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3 FACULDADE DE ENGENHARIA ENGENHARIA MECÂNICA LUAN STODUTO DE SOUSA SIQUEIRA ELABORAÇÃO DE UM SISTEMA PARA TRANSPORTE DE ÁCIDO SULFÚRICO Catalão 2025 1 - INTRODUÇÃO O ácido sulfúrico (H₂SO₄) é, sem dúvida, um dos compostos químicos mais cruciais para a indústria moderna, sendo frequentemente chamado de "o sangue da indústria". Sua onipresença e versatilidade o tornam um insumo fundamental em uma vasta gama de setores. Na indústria de fertilizantes, por exemplo, é indispensável para a produção de fosfatos e sulfatos, que nutrem culturas agrícolas globalmente. No setor petroquímico, atua como catalisador em processos de alquilação e como agente de purificação. A metalurgia emprega O H2SO4 no tratamento de superfícies, decapagem de aços e na recuperação de metais. Além disso, é vital na fabricação de detergentes, papel, baterias, fibras têxteis, produtos farmacêuticos e no tratamento de água. Seu transporte e armazenamento são operações que exigem um conhecimento aprofundado da química da corrosão e das propriedades dos materiais. Devido à sua alta corrosividade, especialmente em concentrações e temperaturas específicas, a seleção do material correto é uma das decisões mais críticas em qualquer projeto que envolva este composto. A complexidade não reside apenas em encontrar um material "resistente", mas sim em identificar aquele que oferece o melhor equilíbrio entre resistência, segurança, durabilidade e custo-benefício para as condições de operação específicas. Ele pode ser transportado por meio tubulações fixas para grandes volumes e distâncias dentro de uma unidade, ou por caminhões- tanque, vagões-tanque e embarcações marítimas para transporte de grandes volumes a longas distâncias. Para volumes menores, usam-se bombonas e IBCs. Outro fator importante do ácido sulfúrico, é a sua alta corrosividade que varia significativamente com a concentração e a temperatura, sendo um fator-chave na escolha dos materiais. Um material que é excelente para uma concentração pode ser rapidamente corroído em outra, e a temperatura pode acelerar a taxa de corrosão. A complexidade da seleção se dá porque não existe um material universal para uso com H2SO4, de forma que, cada opção apresenta vantagens e desvantagens. A complexidade da seleção de materiais para H₂SO₄ reside, portanto, na necessidade de um profundo conhecimento das curvas de corrosão (temperatura x concentração), das condições operacionais específicas (pureza do ácido, velocidade de fluxo), das propriedades mecânicas do material e de uma análise criteriosa de custo total de propriedade (TCO), que inclui não apenas o custo inicial, mas também os custos de instalação, manutenção, reparo e o impacto de eventuais falhas. Torna-se importante levantar aqui que, o contato com a pele, olhos ou mucosas pode causar queimaduras químicas severas e permanentes e seus vapores são irritantes e a inalação pode levar a problemas respiratórios graves. Dada a criticidade do ácido sulfúrico e a complexidade de seu manuseio, o projeto de uma planta de transporte deve considerar meticulosamente cada um desses desafios. O objetivo é garantir não apenas a funcionalidade e eficiência, mas, acima de tudo, a segurança das operações e a proteção do meio ambiente. 2 – DESENVOLVIMENTO TEÓRICO 2.1 – Propriedades do Ácido Sulfúrico O ácido sulfúrico a 98% é um líquido incolor, límpido e inodoro em condições normais, com uma consistência ligeiramente oleosa, o que lhe rendeu o antigo nome de "óleo de vitríolo". Sua massa molar é de 98,08 g/mol, e sua densidade é de aproximadamente 1,84 g/cm³ a 20°C, mantendo-se em torno de 1,83-1,84 g/cm³ a 35°C, o que o torna quase duas vezes mais denso que a água. Em relação à viscosidade, o ácido sulfúrico 98% é um líquido viscoso, com sua viscosidade dinâmica diminuindo com o aumento da temperatura. A 20°C, está em torno de 25- 28 mPa·s, caindo para aproximadamente 15.7 mPa·s a 30°C. Para 35°C, podemos estimar uma viscosidade na faixa de 13-14 mPa·s. O ponto de congelamento do ácido sulfúrico 98% é relativamente baixo, sendo de 10,3 °C, por outro lado, o ponto de ebulição é bastante elevado, em torno de 290 °C a 340 °C ao nível do mar. O ácido sulfúrico a 98% é extremamente corrosivo, entretanto, em aços carbono e com concentrações muito altas (acima de 93%) e temperaturas moderadas (até ~50°C) ele forma uma fina camada protetora de sulfato de ferro. Além disso, o ácido possui forte afinidade pela água, em uma reação exotérmica ao ser misturado. 2.2 - Princípios de Máquinas de Fluxo e Deslocamento No estudo das Máquinas de Fluxo e Deslocamento, adentramos um campo fundamental da engenharia que aborda como a energia é transferida para um fluido em movimento, ou de um fluido em movimento para uma máquina. Basicamente, essas máquinas são dispositivos projetados para aumentar (como bombas e compressores) ou extrair (como turbinas) energia de um fluido, permitindo seu transporte, pressurização ou geração de trabalho. Elas são classificadas em duas categorias principais, cada uma com princípios de operação distintos: as Máquinas de Fluxo (ou turbo-máquinas) e as Máquinas de Deslocamento Positivo (ou volumétricas). As Máquinas de Fluxo, como as bombas centrífugas e axiais, operam com um fluxo contínuo do fluido através de seus componentes. Nelas, a transferência de energia ocorre principalmente por meio de um efeito dinâmico entre o rotor giratório e o fluido. Em uma bomba centrífuga, por exemplo, o fluido entra pelo centro do rotor (impulsor) e é acelerado pelas pás para fora, devido à força centrífuga. Essa aceleração aumenta a energia cinética do fluido, que é então convertida em energia de pressão na carcaça da bomba (voluta ou difusor). Uma característica importante dessas máquinas é que, se o fluxo for bloqueado na saída, o fluido pode continuar a se mover dentro da bomba, gerando apenas um aumento de pressão limitado, sem causar danos catastróficos imediatos ao equipamento, mas sim recirculando. Elas são ideais para grandes vazões e elevações moderadas de pressão. Por outro lado, as Máquinas de Deslocamento Positivo, como as bombas de diafragma, pistão, engrenagens e lóbulos, funcionam capturando um volume fixo de fluido em um espaço confinado e, em seguida, deslocando-o mecanicamente para a saída do sistema. Nessas máquinas, o fluido é isolado momentaneamente do resto do sistema. A transferência de energia ocorre por meio de variações volumétricas, forçando o fluido a se mover. Uma característica marcante é que a vazão é praticamente constante para uma dada rotação, independentemente da pressão