A capacidade de avaliar de forma segura a vida remanescente de componentes que operam na zona de fluência, garantindo a integridade estrutural entre inspeções, tornou-se um fator de extrema importância na operação de caldeiras que já operam há muitos anos, freqüentemente já tendo suplantado a vida de projetos. O superaquecedor da caldeira de CO da REFAP que já opera há 30 anos dentro da zona de fluência, foi avaliado baseado na metodologia proposta no API STD 530 para determinação da sua vida remanescente, com o objetivo de garantir a sua continuidade operacional de forma segura. Foram utilizadas duas abordagens para o tratamento dos dados de temperatura e pressão ao longo dos anos: uma baseada em intervalos de inspeção, e outra, baseada em uma metodologia de árvore de decisões, separando os dados em faixas de temperatura. As duas abordagens foram analisadas e mostraram resultados semelhantes. Com base nos resultados, pode-se afirmar que, respeitadas às condições de projeto, não é esperado que o superaquecedor da caldeira de CO da REFAP venha a falhar por fluência nos próximos anos. / The ability to assess correctly the remaining life of components operating in the creep range, ensuring integrity between inspections intervals, has become a major factor in the operation of boilers that have already been operating for many years, often having already supplanted the design life. The superheater of the CO boiler from REFAP, which has been active for 30 years in the creep range, was assessed based on the methodology proposed in API STD 530 to determine their remaining life, aiming at ensuring operational continuity in a safe way. Two approaches are used for the treatment of temperature and pressure data over the years: one based on inspection intervals, and another based on a methodology of decisiontree, separating the data in temperature ranges. Both approaches were analyzed and showed similar results. Based on the results, it is possible to say that, as long as the design conditions are respected, it is not expected that the superheater of REFAP CO boiler will fail by creep in the coming years.

A capacidade de avaliar de forma segura a vida remanescente de componentes que operam na zona de fluência, garantindo a integridade estrutural entre inspeções, tornou-se um fator de extrema importância na operação de caldeiras que já operam há muitos anos, freqüentemente já tendo suplantado a vida de projetos. O superaquecedor da caldeira de CO da REFAP que já opera há 30 anos dentro da zona de fluência, foi avaliado baseado na metodologia proposta no API STD 530 para determinação da sua vida remanescente, com o objetivo de garantir a sua continuidade operacional de forma segura. Foram utilizadas duas abordagens para o tratamento dos dados de temperatura e pressão ao longo dos anos: uma baseada em intervalos de inspeção, e outra, baseada em uma metodologia de árvore de decisões, separando os dados em faixas de temperatura. As duas abordagens foram analisadas e mostraram resultados semelhantes. Com base nos resultados, pode-se afirmar que, respeitadas às condições de projeto, não é esperado que o superaquecedor da caldeira de CO da REFAP venha a falhar por fluência nos próximos anos. / The ability to assess correctly the remaining life of components operating in the creep range, ensuring integrity between inspections intervals, has become a major factor in the operation of boilers that have already been operating for many years, often having already supplanted the design life. The superheater of the CO boiler from REFAP, which has been active for 30 years in the creep range, was assessed based on the methodology proposed in API STD 530 to determine their remaining life, aiming at ensuring operational continuity in a safe way. Two approaches are used for the treatment of temperature and pressure data over the years: one based on inspection intervals, and another based on a methodology of decisiontree, separating the data in temperature ranges. Both approaches were analyzed and showed similar results. Based on the results, it is possible to say that, as long as the design conditions are respected, it is not expected that the superheater of REFAP CO boiler will fail by creep in the coming years.

