BRPI0618619A2 - método para a produção de um trocador de calor do tipo de placa e trocador de calor relacionado - Google Patents

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Ermanno Filippi
Enrico Rizzi
Mirco Tarozzo
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Methanol Casale Sa
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Abstract

MéTODO PARA A PRODUçãO DE UM TROCADOR DE CALOR DO TIPO DE PLACA E TROCADOR DE CALOR RELACIONADO. A presente invenção se refere a um método para a produção de trocadores de calor (10, 110, 210) do assim chamado tipo de placa, compreendendo as etapas operativas de: - justaposição de um par de placas de metal substancialmente idênticas (12, 14); - fixação juntamente de referidas placas justapostas (12, 14) umas em relação às outras por intermédio de soldagem executada em respectivas laterais perimétricas (13a, 13b, 13c, 13d); - adicional fixação juntamente de referidas placas justapostas (12, 14) umas em relação às outras por intermédio de uma pluralidade de trechos de soldagem (22), dispostos em pelo menos dois alinhamentos, paralelos e adjacentes para um par de laterais perimétricas opostas (13a, 13c) das placas em si mesmas (12, 14), e em um relacionamento espaçado pré-estabelecido a partir de referidos laterais; e - introdução de um fluido sob pressão entre referidas placas de metal justapostas (12, 14), para formar um corpo oco, substancialmente configurado em caixa (17), em que uma câmara interna (16) e duas passagens substancialmente tubulares (16a, 16b), formadas entre referido par de laterais perimétricas apostas (13a, 13c), e os respectivos alinhamentos adjacentes de trechos de soldagem (22), são definidas, referidas passagens substancialmente tubulares (16a, 16b) possuindo um eixo geométrico paralelo para referidas laterais perimétricas opostas (13a, 13c) e estando em comunicação fluida com referida câmara interna (16); - corte de referido corpo oco (17) ao longo de referidas passagens substancialmente tubulares (16a, 16c) e na direção de seus eixos geométricos, por conseqUência obtendo um corpo oco (17) equipado, sobre laterais opostas, com passagens substancialmente semitubulares (16c, 16d), abertas em direção à lateral externa do corpo oco (17) em si mesmo; e - associação com referidas passagens substancialmente semitubulares (16c, 16d), respectivos duto distribuidor (18) e duto coletor (20), destinados a distribuir e respectivamente coletar um fluido operativo de troca de calor para, e a partir de, referida câmara interna (16).

Description

"MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UM TROCADOR DE CALOR DO TIPO DE PLACA E TROCADOR DE CALOR RELACIONADO"
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
Em seu aspecto o mais abrangente, a presente invenção se refere a um método para a produção de um assim chamado trocador de calor do tipo de placa, isto é, de um trocador de calor compreendendo um corpo planificado configurado em caixa, em que é definida uma câmara interna, destinada a ser atravessada por um fluido operativo de troca de calor.
Trocadores de calor do tipo anteriormente referido são vantajosamente utilizados em unidades de troca de calor de reatores químicos, para de maneira otimizada completar reações químicas exotérmicas ou endotérmicas; tais como, por exemplo, nas reações de síntese de amônia, de metanol, de formaldeído ou de estireno, respectivamente. Na utilização de referidos trocadores de calor é necessário remover ou, respectivamente, suprir calor para um ambiente de reação, geralmente um leito catalítico, de maneira a controlar a temperatura do mesmo em uma faixa estreita em torno de um valor teórico pré-calculado.
Em particular, a presente invenção se refere a um método para a produção de trocadores de calor do referido tipo de placa, compreendendo as etapas operativas de:
justaposição de um par de placas de metal substancialmente idênticas;
- fixação juntamente de referidas placas justapostas umas em relação às outras por intermédio de soldagem executada em respectivas laterais perimétricas;
adicional fixação juntamente de referidas duas placas justapostas umas em relação às outras por intermédio de uma pluralidade de trechos de soldagem, dispostos em pelo menos dois alinhamentos, paralelos e adjacentes para um par de laterais perimétricas opostas das placas em si mesmas, e em um relacionamento espaçado pré-estabelecido a partir de referidas laterais;
- introdução de um fluido sob pressão entre referidas placas de metal justapostas, para formar um corpo oco, substancialmente configurado em caixa, em que referida câmara interna e duas passagens substancialmente tubulares, formadas entre referido par de laterais perimétricas opostas, e os respectivos alinhamentos adjacentes de trechos de soldagem, são definidas, referidas passagens substancialmente tubulares possuindo um eixo geométrico paralelo para referidas laterais perimétricas opostas e estando em comunicação fluida com referida câmara interna.
