. Um segmento 400 deste tipo terá um lado (SL) que é ligeiramente maior do que o do lado diametralmente opostos (Ss), conforme mostrado na figura 6a, e pode ser montado para formar tubos curvos, e tubos helicoidais supra-descritos.

Para produzir um tubo 410 com uma curvatura bidimensional a partir de seções de tubo com extremidades assimétricas curtos, as seções são conectadas de maneira tal que o lado mais comprido de uma seção conecte o lado menor da seção anterior, com os lados menores da mesma forma conectado um ao outro. Conforme mostrado na figura 6b, isto produz um tubo com uma curvatura bidimensional.

Para produzir um tubo helicoidal 420, as seções são conectadas entre si de uma maneira similar, mas cada seção é girada ligeiramente em relação à seção anterior. Isto está mostrado na figura 6c, que mostra um tubo helicoidal formado a partir de tais seções. No lado esquerdo do tubo, os lados maiores SL estão mostrados para as primeiras poucas seções, e percebe-se que existe uma rotação relativa entre as seções. A quantidade de rotação relativa determina o passo da hélice, com uma rotação relativa pequena produzindo uma hélice com um pequeno ângulo de hélice e um grande passo, e uma grande rotação relativa produzindo uma hélice com um grande ângulo de hélice e um pequeno passo.

Percebe-se que pelo menos uma extremidade do tubo será um pouco elíptico, em vez de perfeitamente circular (já que a extremidade é formada pela interseção de um plano que corta um cilindro em um ângulo com o eixo geométrico do cilindro que não é exatamente 90 °). Em uma forma preferida, ambas as extremidades são formadas de maneira tal que elas sejam elípticas, já que isto toma a formação de uma curvatura bidimensional mais fácil (já que as faces elípticas em cada extremidade dos segmentos podem se casar uma com a outra). A fim de permitir que seções sejam montadas em uma hélice, é necessário que haja um certo grau de conformidade nas faces de extremidade, de maneira tal que elas possam acomodar uma ligeira rotação e/ou mudança de forma entre as faces de extremidade que estão sendo conectadas uma na outra. Isto pode ser obtido de qualquer maneira adequada, por exemplo, por meio de um material elastomérico nas faces de extremidade.

Os efeitos produzidos pelo fluxo turbulento na porção helicoidal, e em particular o perfil de velocidade mais uniforme e a melhor mistura, podem ser aproveitadas em inúmeras situações. Além do mais, como a largura geral da porção helicoidal é apensa ligeiramente maior do que a de um tubo reto com a mesma área seccional transversal, a porção helicoidal pode ser usada virtualmente em qualquer situação onde um tubo reto normalmente seria usado.

Tubulação helicoidal deste tipo pode ser usada em trocadores de calor. Esses normalmente têm a forma de uma câmara de diâmetro relativamente grande, através da qual um primeiro fluido escoa. Na câmara, são montados inúmeros tubos de pequenos diâmetros, através dos quais um segundo fluido, normalmente mais frio do que o primeiro fluido, escoa. Calor é trocado entre os dois fluidos. A formação de tubos de pequenos diâmetros a partir da tubulação helicoidal proporciona inúmeras vantagens. Primeiramente, a área superficial de um tubo curvo helicoidalmente é ligeiramente maior do que a área superficial de um tubo reto do mesmo comprimento, e assim a área disponível para a transferência de calor é aumentada. Mais importante, a maior mistura de fluido no tubo curvo helicoidalmente significa que fluido na parede do tubo, que foi aquecido pelo primeiro fluido, é continuamente substituído pelo fluido mais frio. Isto é contrário ao fluido em tubos retos, onde o fluido na parede do tubo tende permanecer próximo à parede. O efeito da mistura permite que todo o fluido no tubo helicoidalmente curvo faça parte no processo de troca de calor, e pode melhorar a eficiência. A maior mistura está mostrada na figura 7, que mostra uma porção helicoidal seguida por uma porção reta a jusante. Em diversos pontos ao longo das porções, o fluxo está ilustrado. A primeira seção transversal de fluxo é tomada na entrada da porção helicoidal; o fluido no centro do tubo está representado mais escuro do que o fluido próximo às paredes do tubo. A medida em que o fluido se move ao longo da porção helicoidal, pode-se ver que existe uma considerável mistura no plano na porção helicoidal, e esta mistura continua na porção reta a jusante da porção helicoidal.