A capacidade de avaliar de forma segura a vida remanescente de componentes que operam na zona de fluência, garantindo a integridade estrutural entre inspeções, tornou-se um fator de extrema importância na operação de caldeiras que já operam há muitos anos, freqüentemente já tendo suplantado a vida de projetos. O superaquecedor da caldeira de CO da REFAP que já opera há 30 anos dentro da zona de fluência, foi avaliado baseado na metodologia proposta no API STD 530 para determinação da sua vida remanescente, com o objetivo de garantir a sua continuidade operacional de forma segura. Foram utilizadas duas abordagens para o tratamento dos dados de temperatura e pressão ao longo dos anos: uma baseada em intervalos de inspeção, e outra, baseada em uma metodologia de árvore de decisões, separando os dados em faixas de temperatura. As duas abordagens foram analisadas e mostraram resultados semelhantes. Com base nos resultados, pode-se afirmar que, respeitadas às condições de projeto, não é esperado que o superaquecedor da caldeira de CO da REFAP venha a falhar por fluência nos próximos anos. / The ability to assess correctly the remaining life of components operating in the creep range, ensuring integrity between inspections intervals, has become a major factor in the operation of boilers that have already been operating for many years, often having already supplanted the design life. The superheater of the CO boiler from REFAP, which has been active for 30 years in the creep range, was assessed based on the methodology proposed in API STD 530 to determine their remaining life, aiming at ensuring operational continuity in a safe way. Two approaches are used for the treatment of temperature and pressure data over the years: one based on inspection intervals, and another based on a methodology of decisiontree, separating the data in temperature ranges. Both approaches were analyzed and showed similar results. Based on the results, it is possible to say that, as long as the design conditions are respected, it is not expected that the superheater of REFAP CO boiler will fail by creep in the coming years.

Orientador: Leonardo Goldstein Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-15T20:19:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tambellini_Flavio_M.pdf: 4119121 bytes, checksum: a0770ccf83a3b0efbdc8f36389721d75 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: O projeto termohidráulico de caldeiras flamotubulares é realizado em geral de maneira empírica. Este trabalho pretende permitir que o cálculo seja feito a partir de equações fundamentais, com ênfase no tratamento da radiação térmica. Para tanto foi feito levantamento e análise da informação disponível e, posteriormente, considerados cada um dos ítens que influem no projeto, como o comprimento da chama, a liberação da energia de combustão e a variação dos parâmetros geométricos, permitindo chegar num projeto otimizado do ponto de vista de atendimento da especificação com um custo mínimo / Abstract: The thermal-hydraulic design of fired tube shell boilers is usually performed in an empirical way. This work proposes a procedure based on fundamental principles, emphasizing the radiation heat transfer. In order to fulfill this premise, the available information was analysed, special consideration being reserved for the itens which most influence the design, as the flame length, the distribution of the energy liberated from the flame and the goemetrical parameters. The procedure wich was developed alowed the design to reach to an optimum in terms of attending the specifications and minimizing costs / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduaçao em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:57:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226677.pdf: 3589258 bytes, checksum: d862090072d7d7df3e58c2930c7f8308 (MD5) / O uso de ferramentas computacionais na simulação numérica do escoamento, combustão, transferência de calor e formação de poluentes em centrais termelétricas vem recebendo atenção crescente na solução de problemas diversos. Diferentes códigos computacionais existentes no mercado representam hoje uma ferramenta de valor fundamental no aperfeiçoamento de projetos de novas unidades geradoras de vapor, permitindo otimizar condições de operação, reduzir as emissões de poluentes, investigar o mau funcionamento dos equipamentos e propor as medidas corretivas pertinentes. No caso específico das unidades geradoras de vapor do complexo Jorge Lacerda de Capivari de Baixo-SC, a maioria das paradas forçadas ocorre devido a falhas em tubos de caldeiras devido na maioria dos casos a falhas por fluência. A deposição de cinzas nas superfícies de transferência de calor de caldeiras é também um problema associado ao uso de carvão pulverizado, pois reduz a transferência de calor na caldeira, diminuindo assim a sua eficiência térmica. Este trabalho tem como objetivo aplicar um modelo de cálculo tridimensional e complementá-lo de forma a descrever o escoamento, transferência de calor e deposição de cinzas na zona dos painéis de tubos radiantes de uma caldeira com queima de carvão pulverizado de uma central termelétrica existente. A descrição do escoamento e transferência de calor por convecção em feixes tubulares baseia-se em correlações empíricas aplicadas com propriedades locais. As trocas de calor por radiação baseiam-se no método das zonas acoplado com o cálculo da irradiação da fornalha na seção de entrada dos feixes tubulares, calculada pelo modelo tridimensional. Para analisar a transferência de calor nos tubos, implementou-se ainda o cálculo da distribuição do escoamento nos tubos, explorando a possibilidade de se utilizar controladores de fluxo. Para analisar a deposição de cinzas nas paredes dos tubos, desenvolveu-se e aplicou-se