Deveria ser observado que no presente pedido de patente de invenção a expressão "trechos de soldagem" se refere em geral a trechos de soldagem das placas de metal justapostas, possuindo um comprimento pré-estabelecido, incluindo a situação de linha de borda em que o trecho de soldagem é puntiforme (neste caso, a expressão "ponto (spot) de soldagem" é utilizada).
A presente invenção também se refere a um trocador de calor obtido com referido método, e bem como a um reator químico que compreende os trocadores de calor anteriormente referidos.
PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO
Em muitas aplicações industriais, e em particular no campo técnico de reator químico, a utilização de trocadores de calor do assim chamado tipo de placa, é bem conhecida, referidos trocadores de calor compreendendo um corpo, configurado em caixa, configurado em paralelepípedo, planificado, geralmente retangular, no interior do qual uma câmara é definida, destinada a ser atravessada por um fluido operativo de troca de calor.
É também conhecido que para produzir referidos trocadores de calor, é proporcionada a soldagem perimétrica de um par pré-selecionado de placas de metal justapostas, e posteriormente, entre as placas de metal, por conseqüência, fixadas juntamente, um fluido é introduzido sob pressão apropriada (etapa de bombeamento) para mutuamente espaçar referidas placas e para obter a câmara interna do trocador.
Durante a anteriormente referida etapa de bombeamento de fluido sob pressão, de maneira a manter a forma de paralelepípedo de referido corpo, e bem como prevenir que as placas venham a ser excessivamente espaçadas e, conseqüentemente, excessivamente flexionadas em tração, com o risco de formação de rachaduras, fissuras e até mesmo fratura violenta, o estado da técnica proporciona soldagem adicional entre as placas justapostas, concretizadas em uma pluralidade de trechos pré-selecionados das mesmas, preferivelmente dispostas em concordância com uma pluralidade de alinhamentos, paralelos para um par de laterais perimétricas opostas das placas em questão.
Durante a etapa de bombeamento, uma câmara é formada entre as placas de metal (câmara interna do trocador de calor), como estabelecido precedentemente, em que uma pluralidade de "dutos" pode ser individualizada, no mesmo número, mais um, como os alinhamentos anteriormente referidos de trechos de soldagem, dutos que estão todos em comunicação fluida mútua através de passagens formadas entre um trecho de soldagem e o trecho de soldagem adjacente das mesmas. Com etapa de bombeamento, o corpo oco, substancialmente configurado em caixa, do trocador de calor do tipo de placa desejado é concretizado.
Além do mais, com uma disposição apropriada dos trechos de soldagem anteriormente referidos, e bem como proporcionando possíveis trechos de soldagem adicionais, por exemplo, paralelos para o outro par de laterais perimétricas opostas, é possível definir caminhos pré- estabelecidos para o fluido operativo de troca de calor para atravessar o corpo oco, por exemplo, na forma de uma serpentina.
Em referido corpo configurado em caixa, os "dutos" formados e estendidos no anteriormente referido par de laterais perimétricas opostas das placas de metal, são concebidos para atuarem como distribuidores e, respectivamente, coletores do fluido operativo destinado a atravessar referido trocador de calor do tipo de placa.
A distância entre os diversos alinhamentos dos trechos de soldagem é escolhida em concordância com as características mecânicas das placas de metal justapostas, devido ao fato de que, durante a ação de bombeamento, as porções de placas entre dois alinhamentos adjacentes não devem (têm que) se espaçar excessivamente — se deformar de maneira a prevenir o risco de criação das fissuras. Em outras palavras, em concordância com referidas características mecânicas, a distância entre os alinhamentos de trechos de soldagem possui uma fronteira (um limite) superior.
