Centro Tecnológico

O Laboratório de Tubos de Calor (Labtucal) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) está desenvolvendo um protótipo de permutadores de calor compactos soldados por difusão com uma tecnologia inédita no mundo. Com apoio da Petrobras, principal patrocinadora, e gestão administrativa e financeira da Fundação Stemmer para Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (Feesc), o projeto está na terceira fase e deve ser concluído no começo do ano que vem, com testes realizados e modelo final entregues para a estatal.

“A Feesc viabiliza a execução desse projeto. O tempo inteiro ao nosso lado e a gente sente essa parceria, com acesso sempre muito fácil e de forma muito profissional”, diz Márcia Mantelli, docente do Departamento de Engenharia Mecânica e coordenadora do trabalho, em entrevista ao Notícias UFSC. “Eu acho que a Feesc possibilitou o desenvolvimento em tão pouco tempo de uma tecnologia bastante sofisticada e que é nossa. Não tem ninguém no mundo produzindo nada igual ou parecido, do jeito que a gente faz”, ressaltou a professora Márcia, vencedora em 2012 do Prêmio Revista Claudia Destaque Ciência, que consagra iniciativas de mulheres brasileiras nas áreas de ciências, cultura, negócios, políticas públicas, consultoria e trabalho social.

Potencial

Um trocador ou permutador de calor é um dispositivo para transferência de calor de uma forma eficiente de um meio para outro. O modelo compacto soldado por difusão é utilizado basicamente em plataformas de exploração offshore de petróleo e gás. São caracterizados pela grande aplicabilidade e potencial comercial por apresentarem alta efetividade em um volume reduzido. Dessa forma são considerados imprescindíveis em situações onde requisitos de peso e espaço sejam importantes. Contudo, apesar deste tipo de equipamento hoje utilizado ser convenientemente compacto, eles apresentam falhas de funcionamento, principalmente devido ao fato de que as áreas de escoamento dos fluidos são muito pequenas, causando frequentes entupimentos nos aparelhos.

E o grande problema é que poucas marcas – até dois anos atrás apenas uma detinha a patente – fabricam o equipamento, ficando as empresas do setor de gás e petróleo sujeitas aos preços e prazos estipulados por esses poucos fornecedores. Assim, atualmente, no Brasil estes equipamentos são importados a preços elevados. “Porém, apesar de termos uma tecnologia nacional mais barata, a gente ainda sofre com a dificuldade de implementar no mercado os conhecimentos adquiridos neste projeto”, observa a professora.

Patente

“Nós conseguimos no laboratório, com nossa experiência prévia, desenvolver um novo processo de união por difusão, que no passado foi usado para fazer equipamentos de pequeno porte. Aí a gente foi capaz de escalonar essa tecnologia e desenvolver um novo processo”, relata a pesquisadora. “Hoje então é possível afirmar que o Brasil, mais especificamente a UFSC, tem condições de produzir o recheio de um equipamento que pode fazer concorrência aos aparelhos que a Petrobras compra. No mínimo, a gente conhece o funcionamento destas peças e pode oferecer informações muito importantes para a Petrobras comprar os equipamentos tradicionais com mais propriedade dos fornecedores”, acrescenta Márcia, que comandou uma equipe de mais de 50 pessoas ao longo dos últimos anos de realização do trabalho.

“O desenvolvimento da nova tecnologia de permutadores de calor compactos, apropriada para as aplicações da Petrobras, permitirá à empresa e ao setor a possibilidade de adquirir equipamentos mais adequados e a preços reduzidos da indústria nacional, diminuindo a dependência de fornecedores estrangeiros”, disse a Petrobras no contrato assinado com a Feesc. “Hoje é possível dizer que dominamos as duas tecnologias: a do mercado e a que criamos aqui na UFSC”, salienta a professora Márcia.

Início

Na primeira etapa do projeto, entre 2013 e 2014, o Labtucal obteve o domínio básico da tecnologia de soldagem por difusão, aplicando-a no desenvolvimento de protótipos de permutadores de calor compactos (em escala reduzida), que foram utilizados para testes de conceito. Os modelos foram testados termicamente e comparados com modelos teóricos e resultados de simulações numéricas desenvolvidas pelos pesquisadores do laboratório.

Nesta fase foi adquirido um forno de grande porte, único na América Latina, tendo em vista o seu grande volume útil de soldagem (800rnm x 600mm x 600mm) e a sua alta capacidade de prensagem (2500 kN) a elevadas temperaturas de trabalho (até 1700°C). Investimento superior a 3 milhões de euros, o forno produz trocadores de calor.

Na segunda fase, a partir de 2016, os conhecimentos preliminares obtidos foram aprimorados a partir de estudos teórico e experimental do comportamento térmico dos recheios. O aprimoramento visou à determinação da geometria mais favorável, assim como da combinação dos parâmetros de temperatura, carga e tempo adequados para a soldagem por difusão. Estes conhecimentos mais avançados foram aplicados na construção de novos de protótipos, de modo a desenvolver metodologias para o projeto mecânico e térmico do permutador de calor.

Fonte: Notícias UFSC. Texto: Eduardo Correia. Acesse a matéria: Laboratório da UFSC desenvolve tecnologia inédita no mundo para a Petrobras.