um modelo baseado nos conceitos de eficiência de impacto e probabilidade de adesão das partículas. São comparados resultados numéricos com medidas da temperatura nos supereaquecedores e reaquecedores de uma caldeira de central termelétrica existente, para diferentes condições de operação. Analisou-se a influência exercida pelos queimadores localizados na câmara de combustão e simulou-se também o uso de controladores de fluxo de vapor para a uniformização das temperaturas dos feixes tubulares. Foram efetuados cálculos do arraste e deposição de partículas nas paredes da caldeira e quantificados os fluxos de partículas à entrada dos feixes tubulares, permitindo concluir que a distribuição é muito influenciada pelos cálculos junto ao queimador. A fração de partículas que adere nas superfícies é estimada entre 47 e 78% do total das partículas incidentes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:39:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296791.pdf: 11112545 bytes, checksum: f19216a6f3ebe9f4ed1e183bdc82b4d2 (MD5) / A utilização de um combustível suplementar ao combustível de projeto em um gerador de vapor é chamada de processo co-firing. A biomassa é uma alternativa viável para aplicação em usinas termelétricas a carvão. A substituição parcial do carvão pela biomassa já é realidade nos Estados Unidos, Europa e Ásia. Esta solução foi proposta para uma das unidades do Complexo Termelétrico Jorge Lacerda, utilizando a palha de arroz como biomassa. A motivação deste trabalho é a avaliação das alterações do comportamento térmico do processo co-firing de palha de arroz nesta unidade. Dados experimentais são obtidos em operação nominal, com a combustão apenas com o carvão. Uma modelagem termodinâmica é realizada, utilizando os dados medidos para a simulação do comportamento térmico do gerador de vapor com o processo co-firing. A transferência de calor no interior da fornalha também é avaliada, através de diferentes modelos semi-empíricos propostos na literatura. O método ?-NUT é utilizado nos trocadores de calor, avaliando o seu comportamento térmico com a variação da composição e temperatura dos gases de combustão. Diferentes correlações para a convecção externa e interna são consideradas. Os resultados obtidos estimam uma redução de aproximadamente 12% das emissões de CO2 e SO2 provenientes de combustíveis fósseis, uma redução menor do que 0,2% na eficiência do gerador de vapor, variações de no máximo 5% nas temperaturas dos gases de combustão.

O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver um procedimento de medição para a espessura da camada de óxidos do interior de tubos de caldeiras aquatubulares utilizando o ensaio de ultrassom. A fim de confirmar os resultados das medições por ultrassom foram também feitas medições dessas camadas por metalografia e, com base nos seus valores, foram calculadas as temperaturas médias de operação dos tubos e comparadas com a temperatura de projeto prevista. A medição da espessura dessa camada de óxidos faz parte de uma técnica para buscar informações das condições operacionais do tubo, uma vez que existe uma relação matemática entre a espessura dessa camada, o tempo e a temperatura de operação do tubo. Esse trabalho teve uma grande ligação com a prática, pois foi desenvolvido para ser aplicado como uma técnica para auxiliar na avaliação das causas de ruptura dos tubos do superaquecedor de uma caldeira em operação. Os estudos descritos nesse trabalho, feitos com amostras retiradas de uma caldeira e com base em informações de tempo de operação fornecidos pela empresa proprietária da caldeira, permitiram confirmar que é possível medir camadas de magnetita a partir de valores entre 0,10 e 0,15mm (100 e 150µm) por ultrassom, no entanto para as condições práticas de campo é mais seguro considerar o valor limite mínimo de 0,20mm (200µm). Foi constatado também que a medição de espessura da camada de óxido em um lote de tubos por meio do ensaio de ultrassom necessita ser confirmada em ao menos uma amostra de tubo por meio do exame metalográfico. Isso se deve ao fato que o exame metalográfico confirma ou refuta os resultados do ultrassom e permite obter várias informações adicionais importantes sobre o tipo de camada e microestrutura do material. / The main aim of this work was to develop a thickness measurement procedure for the internal oxide layer thickness of aquatubular boilers tubes by means of ultrasound test. To confirm the measurement results by ultra-sound were also made layer measurements by means of metallography and, based on these values, the medium operation temperatures were calculated and compared with the temperatures of the project. The measurement of the oxide layer is part of a technique to obtain information about the operational conditions of the tube, because there is a mathematical relationship between the thickness of the layer, the time and the temperature of tube operation. This work was performed on samples extracted from an industrial boiler and could be used as a tool to aid in the analysis of superheater tubes that fail in service. The operational time data of the boiler was obtained from the industry and confirmed that it is possible to measure oxide layers from values between 0,10mm and 0,15mm (100µm and 150µm) by means of ultrasound testing, but for the practical field conditions it is more secure to consider the minimum limit value 0,20mm (200µm). It was also verified that the oxide layer thickness measurement of a lot of tubes by means of ultra-sound need to be confirmed in at least one tube sample by means of metallographic exam. This is due the fact that metallographic exam confirms or refutes the ultrasound test results and permits several additional important information about the layer type and material microstructure.