A seção transversal de referido duto coletor e de referido duto distribuidor é escolhida em concordância com a taxa de fluxo de fluido operativo que é desejada para ser alimentada no trocador de calor, e conseqüentemente, normalmente, ela possui uma fronteira inferior. Fundamentalmente, a distância entre as soldagens de referidas laterais perimétricas opostas e os respectivos alinhamentos adjacentes de trechos de soldagem possui uma fronteira inferior.
As referidas duas fronteiras não coincidem, significando que a distância entre as soldagens que definem o duto distribuidor e o duto coletor anteriormente referidos é sempre maior do que a distância em relação aos alinhamentos adjacentes dos trechos de soldagem, em que quanto mais longos os trocadores de calor (e conseqüentemente, maior o volume da câmara interna para ser alimentada com fluido operativo), tanto maior tal diferença de distância.
Embora seja vantajoso a partir de diferentes pontos de vista, o método para a produção de trocadores de calor do tipo de placa, em concordância com a descrição suprida anteriormente, apresenta reconhecidas desvantagens.
A principal desvantagem diz respeito à etapa de bombeamento do fluido sob pressão, onde grande cuidado tem que ser tomado, e isto apresenta uma considerável influência sobre tempos de produção de trocador de calor.
De fato, na medida em que - como foi estabelecido previamente - a distância entre a soldagem de referidas laterais perimétricas opostas e os respectivos alinhamentos adjacentes de trechos de soldagem é maior do que a distância entre dois alinhamentos de trechos de soldagem adjacentes, o fluido sob pressão, encontrando uma resistência menor para a deformação, começa a deformar (expandir) aquelas porções de trocador que irão formar os dutos distribuidor e coletor do trocador.
De maneira a corretamente "expandir" também as porções remanescentes de trocador, prevenindo uma "explosão" dos dutos distribuidor e coletor que se formam em si mesmos, a expansão destes dutos tem que ser restringida utilizando elementos ou dispositivos de restrição externos apropriados, tais como por exemplo, placas de metal especificas, adequadamente posicionadas e pressionadas contra os dutos coletor e distribuidor em si mesmos, todos dos quais tornam o ciclo de produção notadamente complexo.
Além do mais, referida etapa operativa "de restrição" é difícil de ser completamente automatizada, resultando em uma exploração incompleta do potencial produtivo das máquinas e equipamento rotineiramente disponíveis para desempenho de referido método de produção.
RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO
O problema técnico fundamentando a presente invenção é o de idealizar e proporcionar um método para a produção de um trocador de calor do tipo de placa, que tem capacidade de superar as limitações e/ou desvantagens descritas levando-se em consideração o estado da técnica de uma maneira simples, efetiva em custos e de eficiente, isto é, que tem capacidade de consideravelmente reduzir os tempos de produção, ao mesmo tempo, aumentando o nível de automação do equipamento que realiza o processo.
Este problema é solucionado, em concordância com a presente invenção, por um método para a produção de trocadores de calor do tipo de placa, do tipo descrito anteriormente e caracterizado pelo fato de que compreende as adicionais etapas operativas de:
- corte de referido corpo oco ao longo de referidas passagens substancialmente tubulares e na direção de seus
eixos geométricos, por conseqüência obtendo um corpo oco equipado, sobre laterais opostas, com passagens substancialmente semitubulares, abertas em direção à lateral externa do corpo oco em si mesmo; e
- associação com referidas passagens substancialmente semitubulares, respectivos duto distribuidor e duto
coletor, destinados a distribuir e respectivamente coletar um fluido operativo de troca de calor para, e a partir de, referida câmara interna.
Vantajosamente o método anteriormente referido usualmente reduz os tempos de produção de trocador de calor do tipo de placa.