de descarga. Isso significa que elas podem gerar altíssimas pressões, e o bloqueio do fluxo na saída pode levar a danos severos ou até à ruptura da tubulação se não houver dispositivos de segurança, como válvulas de alívio. São mais indicadas para vazões menores a moderadas, altas pressões, fluidos viscosos ou quando a dosagem precisa é fundamental. No contexto de um sistema de transporte, a Altura Manométrica é um conceito chave. Ela representa a energia total que uma bomba deve fornecer ao fluido para movê-lo de um ponto a outro. Essa altura inclui a diferença de elevação entre os níveis dos reservatórios (altura estática), as perdas de energia devido ao atrito do fluido com as paredes da tubulação e os acessórios (perdas de carga por atrito e localizadas), e a diferença de pressão entre os reservatórios de sucção e descarga. Calcular a altura manométrica total do sistema é essencial para selecionar a bomba correta. Outro conceito importante aqui, especialmente para bombas centrífugas, é o NPSH (Net Positive Suction Head), ou Carga Líquida Positiva de Sucção. O NPSH se refere à energia de pressão disponível no lado da sucção da bomba para evitar a cavitação. A cavitação ocorrequando a pressão no fluido cai abaixo de sua pressão de vapor em algum ponto dentro da bomba (geralmente no olho do rotor), formando bolhas de vapor. Essas bolhas colapsam violentamente ao entrar em áreas de maior pressão, causando ruído, vibração, erosão do material da bomba e eventual falha do equipamento. Para um funcionamento seguro e eficiente, o NPSH disponível (da instalação) deve ser sempre maior que o NPSH requerido (pela bomba). 2.3 – Fundamentos de Fenômenos de Transporte Aplicados Os Fundamentos de Fenômenos de Transporte são essenciais para o projeto de sistemas de transporte de fluidos, especialmente quando lidamos com substâncias como o ácido sulfúrico. Eles nos permitem entender como a quantidade de movimento, a energia e a massa são transferidas, impactando diretamente o dimensionamento e a segurança das tubulações. No que tange à velocidade máxima de transporte do ácido sulfúrico e ao diâmetro do tubo de transporte, esses dois parâmetros estão intrinsecamente ligados e são cruciais para a integridade do sistema. A velocidade do fluido dentro da tubulação não pode ser arbitrária; ela deve ser cuidadosamente controlada para evitar problemas graves. Um dos principais fatores limitantes para a velocidade é a corrosão-erosão. O ácido sulfúrico, mesmo em altas concentrações, pode ter seu comportamento corrosivo exacerbado por velocidades elevadas. Em fluxos de alta velocidade, especialmente em regimes turbulentos (onde o número de Reynolds é alto), a camada protetora que se forma na superfície de materiais como o aço carbono (a camada passiva de sulfato de ferro) pode ser removida ou danificada. Isso expõe continuamente o material "nu" ao ataque químico do ácido, acelerando drasticamente a taxa de corrosão. Além disso, se houver qualquer partícula sólida em suspensão no ácido, a alta velocidade amplifica o efeito de erosão mecânica, que, combinado com a corrosão química, resulta em um desgaste muito mais rápido e severo da tubulação e dos componentes internos da bomba. Portanto, a velocidade deve ser mantida abaixo de um limite crítico para preservar a integridade do material. A escolha do diâmetro do tubo é uma consequência direta da vazão desejada e da velocidade máxima permitida. Para uma dada vazão volumétrica, um diâmetro menor resultará em uma velocidade de fluxo maior, e vice-versa. Se a vazão é alta e o diâmetro do tubo é muito pequeno, a velocidade do fluido será excessiva, aumentando as perdas de carga por atrito e, mais criticamente, elevando o risco de corrosão-erosão. Por outro lado, um diâmetro excessivamente grande pode resultar em velocidades muito baixas, o que, embora reduza as perdas de carga e o risco de erosão, pode levar a um acúmulo de sedimentos (se houver impurezas) ou a um custo de capital desnecessariamente alto para a tubulação. O objetivo é encontrar um equilíbrio ótimo: um diâmetro de tubo que permita uma velocidade de fluxo que seja alta o suficiente para ser eficiente (evitando sedimentação e mantendo o custo razoável), mas baixa o suficiente para mitigar os efeitos de corrosão-erosão e manter as perdas de carga dentro de limites aceitáveis. Para o ácido sulfúrico, que é um fluido viscoso, a determinação do regime de fluxo (laminar ou turbulento) através do número de Reynolds é fundamental, pois as perdas de carga são calculadas de forma diferente para cada regime. Em geral, busca-se operar em velocidades que garantam um fluxo turbulento para evitar sedimentação, mas sem ultrapassar os limites de velocidade recomendados para o material específico da tubulação, a fim de controlar a corrosão-erosão e garantir a longevidade do sistema. 4 – METODOLOGIA 4.1 Premissas de Projeto As seguintes premissas são a base para todas as decisões de engenharia e dimensionamento subsequentes: Fluido: Ácido Sulfúrico (H₂SO₄) Concentração do ácido: 98% (m/m) Temperatura de operação: 35°C a 50°C Vazão nominal desejada: Máximo de 30 ton/h (equivalente a ~4,54 m³/h) Origem/Destino: Transferência entre um tanque de armazenamento principal (T-01) de 50.000 L e dois tanques de processo (T-02 e T-03) de 20.000 L cada. Comprimento total da tubulação (estimado): 260 metros (considerando trechos retos, curvas e desníveis). Critérios de segurança aplicáveis: O projeto deve seguir as diretrizes da ABNT NBR 14725 para rotulagem e manuseio, e as recomendações da NR-13 (Caldeiras, Vasos de Pressão, Tubulações e Tanques Metálicos de Armazenamento) e NR-26 (Sinalização de Segurança). O transporte e armazenamento devem atender às regulamentações da ANTT. 4.2 Seleção de Materiais A seleção de materiais é a etapa mais crítica para garantir a segurança e a longevidade do sistema. A escolha se baseia na compatibilidade química, na faixa de temperatura, na viabilidade econômica e na segurança operacional. Embora o aço carbono seja uma opção de baixo custo, ele só é resistente ao H₂SO₄ 98% em temperaturas baixas (abaixo de 40°C) e baixas velocidades de fluxo, devido à formação de uma camada apassivante de sulfato de ferro. Na faixa de 35-50°C e com o fluxo da bomba, o risco de corrosão-erosão é elevado, tornando-o inadequado para tubulações sem revestimento. Já para tanques de armazenamento, onde o fluxo é praticamente nulo, o aço carbono com revestimento interno (borracha, polímeros fluorados como PTFE ou tijolos antiácidos) é uma solução técnica e economicamente viável. Enquanto isso, o aço inoxidável 316L possui boa