De volta aos trocadores de calor, seria também possível formar um trocador de calor a partir de inúmeros "pares trançados" de tubos, da maneira supradescrita na discussão de como formar tais porções tubulares. Fluido quente escoaria em um tubo, e fluido frio no outro. O contato imediato dos tubos permite que a troca de calor ocorra muito facilmente.

Uma vantagem adicional do fluxo turbulento pode ser vista no fluxo multi-fase (tal como o fluxo de uma mistura de um líquido e um gás). O fluxo multi-fase deste tipo pode ocorrer em contextos bem mais complexos, tais como com líquidos próximos aos seus pontos de ebulição, ou em perfuração de petróleo, com misturas de óleo e gás. Ele pode também ocorrer com fluxo de dois fluidos imiscíveis de diferentes densidades, tais como óleo e água, ou em uma combinação dessas situações. Fluxos multi-fase podem causar inúmeros problemas em tubos convencionais, já que gás forma bolhas que, por causa de suas flutuabilidades, têm a tendência se acumularem nas partes mais altas dos tubos. Se houver acúmulo suficiente de gás, então bolsas de ar podem se formar, afetando seriamente o fluxo. Similarmente, com o fluxo de dois líquidos imiscíveis, o fluido mais denso pode se acumular nas partes inferiores dos tubos, causando problemas similares.

Um problema adicional com acúmulo de gás em fluxo multi-fase é que ele pode levar ao "entupimento". Este fenômeno ocorre quando bolhas de gás se acumulam nas paredes do tubo a ponto de bloquear o fluxo por completo. O fluido que se aproxima deste bloqueio tenderá aumentar a pressão do gás e, quando a pressão atingir um certo ponto, o bloqueio se deslocará subitamente. Esta "explosão" provoca grandes cargas de impacto no tubo, e também em qualquer equipamento a jusante, que pode provocar sérios danos. Certamente, plataformas de produção de petróleo rotineiramente são superdimensionadas para suportar tais cargas.

Entretanto, com fluxo turbulento, as bolhas de gás tende permanecer no centro do tubo, em vez de se acumular nas paredes. Acredita-se que isto resulte do efeito centrífugo da turbulência; a parte líquida mais densa do fluxo tende para as paredes do tubo, e a parte gasosa menos densa do fluxo tende para o centro do tubo, e é aprisionada pelo fluido. Existe menos chance de um bloqueio, tal como a ocorrência de bolsa de ar, uma vez que os fluidos de diferentes densidades têm menos oportunidade de coalescer ou se acumular. Existe também uma chance bem menor de ocorrer entupimento, já que qualquer folha de gás ficaria mantida fora da parede do tubo.

Adicionalmente, da maneira supradescrita, mostrou-se experimentalmente que as bolhas no fluxo turbulento em tubulação helicoidal têm a tendência de ser menores do que as do fluxo convencional em tubos retos. Efeitos similares ocorreríam com dois líquidos imiscíveis de diferentes densidades. O fato de que bolhas de gás (ou, certamente, qualquer fração menos densa) tendem para o centro do tubo helicoidal proporciona vantagens adicionais com relação à redução do conteúdo de gás do fluxo.

Em fluxo multi-fase gás/líquido em um tubo helicoidal, observou-se que o gás ocupa uma área seccional transversal muito pequena no centro do tubo. Em comparação com um tubo reto, a concentração de gás através da seção transversal é reduzida, e esta redução pode ser de até vinte ou trinta por cento. (Deve-se notar que a vazão de gás é a mesma em ambos os tubos; o fluxo de gás é mais rápido no tubo helicoidal do que no tubo reto, para compensar a menor área seccional transversal de fluxo).

Esta redução na concentração de gás pode ser altamente benéfica, por exemplo, com bombas. Bombas não são normalmente projetadas para estar de acordo com fluxo multi-fase, e normalmente não funcionam bem com altas concentrações de gases. A redução da concentração de gás no fluxo pela utilização de um tubo helicoidal desta maneira melhorar a eficiência da bomba.