Características adicionais e vantagens do método para a produção de trocadores de calor do tipo de placa em concordância com a presente invenção irão ser esclarecidas a partir da descrição posteriormente de uma concretização preferida da mesma, determinada para propósitos de indicação e não de limitação com referencia para os desenhos acompanhantes.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO A presente invenção irá ser adicionalmente descrita com referência para as Figuras ilustradas nos Desenhos acompanhantes, nos quais:
A Figura 1 mostra uma vista de seção longitudinal esquemática de um reator químico em que está instalada uma pluralidade de trocadores de calor do tipo de placa, produzidos em concordância com o método da presente invenção;
A Figura 2 mostra uma vista em perspectiva de um trocador de calor do tipo de placa, produzido em concordância com o método da presente invenção, incluído no reator na Figura 1;
A Figura 3 mostra uma vista de seção transversal esquemática do trocador de calor do tipo de placa na Figura 2, tomada ao longo do plano (z) na Figura 2;
As Figuras 4a, 4b e 4c mostram umas vistas de seção esquemáticas de etapas operativas subseqüentes de produção do trocador de calor mostrado em detalhes na Figura 3, tomada bem como ao longo do plano (z) na Figura 2;
A Figura 5 mostra uma vista de seção transversal esquemática de uma segunda concretização de um trocador de calor do tipo de placa produzido em concordância com o método da presente invenção; e
A Figura 6 mostra uma vista em perspectiva esquemática de uma terceira concretização de um trocador de calor do tipo de placa produzido em concordância com o método da presente invenção.
As Figuras são somente representações esquemáticas e a presente invenção não está limitada a tais representações. DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA CONCRETIZAÇÃO PREFERIDA DA PRESENTE INVENÇÃO
Com referência primeiramente para as Figuras 1, 2, 3, 4a, 4b e 4c, é mostrado um reator químico, globalmente identificado pelo numerai de referência (60), compreendendo uma unidade de troca de calor (40), por sua vez compreendendo uma pluralidade de trocadores de calor do tipo de placa (10), produzidos utilizando o método da presente invenção.
Mais precisamente, o reator químico (60) compreende uma concha cilíndrica (62) que vem a possuir um eixo geométrico R-R, próximo às extremidades opostas pelos respectivos fundos, inferior (63) e superior (64). No interior da concha (62) é proporcionado um ambiente de reação (69) compreendendo um leito catalítico conhecido de per se que é atravessado por um fluido reagente.
A unidade de troca de calor (40) é suportada, de uma maneira convencional de per se, no ambiente de reação (69), e, mais precisamente, no interior do leito catalítico, a unidade de troca de calor (40) sendo intencionada para ser mergulhada em uma massa de um catalisador apropriado, não mostrado nos Desenhos.
O fluido reagente adentra o reator químico (60) através de um bocal (64a) do fundo de topo (superior) (64), e alcança o leito catalítico. Os produtos de reação deixam o reator químico (60) através de uma abertura (63a) do fundo inferior (63). Cada trocador de calor do tipo de placa (10) é alimentado com um fluido operativo de troca de calor, que adentra o reator químico (60) através de uma abertura de entrada (42) e sai do mesmo através de uma abertura de saída (44). Os trocadores de calor (10) da unidade de troca de calor (40) estão em comunicação fluida mútua e estão conectados para a abertura de entrada (42) e abertura de saída (44) de uma maneira absolutamente convencional.
O trocador de calor do tipo de placa (10) é produzido inicialmente a partir de duas placas de metal (12) e (14), por exemplo, retangular em configuração, preferivelmente possuindo as mesmas dimensões.
Referidas placas (12) e (14) são justapostas e são soldadas juntamente em respectivas laterais perimétricas (13a, 13b, 13c, 13d), e em uma pluralidade de trechos de soldagem (22), dispostos em alinhamentos (em referidas Figuras, quatro alinhamentos foram mostrados: falando genericamente, estes alinhamentos são pelo menos dois em número), paralelos e adjacentes para um par de laterais perimétricas opostas [(13a) e (13c) no exemplo ilustrado} das placas (12) e (14) em si mesmas, e em relacionamento espaçado pré-estabelecido a partir delas. Geralmente, a distância entre dois alinhamentos de trechos de soldagem (22) é constante e é igual para a distância entre as laterais perimétricas (13a) e (13c) e os respectivos trechos de soldagem adjacentes (22) (Figura 4a).
No exemplo não limitante mostrado na Figura 2, os trechos de soldagem (22) possuem um comprimento limitado, e na prática são "pontos" de soldagem (onde a área de soldagem é puntiforme).