resistência ao H₂SO₄ 98% na faixa de temperatura do projeto. Sua adição de molibdênio confere superior resistência à corrosão por pites em comparação com o aço 304. É uma excelente opção para tubulações e acessórios, oferecendo um bom equilíbrio entre custo, resistência mecânica e facilidade de fabricação. Enquanto isso, ligas de níquel (ex: Hastelloy C-276) oferecem resistência química superior em uma gama muito mais ampla de concentrações e temperaturas. No entanto, seu custo é significativamente mais elevado, sendo geralmente especificadas para condições mais severas (temperaturas > 60°C, concentrações variáveis ou presença de contaminantes) que não se aplicam a este projeto. Já o CPVC (Cloreto de Polivinila Clorado) possui boa resistência química ao H₂SO₄ 98% em temperaturas mais baixas, mas sua recomendação na faixa de 35-50°C pode ser limítrofe e depende do fabricante. Apresenta menor resistência mecânica e a impactos em comparação com o aço, exigindo mais suportes na tubulação e cuidados na instalação. E por fim, temos o PTFE (Politetrafluoretileno), que exibe excepcional resistência química ao H₂SO₄ em todas as concentrações e na faixa de temperatura do projeto. É frequentemente usado como revestimento para bombas, válvulas e tubulações de aço carbono, combinando a resistência química do polímero com a robustez mecânica do metal. 4.2.1 Matriz de Decisão e Escolha Final Dessa forma, vamos utilizar o aço inoxidável 316L nas tubulações e válvulas, tendo em vista que, ele oferece a melhor combinação de resistência química comprovada para as condições do projeto, robustez mecânica, segurança e um custo-benefício superior às ligas de níquel. Já os tanques de armazenamento (T-01, T-02, T-03) serão feitos em aço carbono com revestimento interno de borracha antiácida ou PTFE. Esta é a solução padrão da indústria para armazenamento estático de H₂SO₄ concentrado, oferecendo segurança e durabilidade a um custo razoável. Por fim, a bomba será centrífuga, e de acionamento magnético com carcaça em Aço Inox 316L ou revestida em PTFE/PVDF. O acionamento magnético elimina a necessidade de selo mecânico, que é um ponto crítico de falha e vazamento em serviços com fluidos corrosivos. Figura 1 – Matriz de decisão de escolha do material da tubulação 4.3 Dimensionamento de Componentes 4.3.1 Tubulação (Diâmetro e Perda de Carga) Em primeiro lugar, torna-se importante entender a velocidademáxima de trabalho de um fluido, para assim realizar o cálculo do diâmetro máximo da tubulação, dessa forma utilizaremos como velocidade máxima, para aço inox 316L em serviço com H₂SO₄ 98%, para minimizar a corrosão-erosão, um valor inferior a 1.5 m/s. Em seguida, vamos calcular a vazão em metros por segundo, assim a vazão solicitada foi de 30 ton/h, considerando que a densidade utilizada do ácido sulfúrico é de 1830 kg/m³, a vazão volumétrica calculada foi de 16,39 m³/h, ou 0,00455 m³/s. Dessa forma, obtemos os gráficos abaixo, sendo o primeiro para o diâmetro da tubulação em polegadas antes da bifurcação, e o segundo para a divisão após a bifurcação. Gráfico 1 -Relação da velocidade com o diâmetro da tubulação antes da bifurcação Diâmetro Tubo (in) Area do Tubo (in2) Velocidade (m/s) Vazão 1 0,786 8,99 0,005 1,25 1,227 5,75 1,5 1,767 3,99 2 3,142 2,25 2,5 4,910 1,44 3 7,070 1,00 4 12,568 0,56 5 19,638 0,36 Gráfico 2 -Relação da velocidade com o diâmetro da tubulação após da bifurcação Diâmetro Tubo (in) Area do Tubo (in2) Velocidade (m/s) Vazão 1 0,786 4,49 0,002 1,25 1,227 2,88 1,5 1,767 2,00 2 3,142 1,12 2,5 4,910 0,72 3 7,070 0,50 4 12,568 0,28 5 19,638 0,18 Agora, vamos continuar com os cálculos das perdas de carga, e do diâmetro equivalente, dessa forma, a tubulação possui, dois desníveis de 15 metros, um cotovelo de 90 de 2,5 polegadas, 6 cotovelos de 90 de 2 polegadas, 1 cotovelo de 45 de 2 polegadas, 4 válvulas globo de 2 polegadas, e por fim, 1 válvula globo de 2,5 polegadas. Tendo sido feito o cálculo do diâmetro após a bifurcação, obtemos que o diâmetro da linha menor teria que ser de 1,73 polegadas, assim, como não existe esse dimensionamento comercial, optamos por usar 2 polegadas. Realizando os cálculos, vamos obter que a perda de carga é de 14,44 metros, e que o comprimento equivalente, para uma tubulação de 2,5 polegadas, é de 240,37 metros. 4.3.2 Curva do Sistema Em primeiro lugar, devemos encontrar a viscosidade dinâmica, a viscosidade cinemática, o número de Reynolds, o fator de atrito e a rugosidade relativa. Com base em alguns catálogos, encontramos uma rugosidade de 0,2mm, dessa forma, a rugosidade relativa da tubulação de 2,5 polegadas é de 0,00319, e da tubulação de 2 polegadas é 0,00381. A viscosidade dinâmica do ácido sulfúrico é de 14 mPa·s, e a viscosidade cinemática calculada é de 7,65×10−6m2/s. O número de Reynolds calculado foi de 12140 para a seção de 2,5 polegadas, e 7212 para a seção de 2 polegadas, em ambos os casos, resultou em um escoamento turbulento. Utilizando o Diagrama de Moody, encontramos que o fator de atrito é de aproximadamente 0,0384. Após feitas as contas, foi gerada a curva do sistema, em que, é uma representação gráfica que mostra a altura total (energia) que a bomba precisa fornecer para transportar o fluido em diferentes vazões. É uma ferramenta fundamental para a seleção da bomba correta, pois o ponto de operação ideal é o ponto de interseção entre a curva do sistema e a curva de desempenho da bomba. O cálculo da curva do sistema é baseado em duas componentes principais da altura total: a altura estática e a altura dinâmica. A altura estática, corresponde à elevação de 15 metros, é um valor fixo e independente da vazão. Ela é a energia mínima necessária para levantar o fluido até o ponto mais alto do sistema. A altura dinâmica, por outro lado, é a energia necessária para superar todas as perdas de carga causadas pelo atrito nas tubulações e pela resistência de acessórios como válvulas, cotovelos e a bifurcação. Essa altura é diretamente proporcional ao quadrado da vazão, pois, à medida que a velocidade do fluido aumenta, as perdas de energia por atrito também aumentam de forma significativa. Para construir a curva do sistema, primeiro calculamos a altura dinâmica para a vazão nominal de 0,00455 m³/s, que foi de 14,44 metros. A partir desse ponto, determinamos um coeficiente de resistência do sistema, que nos permite calcular a altura dinâmica para qualquer outra vazão. Com esse coeficiente, a equação da sua curva do sistema é: H total = 15 + 697.96 ⋅ Q2 A representação gráfica dessa equação é uma parábola que começa na altura estática de 15 metros, indicando que, mesmo sem