Um efeito benéfico adicional obtido com fluxo turbulento multi-fase é uma redução na queda de pressão; reduções entre dez e vinte por cento, em comparação com a queda de pressão em um tubo reto, têm sido obtidas em experimentos com tubos verticais. Uma redução na queda de pressão permitiría também um maior fluxo para a mesma diferença de pressão, e reduziría a quantidade de energia exigida para bombear um fluido. O perfil de velocidade mais uniforme que pode ser obtido com fluxo turbulento também confere inúmeras vantagens. A vazão próxima da parede do tubo é maior do que em um fluxo convencional com tubos retos e, assim, existe menos risco de material sólido no tubo ser depositado na parede do tubo. Isto é de particular importância, se a tubulação for usada para transportar lamas ou similares. Sólidos particulados densos são transportados em suspensão fluídica (isto é, em uma lama) durante uma faixa de processos de prospecção e extração, e fluxos típicos são 50% de sólidos. A fim de se evitar que sólidos se sedimentem da suspensão, é necessário manter o número de Reynolds bem alto. Se for usado um tubo reto, então é necessário que a versão executável de fluxo seja relativamente alta, para se evitar sedimentação, e isto requer que mais energia seja usada no bombeamento da lama. Entretanto, com tubulação helicoidal, uma menor velocidade de fluxo pode ser usada, sem nenhum aumento no risco de sedimentação, e assim o consumo de energia pode ser reduzido.

Deve-se notar que a lama pode ser transportada por distâncias significativas (até diversos quilômetros) e, a fim de acomodar as vazões necessárias, a tubulação pode ter um diâmetro de diversos metros. Os efeitos benéficos da tubulação helicoidal podem ainda ser obtidos em tubulação deste tamanho. A maior vazão próxima das paredes pode também inibir a constituição de biofilmes, que podem ser extremamente indesejáveis. Existe também um menor risco de formação de porções de estagnação e, uma vez que pode ocorrer corrosão em porções de estagnação, o risco de corrosão é também reduzido. Esses efeitos benéficos se aplicam a todas as situações, e não meramente ao transporte de lamas da maneira supradescrita.

Adicionalmente, em virtude do perfil de velocidade mais uniforme, e da melhor mistura entre fluido na parede do tubo e fluido no centro do tubo, o tempo de residência de fluido no tubo é muito mais uniforme. Isto apresenta uma vantagem considerável, se o fluido no tubo estiver sendo tratado de alguma maneira (por exemplo, aquecido, resfriado, irradiado e assim por diante), já que os efeitos do tratamento no fluido serão mais uniformes. A título de contraste, em um tubo normal onde o fluxo no centro do tubo é mais rápido do que o fluxo nas paredes do tubo, o tempo de residência irá variar (dependendo se o fluido se encontra próximo ao centro ou próximo à parede). Assim, o fluido próximo às paredes será tratado com um maior grau do que o fluido no centro do tubo, em virtude de seu maior tempo de residência, isto pode ser visto a partir da discussão do exemplo 3 anterior.

Uma outra vantagem do movimento secundário e da mistura associada com o fluxo turbulento em uma hélice é a inibição do desenvolvimento de instabilidade e turbulência de fluxo; isto foi mostrado experimentalmente. Uma vantagem adicional do perfil de velocidade mais uniforme é que ele reduz dispersão axial e conseqüente mistura, se a mesma tubulação for usada para transportar diferentes materiais. Isto pode ocorrer, por exemplo, quando um reator estiver sendo cheio com ingredientes durante processamento em lotes. A dispersão axial é um problema conhecido, particularmente com fluxo laminar, onde o fluido no centro de um tubo escoa notavelmente mais depressa do que o fluido próximo às paredes de um tubo. Uma maneira de reduzir a dispersão axial é tomar o fluxo turbulento, já que isto terá a tendência de "nivelar" o perfil de velocidade, e tomar as velocidades mais uniformes pelo tubo; entretanto, isto pode introduzir dificuldades adicionais, já que alguns fluidos (por exemplo, suspensões de macromoléculas) podem se danificar pela turbulência. A utilização de porções helicoidais na tubulação permite que dispersão axial de lotes seja reduzida e o pico de concentração seja obtido muito mais fácil do que com tubos convencionais. Esses recursos são de particular importância com lotes de pequeno tamanho.

Esses efeitos são particularmente benéficos no contexto de processamento de alimentos e produção farmacêutica.