Neste ponto, a assim chamada etapa de bombeamento é executada, em outras palavras, um fluido sob pressão é introduzido entre referidas placas de metal (12) e (14) que são justapostas para formar um corpo oco (17), substancialmente configurado em caixa, preferivelmente planificado, por exemplo, com uma forma de paralelepipedo, em que está definida uma câmara interna (16) e duas passagens substancialmente tubulares (16a) e (16b), formadas entre referido par de laterais perimétricas opostas (13a) e (13c) e os respectivos alinhamentos adjacentes dos trechos de soldagem (22), referidas passagens substancialmente tubulares possuindo um eixo geométrico paralelo para referidas laterais perimétricas opostas (13a) e (13c), e estando em comunicação fluida com referida câmara interna (16) (Figura 4b) .
Em concordância com a presente invenção, o método compreende as etapas operativas de corte de referido corpo oco (17) ao longo de referidas passagens substancialmente tubulares (16a) e (16b) e na direção de seus eixos geométricos, por conseqüência obtendo, sobre as laterais opostas de referido corpo oco, passagens substancialmente semitubulares (16c) e (16d), abertas em direção à lateral externa do corpo oco (17) em questão (Figura 4c) .
Neste ponto, as duas laterais perimétricas cortadas (13a) e (13c) são removidas.
Em concordância com a presente invenção, respectivos dutos distribuidor (18) e coletor (20) são associados com referidas passagens substancialmente semitubulares (16c) e (16d), destinadas para distribuir e respectivamente coletar um fluido operativo de troca de calor para, e a partir de, referida câmara interna (16). Geralmente, o duto distribuidor (18) e o duto coletor (20) são cilíndricos. A câmara interna (16) está em comunicação fluida com o exterior do trocador de calor através de uma abertura de entrada e uma abertura de saída para referido fluido operativo. Mais precisamente, a abertura de entrada está em comunicação fluida com o duto distribuidor (18), enquanto a abertura de saída está em comunicação fluida com o duto coletor (20).
Em concordância com uma concretização do método da presente invenção (como pode ser obsErvado nos exemplos mostrados nas Figuras acompanhantes) , o duto distribuidor (18) e o duto coletor (20) são soldados sobre as passagens substancialmente semitubulares (16c) e (16d), próximas para respectivos trechos de extremidade (16c') e (16c") e (16d') e (16d") daS mesmas, respectivamente, que foram apropriadamente amplamente abertas separadas para alojar referidos duto distribuidor (18) e duto coletor (20) .
Vantajosamente, referida etapa operativa é executada por um dispositivo de soldagem automatizado que executa soldagem autógena, preferivelmente por intermédio de feixes de laser.
Referido dispositivo executa duas soldagens (24) e (26) sobre o duto distribuidor (18) e duas soldagens (25) e (27) sobre o duto coletor (20), referidas soldagens sendo contínuas e em uma direção longitudinal, substancialmente simétricas umas em relação às outras em relação ao plano simétrico (A - A) do trocador de calor (10) a ser concretizado. Em particular, as soldagens (24) e (26), e respectivamente, as soldagens (25) e (27) são executadas ao longo de geratrizes do duto distribuidor (18) e do duto coletor (20) que são substancialmente simétricas umas em relação às outras em relação para o plano simétrico (A - A) do trocador de calor (10) a ser concretizado. As duas soldagens (24) e (26), e respectivamente, as soldagens (25) e (27) definem duas porções de duto, onde a porção de duto, que se volta para a câmara interna (16) onde o fluido operativo de troca de calor flui, apresenta aberturas adequadas (28) (por exemplo, furos) para colocar o fluido operativo de troca de calor em comunicação fluida com a câmara interna (16).
No exemplo mostrado na Figura 3, os dois pares de soldagens (24) e (26), e respectivamente, as soldagens (25) e (27) são diametralmente opostas e são paralelas para as placas (12) e (14) . Mais precisamente, as soldagens (24) e (26) , e respectivamente, as soldagens (25) e (27), repousam sobre planos (L-L) e (L' - L') respectivamente, substancialmente perpendiculares para o plano de simetria (A - A) do trocador de calor (10) a ser concretizado.