fluxo, a bomba deve ser capaz de vencer essa altura. À medida que a vazão aumenta, a altura total necessária sobe rapidamente, demonstrando o aumento das perdas de carga dinâmicas. O ponto de projeto ideal para a seleção da bomba é o ponto onde a curva do sistema cruza a curva de desempenho da bomba (a "oferta" de energia da bomba). No caso, o ponto de projeto está em 0,00455 m³/s, com uma altura total de 29,44 metros. Gráfico 3 – Curva do sistema 4.3.3 Bomba (Altura Manométrica e Potência) Para selecionar a bomba ideal para o projeto, a curva de desempenho do equipamento, fornecida pelo fabricante, deve ser comparada com a curva do sistema. A curva do sistema representa a energia necessária para transportar o ácido sulfúrico na tubulação, enquanto a curva de desempenho da bomba mostra a energia que ela é capaz de fornecer em diferentes vazões. O ponto de operação ideal é a intersecção dessas duas curvas. Assim, a vazão nominal de 30 ton/h, que é de 0,00455 m³/s, equivale a aproximadamente 273 litros por minuto. Portanto, a bomba selecionada para operar de forma eficiente próxima a essa vazão, garantindo que a altura manométrica que ela fornece seja a mesma que a exigida pelo sistema, foi a bomba MDM- 2158, da IWAKI, demonstrada pela figura abaixo, que é feita em aço, e possui revestimento de PTFE. Os gráficos que mostram a curva de desempenho da bomba estão anexados ao final do trabalho. Cabe aqui ressaltar que, o NPSH requerido pela bomba é de aproximadamente 4m, enquanto o NPSH disponível é de pouco mais de 17m. Cabe aqui relembrar que, na sucção, como o comprimento é pequeno, e como será trabalhado com uma velocidade mais baixa, a perda de carga pode ser considerada desprezível. Outro dado importante é a potência da bomba, que varia de caso para caso, a depender do líquido escoado. Dessa forma, a potência da bomba, considerando uma eficiência de 35%, vista pela curva da bomba, calculada foi de aproximadamente 25,2 KW, ou aproximadamente 33 HP. Figura 2 – Bomba MDM-2158 IWAKI Fonte: https://iwakibrasil.com/products/mdm-series/ 4.3.4 Tanques O dimensionamento e a geometria dos tanques de armazenamento são aspectos cruciais do projeto, visando a eficiência e, principalmente, a segurança na operação com ácido sulfúrico. Para o projeto em questão, a escolha recaiu sobre tanques verticais com fundo abaulado. Essa geometria de fundo, em particular, é ideal, pois facilita a drenagem completa do fluido, minimizando o acúmulo de resíduos e simplificando os processos de manutenção e limpeza. Os volumes nominais de 50m³ para o tanque principal (T-01) e 20m³ para os tanques de processo (T-02 e T-03) foram definidos para atender as premissas de projeto estabelecidas. Além do volume e da geometria, o projeto desses tanques deve estar em total conformidade com a norma regulamentadora brasileira NR-13, que estabelece os requisitos mínimos para a gestão da integridade de tanques metálicos de armazenamento. Essa conformidade é vital para garantir a segurança estrutural e operacional do sistema. De acordo com a norma e com as boas práticas de engenharia, os tanques devem ser projetados com uma série de componentes essenciais, incluindo bocais de inspeção para o monitoramento interno da condição do material, respiros para equalizar a pressão durante o enchimento e esvaziamento, drenos para a remoção segura do conteúdo, e conexões adequadas para as linhas de entrada, saída e instrumentação, como sensores de nível e temperatura. A implementação cuidadosa de todos esses elementos assegura uma operação segura, confiável e em conformidadecom as regulamentações vigentes. Figura 3 – Exemplo de tanque para armazenamento de ácido sulfúrico Fonte: https://www.embapetro.com.br/ 4.4 Critérios de Sensoriamento e Segurança 4.4.1 Sensores A instrumentação é vital para a operação segura e o controle do processo, de forma que, os parâmetros escolhidos para serem monitorados são, vazão, pressão e nível. Para vazão, será utilizado um medidor de vazão magnético com revestimento em PTFE, de forma que, ele mede a tensão induzida pelo fluido condutor ao passar por um campo magnético, sendo o ideal por não ter partes móveis ou obstruções, evitando desgaste e perda de carga. Já para a pressão, será utilizado um transmissor de pressão com diafragma em Tântalo ou revestido em PTFE, instalado diretamente na linha de descarga da bomba. E por fim, para o nível, será utilizado um sensor de nível tipo radar sem contato, que emite um pulso de micro- ondas que reflete na superfície do líquido. O tempo de retorno determina o nível. É a escolha mais segura por não ter contato com o ácido, eliminando riscos de corrosão e falha do sensor. 4.4.2 Lógica de Intertravamento e Alarmes Em sistemas de transporte de fluidos corrosivos como o ácido sulfúrico, a segurança é garantida por meio de uma automação inteligente e intertravamentos críticos. O monitoramento contínuo de parâmetros operacionais é essencial para prevenir acidentes e proteger os equipamentos. Por exemplo, sensores de nível nos tanques de armazenamento são vitais, para o tanque de destino, um alarme de nível alto (HH) é ativado, e um intertravamento desliga automaticamente a bomba para evitar transbordamento, o que poderia causar um grave derramamento com riscos ambientais e de segurança, da mesma forma, no tanque de origem, um alarme de nível baixo (LL) é acionado, e um intertravamento desliga a bomba para evitar que ela opere a seco. Esse último ponto é crucial para a proteção da bomba, pois o funcionamento sem fluido pode levar à cavitação e danos irreparáveis ao equipamento. A monitoração de pressão e vazão também é de grande importância para a segurança do sistema, de forma que um sensor de pressão na linha de descarga da bomba, por exemplo, é configurado para disparar um alarme de pressão alta (PH) e desligar a bomba caso seja detectado um bloqueio na tubulação. Esse intertravamento previne danos à bomba e à tubulação, que poderiam ser causados por um aumento excessivo de pressão. Além disso, um alarme de vazão baixa (FL) é acionado quando a bomba está ligada, indicando uma possível cavitação ou um bloqueio na linha de sucção. Juntos, esses sistemas de sensoriamento e intertravamento asseguram que a operação seja eficiente e, acima de tudo, segura. 