Normalmente, no processamento de alimentos, lotes de alimento são transportados através de tubos retos. Entretanto, em virtude do perfil de velocidade, o material no centro do tubo terá a tendência de se mover pelo tubo a uma velocidade mais alta do que o material próximo à parede do tubo e, assim, os lotes terão a tendência de "se espalhar" ao longo do tubo. Pelo contrário, se for usada tubulação helicoidal, existe uma melhor mistura de material próximo ao centro do tubo, com material próximo à parede do tubo, e o lote permanece mais "coerente", isto reduz o tempo de troca entre lotes, e também reduz o tempo necessário para lavar o tubo entre lotes (bem como redução do risco de acúmulo de sedimentos e provisão de outros efeitos benéficos supra-descritos). Já que a produção farmacêutica também envolve o transporte de material ao longo de tubos retos, os mesmos efeitos benéficos podem ser alcançados usando tubulação helicoidal. . As porções helicoidais podem também ser usadas em instalação de processamento petroquímico. Uma área particular onde elas podem ser empregadas é em "dispositivos de craqueamento". Muitos processos de craqueamento produzem mais moléculas do que estão presentes na matéria-prima, e os rendimentos se baseiam em um ambiente de baixa pressão para impedir que as moléculas se recombinem. Isto é obtido resfnando-se produtos em uma torre de resfriamento, e minimizando-se perda de pressão entre o fomo de craqueamento, através de torre de resfriamento, e o compressor de gás craqueado (já que o rendimento é inversamente proporcional à perda de pressão). A utilização das porções helicoidais no lugar de tubos retos pode reduzir a perda de pressão, e assim aumentar o rendimento. Certamente, as porções helicoidais podem também ser usadas em outras áreas da instalação de processamento petroquímico.

Adicionalmente, em virtude da melhor mistura no plano no fluxo, tubos helicoidais deste tipo podem também ser usados com misturadores. Um primeiro fluido pode ser transportado em um tubo helicoidal, e um segundo fluido pode ser introduzido por um tubo de derivação. O tubo de derivação pode também ser um tubo helicoidal, caso este em que é desejável que os dois tubos tenham a mesma "capacidade de manuseio". Esta melhor mistura combinada com um tempo de residência mais uniforme, significa que os tubos helicoidais podem também funcionar como tubulação do reator.

Embora aplicações específicas da tubulação helicoidal tenham sido descritas, deve-se perceber que a utilização da tubulação não está limitada a essas aplicações. Certamente, a tubulação pode ser usada em qualquer aplicação onde as vantagens que ela aufere (perfis de velocidade mais uniformes, melhor mistura no plano, menor dispersão axial, menor estagnação e assim por diante) sejam benéficas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (23)

1. Craqueador petroquímico, caracterizado pelo fato de que compreende uma tubulação, a tubulação compreendendo uma porção em que a linha de centro (40) da porção de tubulação helicoidal segue um trajeto substancialmente helicoidal, a amplitude (A) da hélice sendo menor ou igual à metade do diâmetro interno (Dõ da porção de tubulação helicoidal de maneira tal a prover uma linha de visão ao longo do lúmem da porção da tubulação.

2. Craqueador petroquímico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção de tubulação possui uma pluralidade de voltas da hélice.

3. Craqueador petroquímico de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a porção de tubulação possui uma amplitude variável e ângulo de hélice variável ao longo de seu comprimento.

4. Craqueador petroquímico de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a porção de tubulação possui substancialmente a mesma amplitude e ângulo de hélice ao longo de seu comprimento.

5. Craqueador petroquímico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a porção se estende ao longo de todo o comprimento da tubulação.

6. Craqueador petroquímico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a porção de tubulação se estende somente ao longo de parte da tubulação.

7. Craqueador petroquímico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o eixo geométrico (30) de rotação helicoidal é uma linha reta.

8. Craqueador petroquímico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o eixo geométrico de rotação helicoidal é curvo.

9. Craqueador petroquímico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a porção de tubulação tem uma seção transversal substancialmente circular.

10. Craqueador petroquímico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a amplitude da hélice é menor ou igual a 0,4 do diâmetro interno (Di) da porção de tubulação.

11. Craqueador petroquímico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o ângulo da hélice é menor ou igual a 15°.

12. Craqueador petroquímico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a porção de tubulação tem uma superfície interna sem entalhes e nervuras.