A Figura 5 mostra uma segunda concretização de um trocador de calor do tipo de placa, produzido em concordância com o método da presente invenção, referido trocador de calor sendo identificado com o numerai de referência (110). Nesta Figura 5, os elementos estruturais que são idênticos ou operativamente equivalentes para aqueles descritos no trocador de calor (10) mostrado na Figura 2 descritos anteriormente, irão ser identificados com os mesmos numerais de referência, e nenhum irá ser descrito adicionalmente de qualquer modo.
o trocador de calor (110) difere a partir do trocador de calor (10) em que as soldagens (24) e (26) , e respectivamente, as soldagens (25) e (27), paralelas para as placas (12) e (14) , repousam sobre planos (X-X) e (Y - Y) , e (X' -X') e (Y' - Y'), respectivamente, incidentes para o eixo geométrico do duto distribuidor (18) e do duto coletor (20) e formando respectivos ângulos agudos que são substancialmente iguais (β, β') em relação para os planos (L — L) e (L' — L') , para os quais o eixo geométrico do duto distribuidor (18) e do duto coletor (20) pertence. Mais precisamente, as duas soldagens (24) e (26) [considerações similares também se aplicam para o par de soldagens (25) e (27)] são simétricas em relação para o plano de simetria (A - A) do trocador de calor (110) a ser concretizado, e repousam sobre os planos (X-X) e (Y - Y) que são simétricos em relação para o plano de simetria (A - A) e que são ajustados em um ângulo agudo (β) em relação para o plano (L - L) , perpendicular para o plano (A — A). Preferivelmente, o ângulo agudo (β), e bem como o (β'), está entre 0° e 50°, em concordância com o diâmetro do duto distribuidor (18) e do duto coletor (20). Em particular, os ângulos agudos (β) e (β') estão entre 10° e 45°.
Deveria ser observado que com esta concretização, a distância entre as soldagens (24) e (26), e o alinhamento adjacente de trechos de soldagem (22) [como entre as soldagens (25) e (27) e o alinhamento adjacente de trechos de soldagem (22)] é reduzido, vantajosamente proporcionando o trocador de calor (110) com maior resistência mecânica. Em outras palavras, o trocador de calor (110) é adequado para utilização na maior parte dos campos técnicos de aplicação, incluindo aqueles nos quais o trocador de calor é submetido para considerável estresse mecânico. A Figura 6 mostra uma terceira concretização de um trocador de calor produzido em concordância com o método da presente invenção, referido trocador sendo identificado com o numerai de referência (210). Nesta Figura 6, os elementos estruturais que são idênticos ou operativamente equivalentes para aqueles descritos no trocador de calor (10) mostrado na Figura 2 descritos anteriormente, irão ser identificados com os mesmos numerais de referência, e nenhum irá ser descrito adicionalmente de qualquer modo.
Nesta concretização, com um posicionamento adequado dos referidos trechos de soldagem (22), e proporcionando adicionais trechos de soldagem (22a) paralelos para o par de laterais perimétricas opostas (13b) e (13d), caminhos pré-estabelecidos para atravessar a câmara interna (16), com forma de serpentina, são definidos.
A partir da descrição precedente, pode ser claramente observado que o método para a produção de trocadores de calor do tipo de placa em concordância com a presente invenção, soluciona o problema técnico e consegue numerosas vantagens, a primeira das quais repousa no fato de que ela proporciona uma taxa de produtividade não usualmente alta e permite obter um trocador de calor que é extremamente resistente para a pressão de fluido operativo.
De fato, vantajosamente, a etapa de bombeamento do fluido sob pressão utilizado para formar o corpo oco, é executada sem a complicação dos elementos de restrição externos utilizados no estado da técnica, na medida em que é possível escolher a distância entre as soldagens das laterais perimétricas e o alinhamento adjacente dos trechos de soldagem, igual para a distância entre dois alinhamentos de trechos de soldagem adjacentes (Figura 4a): desta maneira, o fluido sob pressão expande os "dutos" da câmara interna e as duas passagens substancialmente tubulares (Figura 4b), de uma maneira uniforme e simultânea.
Adicionalmente, com o método da presente invenção, é possível escolher a espessura a mais apropriada para o duto distribuidor e para o duto coletor, simplesmente dimensionando a espessura das placas de metal somente em concordância com a resistência mecânica que tem que ser conferida aos "dutos" da câmara interna, definidos pelos alinhamentos de trechos de soldagem adjacentes.
Em outras palavras, com o método em concordância com a presente invenção, um trocador de calor é obtido sob condições de produção fáceis e em custo mais baixo comparado com trocadores de calor em concordância com o estado da técnica. Em particular, trocadores de calor podem ser concretizados, particularizados para a utilização em reatores químicos onde existe uma grande diferença em pressão entre o exterior e o interior do trocador de calor em si mesmo.