5 – PROJETO DETALHADO 5.1 Fluxograma de Processo (PFD) O Fluxograma de Processo (PFD) é uma representação esquemática simplificada, mas vital, do sistema de transporte de ácido sulfúrico. Seu objetivo principal é ilustrar os equipamentos primários e a direção do fluxo do fluido, fornecendo uma visão geral clara e concisa da operação. Neste projeto, o PFD mostrará os três tanques de armazenamento — o tanque de origem (T-01) com sua capacidade de 50.000 L, e os dois tanques de processo (T-02 e T-03), cada um com 20.000 L, a bomba, componente central do sistema, será representada conectando o tanque de origem aos dois tanques de destino, ilustrando como o ácido sulfúrico é transferido entre eles. Além dos tanques e da bomba, o PFD incluirá as linhas principais de interligação, indicando a direção do fluxo do ácido, destacando o ponto de bifurcação, onde a tubulação de 2,5 polegadas se divide em duas linhas de 2 polegadas para os tanques T-02 e T-03. Embora simplificado, o PFD é a base para o desenvolvimento de diagramas mais detalhados, como o de Tubulação e Instrumentação (P&ID), garantindo que todos os fluxos e equipamentos primários sejam corretamente identificados desde as fases iniciais do projeto. Em essência, o PFD serve como um mapa de alto nível que comunica rapidamente a lógica do processo de transporte de ácido sulfúrico. Ele é uma ferramenta de comunicação indispensável para engenheiros, operadores e gestores, permitindo que todos compreendam a sequência de operações e as interconexões dos equipamentos sem se aprofundarem em detalhes técnicos minuciosos, como o tipo de válvula ou instrumentação. Isso garante uma compreensão uniforme do projeto e facilita discussões sobre a estratégia de operação e possíveis otimizações. 5.2 Análise de Risco Preliminar Os principais riscos apresentados pelo projeto são o transbordamento do tanque, causando grande vazamento com alto risco ambiental e de segurança, que pode ser resolvido com um sensor de nível com alarme (LAH) e intertravamento para desligar a bomba (LSHH), juntamente com uma bacia de contenção dimensionada para 110% do volume do tanque. 6. CONSIDERAÇÕES DE SEGURANÇA, AMBIENTAIS E OPERACIONAIS 6.1. Segurança Ocupacional No manuseio do ácido sulfúrico (H₂SO₄) a 98%, a segurança ocupacional é uma prioridade absoluta, exigindo a adoção de medidas rigorosas para proteger os trabalhadores. O uso de Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) é mandatório, incluindo a proteção facial com um protetor facial completo usado sobre óculos de ampla visão, bem como o uso de máscara com filtro para vapores ácidos. Para o corpo, são necessárias roupas ou aventais antiácidos completos, preferencialmente de PVC ou material equivalente, para evitar o contato direto com o produto. As mãos e os pés devem ser protegidos com luvas e botas de segurança, respectivamente, feitas de borracha butílica ou PVC. Além dos EPIs, planos de emergência detalhados são indispensáveis, devendo existir procedimentos claros e bem definidos para casos de vazamentos, contato do ácido com a pele ou olhos e inalação de vapores. É obrigatório que chuveiros de emergência e lava-olhos estejam estrategicamente posicionados, garantindo que qualquer ponto de manuseio esteja a no máximo 10 segundos de distância desses equipamentos de segurança. E por fim, a sinalização de segurança complementa essas medidas. Toda a área de trabalho, incluindo tanques e tubulações, deve ser sinalizada de forma clara e visível, incluindo os pictogramas de perigo para substâncias corrosivas e informações do produto, seguindo as diretrizes das normas ABNT NBR 14725 e NR-26. A combinação de EPIs adequados, planos de emergência rigorosos e sinalização clara cria um ambiente de trabalho seguro e minimiza os riscos associados ao manuseio do ácido sulfúrico. 6.2. Proteção Ambiental A proteção ambiental é um pilar fundamental no projeto de qualquer sistema que envolva o transporte de produtos químicos perigosos, como o ácido sulfúrico. Para mitigar o risco de contaminação e danos ao meio ambiente, medidas rigorosas de contenção de derramamentos e tratamento de efluentes devem ser implementadas. Uma das principais exigências é que todos os tanques e a área da bomba sejam cercados por diques de contenção impermeáveis. Esses diques devem ser revestidos com material antiácido e ter capacidade para conter no mínimo 110% do volume do maior tanque, ou o volume total do produto que pode ser transferido em caso de falha. Além de prevenir a dispersão de um derramamento, é crucial ter um plano para o tratamento adequado dos resíduos, de forma que qualquer vazamento de ácido ou a água utilizada em lavagens que possa ser contaminada deve ser coletada e enviada para uma estação de tratamento de efluentes. O objetivo é que esses efluentes sejam neutralizados, tipicamente com uma base como soda cáustica ou cal, antes de serem descartados, garantindo que o processo esteja em total conformidade com a legislação ambiental vigente. Essas ações de prevenção e remediação são essenciais para assegurar uma operação segura e ambientalmente responsável. 6.3. Operação e Manutenção Paragarantir a segurança e a longevidade do sistema de transporte de ácido sulfúrico, os procedimentos de operação e manutenção devem ser minuciosamente planejados e seguidos. Inicialmente, é fundamental desenvolver Procedimentos Operacionais Padrão (POPs) para todas as atividades críticas. Esses POPs devem cobrir desde as rotinas de partida e parada do sistema até os procedimentos de transferência do produto e o protocolo a ser seguido em emergências. A existência de POPs detalhados assegura que todas as operações sejam realizadas de maneira consistente e segura por qualquer membro da equipe, minimizando o risco de falhas humanas. Além da operação diária, um plano de manutenção preventiva é crucial para a integridade contínua do sistema. Esse plano deve incluir a inspeção regular de tanques e tubulações, com a medição periódica de espessura por ultrassom para monitorar a taxa de corrosão. A calibração de instrumentos também é essencial, garantindo a verificação regular de todos os sensores de nível, pressão e vazão para manter a confiabilidade do sistema de controle. Por fim, a inspeção da bomba é um ponto-chave, com a análise de vibração e a verificação do estado do motor e do acoplamento magnético para prevenir falhas. ANEXOS IF20530.E 11/13 5 BOYNTON ROAD HOPPING BROOK PARK HOLLISTON, MA 01746-1446 USA TEL: 508-429-1440 FAX: 508-429-1386 WEBSITE: WWW.IWAKIAMERICA.COM 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 50 100 150 200 250 300 350 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 M in im u m R e c o m m e n d e d F lo w 100 80 60 40 20 (m) (FT) TDH 10 20 30 40 Flow GPM LPM 9 6 3 (FT) (m) NPSHr 20% 8.86" 30% 40% 45% 35% 20HP 8.50" 8.00" 7.50" 7.00" 6.30" 10HP 15HP 7.5HP 45% MDM-2158 25HP Dimensions (inches) and Specifications Note: Will vary by motor manufacturer Part