O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver um procedimento de medição para a espessura da camada de óxidos do interior de tubos de caldeiras aquatubulares utilizando o ensaio de ultrassom. A fim de confirmar os resultados das medições por ultrassom foram também feitas medições dessas camadas por metalografia e, com base nos seus valores, foram calculadas as temperaturas médias de operação dos tubos e comparadas com a temperatura de projeto prevista. A medição da espessura dessa camada de óxidos faz parte de uma técnica para buscar informações das condições operacionais do tubo, uma vez que existe uma relação matemática entre a espessura dessa camada, o tempo e a temperatura de operação do tubo. Esse trabalho teve uma grande ligação com a prática, pois foi desenvolvido para ser aplicado como uma técnica para auxiliar na avaliação das causas de ruptura dos tubos do superaquecedor de uma caldeira em operação. Os estudos descritos nesse trabalho, feitos com amostras retiradas de uma caldeira e com base em informações de tempo de operação fornecidos pela empresa proprietária da caldeira, permitiram confirmar que é possível medir camadas de magnetita a partir de valores entre 0,10 e 0,15mm (100 e 150µm) por ultrassom, no entanto para as condições práticas de campo é mais seguro considerar o valor limite mínimo de 0,20mm (200µm). Foi constatado também que a medição de espessura da camada de óxido em um lote de tubos por meio do ensaio de ultrassom necessita ser confirmada em ao menos uma amostra de tubo por meio do exame metalográfico. Isso se deve ao fato que o exame metalográfico confirma ou refuta os resultados do ultrassom e permite obter várias informações adicionais importantes sobre o tipo de camada e microestrutura do material. / The main aim of this work was to develop a thickness measurement procedure for the internal oxide layer thickness of aquatubular boilers tubes by means of ultrasound test. To confirm the measurement results by ultra-sound were also made layer measurements by means of metallography and, based on these values, the medium operation temperatures were calculated and compared with the temperatures of the project. The measurement of the oxide layer is part of a technique to obtain information about the operational conditions of the tube, because there is a mathematical relationship between the thickness of the layer, the time and the temperature of tube operation. This work was performed on samples extracted from an industrial boiler and could be used as a tool to aid in the analysis of superheater tubes that fail in service. The operational time data of the boiler was obtained from the industry and confirmed that it is possible to measure oxide layers from values between 0,10mm and 0,15mm (100µm and 150µm) by means of ultrasound testing, but for the practical field conditions it is more secure to consider the minimum limit value 0,20mm (200µm). It was also verified that the oxide layer thickness measurement of a lot of tubes by means of ultra-sound need to be confirmed in at least one tube sample by means of metallographic exam. This is due the fact that metallographic exam confirms or refutes the ultrasound test results and permits several additional important information about the layer type and material microstructure.