Adicionalmente, devessem os trocadores de calor do tipo de placa ser destinados a serem atravessados pelo fluido operativo de troca de calor substancialmente na direção do eixo geométrico do reator químico no qual eles são posicionados, foi divulgado que o duto distribuidor proporciona o efeito vantajoso de tornar utilizável para o trocador de calor também uma zona inicial da câmara interna (em outras palavras, a zona que está em proximidade para referido duto distribuidor). De fato, neste caso, o fluido operativo de troca de calor é distribuído de uma maneira uniforme e homogênea ao longo da integridade de lateral do trocador e calor onde o duto distribuidor está proporcionado, já na lateral em questão.
Evidentemente, uma pessoa especializada no estado da técnica pode concretizar numerosas variações e modificações para o método para a produção de trocadores de calor do tipo de placa descrito anteriormente, de maneira a satisfazer requerimentos específicos e de contingência, todos os quais estão cobertos pelo escopo de proteção da presente invenção, como definido pelas reivindicações de patente subseqüentemente.
Portanto, como acima referenciado, embora a presente invenção tenha sido descrita com referência para concretizações específicas, deverá ser observado por aqueles especializados no estado da técnica que a presente invenção não está limitada para as concretizações descritas anteriormente, mas um número de variações e de modificações é conceptível dentro do escopo de proteção das reivindicações de patente posteriormente.

Claims (15)

1. Método para a produção de trocadores de calor (10, -110, 210) do assim chamado tipo de placa, compreendendo as etapas operativas de: justaposição de um par de placas de metal substancialmente idênticas (12, 14); - fixação juntamente de referidas placas justapostas (12, 14) uma para a outra por intermédio de soldagem executada em respectivas laterais perimétricas (13a, 13b, -13c, 13d); - adicional fixação juntamente de referidas placas justapostas (12, 14) uma em relação à outra por intermédio de uma pluralidade de trechos de soldagem (22), dispostos em pelo menos dois alinhamentos, paralelos e adjacentes para um par de laterais perimétricas opostas (13a, 13c) das placas em si mesmas (12, 14), e em um relacionamento espaçado pré-estabelecido a partir de referidas laterais; e - introdução de um fluido sob pressão entre referidas placas de metal justapostas (12, 14), para formar um corpo oco, substancialmente configurado em caixa (17) , em que uma câmara interna (16) e duas passagens substancialmente tubulares (16a, 16b), formadas entre referido par de laterais perimétricas opostas (13a, 13c) e os respectivos alinhamentos adjacentes de trechos de soldagem (22), são definidas, referidas passagens substancialmente tubulares (16a, 16b) possuindo um eixo geométrico paralelo para referidas laterais perimétricas opostas (13a, 13c) e estando em comunicação fluida com referida câmara interna (16) ; referido método sendo caracterizado pelo fato de que compreende as adicionais etapas operativas de: corte de referido corpo oco (17) ao longo de referidas passagens substancialmente tubulares (16a, 16c) e na direção de seus eixos geométricos, por conseqüência obtendo um corpo oco (17) equipado, sobre laterais opostas, com passagens substancialmente semitubulares (16c, 16d), abertas em direção à lateral externa do corpo oco (17) em si mesmo; e - associação com referidas passagens substancialmente semitubulares (16c, 16d), respectivos duto distribuidor (18) e duto coletor (20), destinados a distribuir e respectivamente coletar um fluido operativo de troca de calor para, e a partir de, referida câmara interna (16).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o duto distribuidor (18) e o duto coletor (20) são associados por intermédio de soldagem sobre as passagens substancialmente semitubulares (16c, 16d), próximos aos respectivos trechos de extremidade (16c', 16c", 16d', 16d") das mesmas.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as soldagens (25, 26, 27, 28) de referidas respectivos trechos de extremidade (16c', 16c", 16d', 16d") são executadas por intermédio de um dispositivo de soldagem automatizado que executa soldagem autógena, utilizando feixes de laser.