13. Método para fabricar tubulação e utilizar a tubulação em um craqueador petroquímico, a tubulação compreendendo uma porção em que a linha de centro (40) da porção de tubulação segue um trajeto substancialmente helicoidal e a amplitude (A) da linha de centro helicoidal (40) é menor ou igual à metade do diâmetro interno (D{) da porção de tubulação, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de posicionar uma porção de tubulação flexível reta adjacente a um elemento flexível reto adicional, torcer a porção de tubulação flexível e o elemento flexível um em tomo do outro, e tratar a porção de tubulação flexível de maneira que ela retenha sua forma.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a porção de tubulação flexível é impedida de se dobrar ou, de outra forma, se deformar de uma maneira indesejável durante a torção.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma mola espiral de encaixe justo é inserida na porção da tubulação antes da torção.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que a porção de tubulação flexível é formada a partir de um material que pode ser tratado de maneira tal que ele retenha sua forma, tal como um plástico termorrígido, uma resina curável por UV e similares.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que o elemento reto flexível é uma segunda porção de tubulação flexível.

18. Método para fabricar tubulação e utilizar a tubulação em um craqueador petroquímico, a tubulação compreendendo uma porção em que a linha de centro (40) da porção de tubulação segue um trajeto substancialmente helicoidal e a amplitude (A) da linha de centro helicoidal (40) é menor ou igual à metade do diâmetro interno (D]) da porção de tubulação, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: prover uma extrusora (200) para extrusar um tubo reto (210); prover um aparelho de conformação (220) a jusante da dita extrusora para conformar o tubo extrusado em uma forma helicoidal de maneira tal que a amplitude (A) da linha de centro helicoidal (40) é menor ou igual à metade do diâmetro interno (DO da porção de tubulação; e extrusar um tubo reto a partir da extrusora e conformar o tubo em uma forma helicoidal (230) usando o aparelho de conformação.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o aparelho de conformação (220) compreende um elemento de rotação (222), cujo eixo geométrico de rotação é geralmente paralelo ao eixo geométrico de extrusão, elemento de rotação este que tem um furo (224) nele através do qual o tubo passa, o furo (224) no elemento de rotação (222) sendo posicionado de maneira tal que o eixo de rotação passe através do furo, mas fique deslocado do centro do furo, de modo a produzir uma porção helicoidal em que a amplitude da hélice é menor ou igual à metade do diâmetro interno da tubulação e é relativamente constante ao longo do comprimento da porção.

20. Método para fabricar tubulação e utilizar a tubulação em um craqueador petroquímico, a tubulação compreendendo uma porção em que a linha de centro (40) da porção de tubulação segue um trajeto substancialmente helicoidal e a amplitude (A) da linha de centro helicoidal (40) é menor ou igual à metade do diâmetro interno (Di) da porção de tubulação, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: prover um mandril helicoidal; enrolar um tubo flexível em tomo do mandril helicoidal, de maneira tal que o tubo assuma uma geometria helicoidal; tratar o tubo de maneira tal que ele retenha sua forma; e remover o tubo helicoidal do mandril.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o tubo é consideravelmente mais comprido do que o mandril helicoidal, e é enrolado no mandril em uma extremidade deste, se move ao longo do mandril helicoidal e é tratado de maneira tal que ele retenha sua forma, e é desenrolado do mandril na sua outra extremidade.

22. Método de acordo com a reivindicação 20 ou reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o diâmetro externo do tubo é maior do que o diâmetro interno do mandril, de maneira tal que a amplitude do tubo helicoidal produzido seja menor ou igual à metade do diâmetro interno do tubo.

23. Método para fabricar tubulação e utilizar a tubulação em um craqueador petroquímico, a tubulação compreendendo uma porção em que a linha de centro (40) da porção de tubulação segue um trajeto substancialmente helicoidal e a amplitude (A) da linha de centro helicoidal (40) é menor ou igual à metade do diâmetro interno (D|) da porção de tubulação, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: prover uma pluralidade de seções curtas de tubo, cada qual tendo uma linha de centro reta, e tendo faces de extremidade que não ficam em planos paralelos, de maneira tal que o lado tenha um lado mais comprido e um lado mais curto diametralmente oposto ao lado mais comprido; conectar duas seções curtas uma na outra de maneira tal que o lado mais comprido de uma seção fique ligeiramente deslocado de forma rotacional do lado mais comprido da seção seguinte; e conectar seções curtas adicionais, cada qual sendo ligeiramente deslocada rotacionalmente da seção anterior na mesma quantidade.