Material ECF EKK PKK 1 Front casing CFRETFE (carbon fiber reinforced ETFE) PFA 2 Containment shell 3 Impeller 4 Inner magnet assy 5 Bearing High density carbon SiC 6 Shaft High purity alumina ceramic 7 Front outboard thrust collar 8 Front inboard thrust collar PTFE 9 Rear inboard thrust collar High purity alumina ceramic 10 Rear outboard thrust collar PTFE (filler charged) PTFE 11 Gasket PTFE 12 Support Kevlar® A AC(3) B(3) D 2E1 2F(4) G H1(5) H2 H3(4) HC(3) O P Q(4) X Y 11.02 10.56 20.27 7.00 8.66 9..50/11.00 0.70 0.55 3/8- 16UNC 0.52 36.50 14.09 3.58 14.77 7.09 3.15 HP/Frame Connection Sizes Min Flow/Max Head Standard Capacity Max Capacity Pump Weight* K L C M 25/284TSC 2 x 1.5 13/329 125 160 165 6.50 3.86 5.51 3.15 Exceeds ANSI Performance standards Simple, rugged, modular design Dual back pull-out Non-contact Bearing System allows dry run operation (CF models only) 1 11 4 2 10 9 8 7 6 5 3 12 OUT IN Q (4)2F (4) B (3) AC (3) H2 P 2E1 A D X O L K M C Y HC (3) G H1 (5) 0.20" *Pump end only. Does not include motor. http://www.iwakiamerica.com/ NOTES AND REFERENCES: (1) ALL DIMENSIONS IN INCHES. ALL TOLERENCES ±.125", CONSULT IWAKI AMERICA FOR MORE DETAILS. (2) BOLT HOLE LOCATIONS OF SUCTION AND DISHCARGE FLANGES CONFORM TO ANSI B16.5 150 LB STANDARD. THE 1.5" AND 2" FLANGE BOLT HOLES HAVE 1/2" -13 AND 5/8"-11 UNC THREADS RESPECTIVLY. (3) DIMENSION MAY VARY BASED ON MOTOR MANUFACTURER. (4) NEMA MG 1-1993, PART 4 USED FOR REFERENCE. (5) SLOTS ARE OPEN ENDED TO REAR OF FRAME. 6 DRAWN PER 52B402902 (MDM2158_KKF25A-_2) PUMP FLANGES (2) SUCTION DIMENSIONS 6.50" K L C 3.86" 5.51" M 3.15"2" DISCHARGE 1 1/2"MDM-2158 2E1 8.66" 36.50" PUMP DIMENSIONS (1) 7.00" D HC (3) 3/8"-16 UNC H2 3.58"9.50"/11.00" Q (4)PH1 (5) 0.55" XO 7.09"14.09" Y 3.15" CFRETFE OR PFA W/SIC 5 Boynton Rd. Hopping Brook Park Holliston, MA 01746 www.IwakiAmerica.com (508) 429-1440 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 A B D C H G F E P O N M L K J I S R Q IF20514 B EDT 12 07 04 1 IF 20514 B A 11.02" 2F (4) 14.77" MDM-2158 (25 HP) Dimensional Drawing CJC G 0.70" MODEL HP/ FRAME AC (3) 10.56" B (3) 20.27" 25/284TSC H3 (4) 0.52" OUT IN CM4107T IWAKI Q (4)2F (4) B (3) AC (3) H2 P 2E1 A D X OL K M C Y HC (3) G H1 (5) 0.20" 165 LB 5 BOYNTON ROAD HOPPING BROOK PARK HOLLISTON, MA 01746-1446 USA TEL: 508-429-1440 FAX: 508-429-1386 WEBSITE: WWW.IWAKIAMERICA.COM 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 50 100 150 200 250 300 350 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 MDM-2158 Performance based on water at 70°F (21°C). Min. Impeller Dia. 6.30" Suction: 2" ANSI 150LBMax. Impeller Dia. 8.86" Approved: Ref: IP20518 Discharge: 1.5" ANSI 150LB Curve No. IALT-00259.C RPM: 3500 Date: 4/3/2018 M in im u m R e c o m m e n d e d F lo w 100 80 60 40 20 (m) (FT) TDH 150 300 450 600 Flow GPM LPM 9 6 3 (FT) (m) NPSHr 20% 8.86" 30% 40% 45% 35% 20HP 8.50" 8.00" 7.50" 7.00" 6.30" 10HP 15HP 7.5H P 48% 50% 1 A 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 B C D E F A B C D E F Dept. Technical reference Created by Approved by Document type Document status Title DWG No. Rev. Date of issue Sheet 28/08/2025 CONCLUIDOESBOÇO DE PROJETO 27/08/2025 1/1 01Projeto Máquinas de Fluxo Luan Stoduto de Sousa SiqueiraFENG 60 80 10 14 18 25 15 2,5" Ø 2" Ø 2" Ø A B C D E E VALVULA DE EXPANSÃO D VALVULA SENSOR DE PRESSÃO SENSOR DE VAZÃO BOMBA C VALVULA VALVULA SENSOR DE VAZÃO SENSOR DE VAZÃO B VALVULA SENSOR DE PRESSÃO SENSOR DE VAZÃO A VALVULA SENSOR DE PRESSÃO SENSOR DE VAZÃO DESC ITEM 1 ITEM 2 ITEM 3 ITEM 4 MANUAL TÉCNICO Tabela de perda de carga em tubulações PVC FoFo PVC FoFo PVC FoFo PVC FoFo PVC FoFo PVC FoFo PVC FoFo PVC FoFo PVC FoFo 0,5 1,5 1,3 0,5 0,4 0,1 0,1 0,1 0,1 0,5 1,0 4,9 4,8 1,6 1,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,1 0,1 1,0 1,5 10,0 10,1 3,3 3,4 0,9 0,9 0,5 0,4 0,1 0,1 1,5 2,0 16,5 17,2 5,4 5,8 1,4 1,5 0,8 0,7 0,2 0,2 0,1 0,1 2,0 2,5 24,4 26,1 8,0 8,8 2,1 2,3 1,2 1,1 0,4 0,3 0,1 0,1 2,5 3,0 33,6 36,5 11,0 12,3 2,9 3,2 1,6 1,5 0,5 0,5 0,1 0,1 0,1 0,1 3,0 3,5 44,0 48,6 14,4 16,4 3,8 4,2 2,1 2,0 0,6 0,6 0,2 0,2 0,1 0,1 3,5 4,0 55,6 62,2 18,2 21,0 4,8 5,4 2,7 2,6 0,8 0,8 0,2 0,2 0,1 0,1 4,0 4,5 68,3 77,3 22,3 26,1 6,0 6,7 3,3 3,2 1,0 1,0 0,3 0,3 0,1 0,1 4,5 5,0 82,2 94,0 26,8 31,7 7,2 8,1 4,0 3,9 1,2 1,2 0,3 0,3 0,1 0,2 5,0 5,5 97,1 31,7 37,8 8,5 9,7 4,7 4,6 1,4 1,4 0,4 0,4 0,2 0,2 0,1 5,5 6,0 36,9 44,4 9,9 11,4 5,4 5,4 1,6 1,7 0,5 0,5 0,2 0,2 0,1 0,1 6,0 6,5 42,5 51,5 11,3 13,2 6,3 6,3 1,9 2,0 0,5 0,5 0,2 0,2 0,1 0,1 6,5 7,0 48,4 59,1 12,9 15,2 7,1 7,2 2,1 2,3 0,6 0,6 0,3 0,3 0,1 0,1 7,0 7,5 54,6 67,1 14,6 17,2 8,0 8,2 2,4 2,6 0,7 0,7 0,3 0,3 0,1 0,1 7,5 8,0 61,1 75,6 16,3 19,4 9,0 9,2 2,7 2,9 0,8 0,8 0,3 0,4 0,1 0,1 8,0 8,5 67,9 84,6 18,1 21,7 10,0 10,3 3,0 3,2 0,8 0,9 0,4 0,4 0,1 0,1 8,5 9,0 75,1 94,0 20,0 24,1 11,1 11,5 3,3 3,6 0,9 1,0 0,4 0,5 0,1 0,1 9,0 9,5 82,5 22,0 26,7 12,2 12,7 3,6 4,0 1,0 1,1 0,4 0,5 0,1 0,1 9,5 10 90,3 24,1 29,3 13,3 13,9 4,0 4,4 1,1 1,2 0,5 0,5 0,1 0,2 0,1 10 12 33,1 41,1 18,3 19,5 5,4 6,1 1,5 1,7 0,7 0,8 0,2 0,2 0,1 0,1 12 14 43,4 54,6 24,0 25,9 7,1 8,1 2,0 2,3 0,9 1,0 0,2 0,3 0,1 0,1 14 16 54,8 69,9 30,3 33,2 9,0 10,4 2,5 2,9 1,1 1,3 0,3 0,4 0,1 0,1 16 18 67,4 87,0 37,2 41,3 11,1 12,9 3,1 3,6 1,4 1,6 0,4 0,4 0,1 0,2 18 20 81,0 44,8 50,2 13,3 15,7 3,7 4,4 1,6 2,0 0,5 0,5 0,2 0,2 20 25 66,2 75,8 19,7 23,7 5,5 6,6 2,4 3,0 0,7 0,8 0,2 0,3 25 30 91,1 27,1 33,3 7,6 9,3 3,3 4,2 0,9 1,2 0,3 0,4 30 35 35,5 44,3 10,0 12,4 4,4 5,6 1,2 1,5 0,4 0,6 35 40 44,8 56,7 12,6 15,8 5,5 7,1 1,5 2,0 0,5 0,740 45 55,1 70,4 15,5 19,7 6,8 8,9 1,9 2,4 0,7 0,9 45 50 66,2 85,6 18,6 23,9 8,1 10,8 2,3 3,0 0,8 1,1 50 55 78,2 22,0 28,5 9,6 12,9 2,7 3,5 0,9 1,3 55 60 91,1 25,6 33,5 11,2 15,1 3,1 4,2 1,1 1,5 60 65 29,5 38,9 12,9 17,5 3,6 4,8 1,3 1,7 65 70 33,5 44,6 14,6 20,1 4,1 5,5 1,4 2,0 70 75 37,8 50,7 16,5 22,8 4,6 6,3 1,6 2,3 75 80 42,4 57,1 18,5 25,7 5,1 7,1 1,8 2,6 80 85 47,1 63,8 20,6 28,8 5,7 7,9 2,0 2,9 85 90 52,1 71,0 22,7 32,0 6,3 8,8 2,2 3,2 90 95 57,2 78,4 25,0 35,3 6,9 9,7 2,5 3,5 95 100 62,6 86,2 27,3 38,9 7,6 10,7 2,7 3,9 100 120 86,1 37,6 54,5 10,4 15,0 3,7 5,4 120 150 55,6 82,3 15,4 22,7 5,5 8,2 150 200 91,9 25,5 38,6 9,0 14,0 200 250 37,7 58,3 13,3 21,1 250 300 51,8 81,7 18,3 29,6 300 350 67,9 24,0 39,4 350 400 85,7 30,3 50,4 400 Observações: 2. Em se tratando de tubos galvanizados ou ferro fundido, deve-se acrescentar 3% aos valores acima para cada ano de uso da tubulação; 4. Evite o uso dos valores abaixo da linha grifada para não ocasionar excesso de perdas de carga, principalmente na tubulação de sucção, onde a velocidade máxima do líquido deve ser inferior a 2 m/s; 5. Para tubulação de irrigação PN 40 (DN 35, DN 50, DN 75, DN 100, DN 125, DN 150), PN 80 (DN 50, DN 75, DN 100), PN 125 ( DN 100, DN 150, DN 200, DN 250, DN 300) e PN 60 (DN 250, DN 300) consultar respectiva tabela de perda de carga do fabricante. 