4. Método de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que referidas soldagens (25, 26, 27, 28) de referidos respectivos trechos de extremidade (16c', 16c", 16d', 16d") são continuas e longitudinais, substancialmente simétricas umas em relação às outras em relação para o plano de simetria (A - A) do trocador de calor (10, 110, 210) a ser concretizado.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pares de referidas soldagens (24, 25, 26, 27) são diametralmente opostos e são paralelos para as placas (12, 14).
6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pares de referidas soldagens (24, 25, 26, 27), paralelos para as placas (12, 14), repousam sobre planos (X - X, Y - Υ, X' - X', Y' -Y') incidentes para os eixos geométricos do duto de distribuição (18) e do duto coletor (20), respectivamente, e que formam respectivos ângulos agudos substancialmente iguais (β, β') levando-se em consideração planos (L - L, L' — L' ) aos quais os eixos geométricos do duto distribuidor (18) e do coletor (20), respectivamente, pertencem, substancialmente perpendiculares para o plano de simetria (A — A) do trocador de calor (110) a ser concretizado.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que referidos ângulos agudos (β, β') estão entre 0° e 50°.
8. Trocador de calor do tipo de placa (10, 110, 210), compreendendo um corpo oco, substancialmente configurado em caixa, em forma de paralelepipedo (17) , em que é definida uma câmara interna (16) destinada a ser atravessada por um fluido operativo de troca de calor, caracterizado pelo fato de que compreende um duto distribuidor (18) e um duto coletor (20), intencionados para distribuir e respectivamente coletar referido fluido operativo de troca de calor para, e a partir de, referida câmara interna (16), referidos dutos (18, 20) sendo associados com laterais opostas de referido corpo (17).
9. Trocador de calor do tipo de placa (10, 110, 210), compreendendo um corpo oco, substancialmente configurado em caixa, em forma de paralelepipedo (17), em que é definida uma câmara interna (16) destinada a ser atravessada por um fluido operativo de troca de calor, caracterizado pelo fato de que compreende um duto distribuidor (18) e um duto coletor (20), destinados a distribuir e respectivamente coletar referido fluido operativo de troca de calor para, e a partir de, referida câmara interna (16), referidos dutos (18, 20) sendo associados com laterais opostas de referido corpo (17) conforme definido no método descrito na reivindicação 1.
10. Trocador de calor (10, 110, 210) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o duto distribuidor (18) e o duto coletor (20) são associados por intermédio de soldagem sobre as passagens substancialmente semituburares (16c, 16d), próximas aos respectivos trechos de extremidade (16c', 16c", 16d', 16d") das mesmas.
11. Trocador de calor (10, 110, 210) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que referidas soldagens (24, 25, 26, 27) de referidos trechos de extremidade (16c', 16c", 16d', 16d") são continuas e longitudinais, substancialmente simétricas umas em relação às outras em relação ao plano de simetria (A - A) do trocador de calor (10, 110, 210).
12. Trocador de calor (10, 210) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que pares de referidas soldagens (24, 25, 26, 27) são diametralmente opostos e são paralelos para as placas (12, 14).
13. Trocador de calor (110) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que pares de referidas soldagens (24, 25, 26, 27), paralelos para as placas (12, 14), repousam sobre planos (X - X, Y - Υ, X' - X' , Y' — Y') incidentes para os eixos geométricos do duto distribuidor (18) e do duto coletor (20) , respectivamente, e que formam respectivos ângulos agudos substancialmente iguais (β, β') levando-se em consideração planos (L - L, L' - L') aos quais os eixos geométricos do duto distribuidor (18) e do duto coletor (20), respectivamente, pertencem, substancialmente perpendiculares para o plano de simetria (A - A) do trocador de calor (110).
14. Trocador de calor (110) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que referidos ângulos agudos (β, β') estão entre 0° e 50°.
15. Reator químico (60) do tipo compreendendo uma concha cilíndrica (62), próxima às extremidades opostas pelos respectivos fundos, inferior (63) e superior (64), respectivamente, no interior da concha (62) sendo proporcionado um ambiente de reação (69) compreendendo um leito catalítico em que uma unidade de trocador de calor (40) é posicionada, compreendendo uma pluralidade de trocadores de calor do tipo de placa (10, 110, 210), caracterizado pelo fato de que referidos trocadores de calor (10, 110, 210) são concretizados conforme definidos em qualquer uma das reivindicações a partir de 8 até 14.
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