O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver um procedimento de medição para a espessura da camada de óxidos do interior de tubos de caldeiras aquatubulares utilizando o ensaio de ultrassom. A fim de confirmar os resultados das medições por ultrassom foram também feitas medições dessas camadas por metalografia e, com base nos seus valores, foram calculadas as temperaturas médias de operação dos tubos e comparadas com a temperatura de projeto prevista. A medição da espessura dessa camada de óxidos faz parte de uma técnica para buscar informações das condições operacionais do tubo, uma vez que existe uma relação matemática entre a espessura dessa camada, o tempo e a temperatura de operação do tubo. Esse trabalho teve uma grande ligação com a prática, pois foi desenvolvido para ser aplicado como uma técnica para auxiliar na avaliação das causas de ruptura dos tubos do superaquecedor de uma caldeira em operação. Os estudos descritos nesse trabalho, feitos com amostras retiradas de uma caldeira e com base em informações de tempo de operação fornecidos pela empresa proprietária da caldeira, permitiram confirmar que é possível medir camadas de magnetita a partir de valores entre 0,10 e 0,15mm (100 e 150µm) por ultrassom, no entanto para as condições práticas de campo é mais seguro considerar o valor limite mínimo de 0,20mm (200µm). Foi constatado também que a medição de espessura da camada de óxido em um lote de tubos por meio do ensaio de ultrassom necessita ser confirmada em ao menos uma amostra de tubo por meio do exame metalográfico. Isso se deve ao fato que o exame metalográfico confirma ou refuta os resultados do ultrassom e permite obter várias informações adicionais importantes sobre o tipo de camada e microestrutura do material. / The main aim of this work was to develop a thickness measurement procedure for the internal oxide layer thickness of aquatubular boilers tubes by means of ultrasound test. To confirm the measurement results by ultra-sound were also made layer measurements by means of metallography and, based on these values, the medium operation temperatures were calculated and compared with the temperatures of the project. The measurement of the oxide layer is part of a technique to obtain information about the operational conditions of the tube, because there is a mathematical relationship between the thickness of the layer, the time and the temperature of tube operation. This work was performed on samples extracted from an industrial boiler and could be used as a tool to aid in the analysis of superheater tubes that fail in service. The operational time data of the boiler was obtained from the industry and confirmed that it is possible to measure oxide layers from values between 0,10mm and 0,15mm (100µm and 150µm) by means of ultrasound testing, but for the practical field conditions it is more secure to consider the minimum limit value 0,20mm (200µm). It was also verified that the oxide layer thickness measurement of a lot of tubes by means of ultra-sound need to be confirmed in at least one tube sample by means of metallographic exam. This is due the fact that metallographic exam confirms or refutes the ultrasound test results and permits several additional important information about the layer type and material microstructure.

Orientador: Silvia Azucena Nebra de Perez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T05:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuarineloJunior_FlavioFernando_M.pdf: 13289619 bytes, checksum: 071272a1f97f1b5a7cc53461f4f94b0e (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho trata da aplicação de conceitos da termoeconomia à um estudo preliminar de um sistema de cogeração baseado em turbina a gás aeroderivativa e caldeira de recuperação, que visa suprir as demandas térmica e elétrica de um pólo industrial situado na cidade de Cabo -PE. É introduzida a análise energética, exergética e termoeconomica, para avaliar as eficiências segundo métodos e critérios específicos à sistemas de potência, para duas situações hipoteticamente admitidas quanto ao nível de geração de eletricidade - com e sem injeção de vapor na turbina a gás, que representam os perfis médios de demanda, segundo o fator de capacidade apresentado. Na análise termoeconôrnica são introduzidos alternativas de financiamento que possibilitam avaliar os reflexos dos custos de capital e combustível na composição dos custos da eletricidade e do vapor, segundo os métodos de alocação passíveis de serem aplicados a sistemas de cogeração. As alternativas de financiamento são ainda submetidas à técnicas conhecidas de análise de investimentos / Abstract: The main purpose of this work is to apply the Thermoeconomics concepts to a preliminary study of a cogeneration system, based on a gas turbine and HRSG, which objects to attend the thermal and electrical demand of an industrial complex, sited in Cabo-PE. The power plant is evaluated on the basis of the First and Second Law. Also the Thermoeconomic analysis, was applied for two hypothetical operation conditions, as regards the leveI of electric power generation - with and without steam injection in the gas turbine, which represents the middle demand outline, according to presented capacity factor. In the thermoeconomic analysis is introduced project finance options generally used in Brasil, what permits an evaluation of capital and fuel costs considering in the electricity and steam costs, according to allocation methods susceptible to be applied in cogeneration systems. The financirtg options, are subjected to known technics of investments analysis / Mestrado / Energia / Mestre em Engenharia Mecânica