4" 5" 1. Cálculos baseados na equação de Flamant para tubos de PVC e na equação de Hazen-Williams para tubos de ferro fundido ou galvanizado. Os valores apresentados são resultantes de cálculos baseados nas médias dos diâmetros internos usualmente comercializados; 3. Considerar que a pressão nominal dos tubos de PVC classe 15 é de 75 m c.a. Conforme aplicação, para pressões acima destes valores, recomenda-se o uso de tubos de ferro fundido ou galvanizados; Percentagem de perda de carga ao longo de 100 metros de tubulação nova de PVC ou tubos de ferro fundido ou galvanizado. (valores em %) Vazão m3/h Vazão m3/h3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" 2" 2 1/2" 3" Caminho 3: Novo Caminho 3 Caminho 1: Caminho 2: nciamento Ficha de Informação de Produto Químico IDENTIFICAÇÃO Help Número ONU Nome do produto Rótulo de risco 1830 ÁCIDO SULFÚRICO Número de risco 80 Classe / Subclasse 8 Sinônimos ÁCIDO PARA BATERIA ; ÓLEO DE VITRÍOLO ; ÁCIDO FERTILIZANTE ; SULFATO DE HIDROGÊNIO. Aparência LÍQUIDO OLEOSO ; SEM COLORAÇÃO ; SEM ODOR ; AFUNDA E MISTURA, VIOLENTAMENTE, COM ÁGUA ; PRODUZ NÉVOA IRRITANTE. Fórmula molecular H2 S O4 Família química ÁCIDO INORGÂNICO. Fabricantes Para informações atualizadas recomenda-se a consulta às seguintes instituições ou referências: ABIQUIM - Associação Brasileira da Indústria Química: Fone 0800-118270 ANDEF - Associação Nacional de Defesa Vegetal: Fone (11) 3081-5033 Revista Química e Derivados - Guia geral de produtos químicos, Editora QD: Fone (11) 3826-6899 Programa Agrofit - Ministério da Agricultura MEDIDAS DE SEGURANÇA Help Medidas preventivas imediatas EVITAR CONTATO COM O LÍQUIDO. MANTER AS PESSOAS AFASTADAS. PARAR O VAZAMENTO, SE POSSÍVEL. ISOLAR E REMOVER O MATERIAL DERRAMADO. Equipamentos de Proteção Individual (EPI) USAR ROUPA DE ENCAPSULAMENTO, DE PVC OU POLIETILENO CLORADO, E MÁSCARA DE RESPIRAÇÃO AUTÔNOMA. 26/06/2025, 15:22 CETESB https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=%C1CIDO%20SULF%DARICO 1/4 http://www.cetesb.sp.gov.br/licenciamento/licenciamento-ambiental/1-pagina-inicial https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/ID_HELP.htm http://www.abiquim.org.br/ http://www.agricultura.gov.br/html/agrofit.htm https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/MED_HELP.htm RISCOS AO FOGO Help Ações a serem tomadas quando o produto entra em combustão NÃO É INFLAMÁVEL. PODE CAUSAR FOGO, EM CONTATO COM COMBUSTÍVEIS. EXTINGUIR COM PÓ QUÍMICO SECO OU DIÓXIDO DE CARBONO. Comportamento do produto no fogo NÃO É INFLAMÁVEL. Produtos perigosos da reação de combustão NÃO PERTINENTE. Agentes de extinção que não podem ser usados A ÁGUA USADA EM FOGO ADJACENTE DEVE SER CUIDADOSAMENTE MANUSEADA. Limites de inflamabilidade no ar Limite Superior: NÃO É INFLAMÁVEL Limite Inferior: NÃO É INFLAMÁVEL Ponto de fulgor NÃO É INFLAMÁVEL Temperatura de ignição NÃO É INFLAMÁVEL Taxa de queima NÃO É INFLAMÁVEL Taxa de evaporação (éter=1) DADO NÃO DISPONÍVEL NFPA (National Fire Protection Association) Perigo de Saúde (Azul): 3 Inflamabilidade (Vermelho): 0 Reatividade (Amarelo): 2 Observação: (VER OBS,) NFPA: (OBS.1) PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS E AMBIENTAIS Help Peso molecular 98,08 Ponto de ebulição (°C) 340 Ponto de fusão (°C) 10,49 Temperatura crítica (°C) NÃO PERTINENTE Pressão crítica (atm) NÃO PERTINENTE Densidade relativa do vapor NÃO PERTINENTE Densidade relativa do líquido (ou sólido) 1,84 A 20 °C (LÍQ.) Pressão de vapor NÃO PERTINENTE Calor latente de vaporização (cal/g) NÃO PERTINENTE Calor de combustão (cal/g) NÃO PERTINENTE Viscosidade (cP) 40(110%);19(100%);25(60%) Solubilidade na água MISCÍVEL pH organismos aquáticos: CRUSTÁCEOS : Espécie CAMARÃO PITU: CL50 (48h) = 42,5 ppm - ÁGUA MARINHA Toxicidade aos organismos aquáticos: ALGAS : Espécie Toxicidade a outros organismos: BACTÉRIAS Toxicidade a outros organismos: MUTAGENICIDADE Toxicidade a outros organismos: OUTROS Informações sobre intoxicação humana EVITAR CONTATO COM O LÍQUIDO. MANTER AS PESSOAS AFASTADAS. PARAR O VAZAMENTO, SE POSSÍVEL. ISOLAR E REMOVER O MATERIAL DERRAMADO. Tipo de contato NÉVOA Síndrome tóxica IRRITANTE PARA O NARIZ E A GARGANTA. IRRITANTE PARA OS OLHOS. SE INALADO, CAUSARÁ TOSSE, DIFICULDADE RESPIRATÓRIA OU PERDA DA CONSCIÊNCIA. Tratamento MOVER PARA O AR FRESCO. MANTER AS PÁLPEBRAS ABERTAS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. SE A RESPIRAÇÃO FOR DIFICULTADA OU PARAR, DAR OXIGÊNIO OU FAZER RESPIRAÇÃO ARTIFICIAL. Tipo de contato LÍQUIDO Síndrome tóxica QUEIMARÁ A PELE. QUEIMARÁ OS OLHOS. PREJUDICIAL, SE INGERIDO. Tratamento REMOVER ROUPAS E SAPATOS CONTAMINADOS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. MANTER AS 26/06/2025, 15:22 CETESB https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=%C1CIDO%20SULF%DARICO 3/4 https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/ECO_HELP.htm PÁLPEBRAS ABERTAS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. NÃO PROVOCAR O VÔMITO. DADOS GERAIS Help Temperatura e armazenamento AMBIENTE. Ventilação para transporte ABERTA. Estabilidade durante o transporte ESTÁVEL. Usos FABRICAÇÃO DE FERTILIZANTES, PRODUTOS QUÍMICOS DIVERSOS,PIGMENTOS INORGÂNICOS, REFINO DE PETRÓLEO, BANHOS DE ELETRODEPOSIÇÃO (COMO DECAPANTE DE FERRO E AÇO), FABRICAÇÃO DE RAYON E FILMES, REAGENTE DE LABORATÓRIO, METALURGIA DOS NÃO FERROSOS. (OBS.3) Grau de pureza TÉCNICO (33% a 98%). Radioatividade NÃO TEM. Método de coleta DADO NÃO DISPONÍVEL. Código NAS (National Academy of Sciences) FOGO Fogo: 0 SAÚDE Vapor Irritante: 2 Líquido/Sólido Irritante: 4 Venenos: 2 POLUIÇÃO DAS ÁGUAS Toxicidade humana: 2 Toxicidade aquática: 3 Efeito estético: 2 REATIVIDADE Outros Produtos Químicos: 4 Água: 3 Auto reação: 0 OBSERVAÇÕES Help 1) PROIBIDO USAR ÁGUA. 2) M.C.T.: SER HUMANO: TCLo = 800 ug/m³ (EFEITO TÓXICO NA BOCA) TCLo(15 min) = 5 mg/m³ (EFEITO TÓXICO PULMONAR). 3) FABRICAÇÃO DE EXPLOSIVOS INDUSTRIAIS, SENDO COMPONENTE DA MISTURA SULFO-NÍTRICA; USADA NA NITRAÇÃO DOS COMPOSTOS QUE SE TORNAM EXPLOSIVOS. POTENCIAL DE IONIZAÇÃO (PI) = DADO NÃO DISPONÍVEL. NOVA CONSULTA ucional ciamento ias oteca os e Treinamentos ações nciamento de Riscos ologia Ambiental anças Climáticas ESB 1996 - 2014 os Sites ambientais diente Site 26/06/2025, 15:22 CETESB https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=%C1CIDO%20SULF%DARICO 4/4 https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/DADOS_HELP.htm https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/OBS_HELP.htm javascript:window.history.go(-1) http://www.cetesb.sp.gov.br/institucional/institucional/52-Hist%C3%B3rico/ http://www.cetesb.sp.gov.br/licenciamento/licenciamento-ambiental/1-pagina-inicial/ http://www.cetesb.sp.gov.br/noticias/ http://www.cetesb.sp.gov.br/servicos/biblioteca/1-biblioteca/ http://www.cetesb.sp.gov.br/institucional/cursos-e-treinamentos/79-apresentacao/ http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/Servicos/INTERDESLICITACOES/editais3.asp/ http://www.cetesb.sp.gov.br/gerenciamento-de-riscos/An%C3%A1lise-de-Risco-Tecnol%C3%B3gico/23-Setor-de-Opera%C3%A7%C3%B5es-de-Emergencia/ http://www.cetesb.sp.gov.br/tecnologia-ambiental/Produ%C3%A7%C3%A3o-e-Consumo-Sustent%C3%A1vel/7-Apresenta%C3%A7%C3%A3o/ http://www.cetesb.sp.gov.br/mudancas-climaticas/proclima/Home/1-Home/ http://www.cetesb.sp.gov.br/institucional/expediente/89-outros-sites http://www.cetesb.sp.gov.br/institucional/expediente/88-expediente https://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=%C1CIDO%20SULF%DARICO 4.1 Premissas de Projeto As seguintes premissas são a base para todas as decisões de engenharia e dimensionamento subsequentes: Fluido: Ácido Sulfúrico (H₂SO₄) Concentração do ácido: 98% (m/m) Temperatura de operação: 35 C a 50 C Vazão nominal desejada: Máximo de 30 ton/h (equivalente a ~4,54 m³/h) Origem/Destino: Transferência entre um tanque de armazenamento principal (T-01) de 50.000 L e dois tanques de processo (T-02 e T-03) de 20.000 L cada. Comprimento total da tubulação (estimado): 260 metros (considerando trechos retos, curvas e desníveis). Critérios de segurança aplicáveis: O projeto deve seguir as diretrizes da ABNT NBR 14725 para rotulagem e manuseio, e as recomendações da NR-13 (Caldeiras, Vasos de Pressão, Tubulações e Tanques Metálicos de Armazenamento) e NR-26 (Sinalização de Segu... 4.2 Seleção de Materiais A seleção de materiais é a etapa mais crítica para garantir a segurança e a longevidade do sistema. A escolha se baseia na compatibilidade química, na faixa de temperatura, na viabilidade econômica e na segurança operacional. Embora o aço carbono seja... 4.2.1 Matriz de Decisão e Escolha Final Dessa forma, vamos utilizar o aço inoxidável 316L nas tubulações e válvulas, tendo em vista que, ele oferece a melhor combinação de resistência química comprovada para as condições do projeto, robustez mecânica, segurança e um custo-benefício superior... Figura 1 – Matriz de decisão de escolha do material da tubulação 4.3 Dimensionamento de Componentes 4.3.1 Tubulação (Diâmetro e Perda de Carga) Em primeiro lugar, torna-se importante entender a velocidade máxima de trabalho de um fluido, para assim realizar o cálculo do diâmetro máximo da tubulação, dessa forma utilizaremos como velocidade máxima, para aço inox 316L em serviço com H₂SO₄ 98%, ... Em seguida, vamos calcular a vazão em metros por segundo, assim a vazão solicitada foi de 30 ton/h, considerando que a densidade utilizada do ácido sulfúrico é de 1830 kg/m³, a vazão volumétrica calculada foi de 16,39 m³/h, ou 0,00455 m³/s. Dessa form... Gráfico 1 -Relação da velocidade com o diâmetro da tubulação antes da bifurcação Gráfico 2 -Relação da velocidade com o diâmetro da tubulação após da bifurcação Agora, vamos continuar com os cálculos das perdas de carga, e do diâmetro equivalente, dessa forma, a tubulação possui, dois desníveis de 15 metros, um cotovelo de 90 de 2,5 polegadas, 6 cotovelos de 90 de 2 polegadas, 1 cotovelo de 45 de 2 polegadas... 4.3.2 Curva do Sistema Em primeiro lugar, devemos encontrar a viscosidade dinâmica, a viscosidade cinemática, o número de Reynolds, o fator de atrito e a rugosidade relativa. Com base em alguns catálogos, encontramos uma rugosidade de 0,2mm, dessa forma, a rugosidade relati... Após feitas as contas, foi gerada a curva do sistema, em que, é uma representação gráfica que mostra a altura total (energia) que a bomba precisa fornecer para transportar o fluido em diferentes vazões. É uma ferramenta fundamental para a seleção da b... Para construir a curva do sistema, primeiro calculamos a altura dinâmica para a vazão nominal de 0,00455 m³/s, que foi de 14,44 metros. A partir desse ponto, determinamos um coeficiente de resistência do sistema, que nos permite calcular a altura dinâ... H total=15+697.96⋅Q2 A representação gráfica dessa equação é uma parábola que começa na altura estática de 15 metros, indicando que, mesmo sem fluxo, a bomba deve ser capaz de vencer essa altura. À medida que a vazão aumenta, a altura total necessária sobe rapidamente, de... Gráfico 3 – Curva do sistema 4.3.3 Bomba (Altura Manométrica e Potência) Para selecionar a bomba ideal para o projeto, a curva de desempenho do equipamento, fornecida pelo fabricante, deve ser comparada com a curva do sistema. A curva do sistema representa a energia necessária para transportar o ácido sulfúrico na tubulaçã... Cabe aqui relembrar que, na sucção, como o comprimento é pequeno, e como será trabalhado com uma velocidademais baixa, a perda de carga pode ser considerada desprezível. Outro dado importante é a potência da bomba, que varia de caso para caso, a depe... Figura 2 – Bomba MDM-2158 IWAKI Fonte: https://iwakibrasil.com/products/mdm-series/ 4.3.4 Tanques O dimensionamento e a geometria dos tanques de armazenamento são aspectos cruciais do projeto, visando a eficiência e, principalmente, a segurança na operação com ácido sulfúrico. Para o projeto em questão, a escolha recaiu sobre tanques verticais com... Além do volume e da geometria, o projeto desses tanques deve estar em total conformidade com a norma regulamentadora brasileira NR-13, que estabelece os requisitos mínimos para a gestão da integridade de tanques metálicos de armazenamento. Essa confor... Figura 3 – Exemplo de tanque para armazenamento de ácido sulfúrico Fonte: https://www.embapetro.com.br/ 4.4 Critérios de Sensoriamento e Segurança 4.4.1 Sensores A instrumentação é vital para a operação segura e o controle do processo, de forma que, os parâmetros escolhidos para serem monitorados são, vazão, pressão e nível. Para vazão, será utilizado um medidor de vazão magnético com revestimento em PTFE, de ... Já para a pressão, será utilizado um transmissor de pressão com diafragma em Tântalo ou revestido em PTFE, instalado diretamente na linha de descarga da bomba. E por fim, para o nível, será utilizado um sensor de nível tipo radar sem contato, que emit... 4.4.2 Lógica de Intertravamento e Alarmes Em sistemas de transporte de fluidos corrosivos como o ácido sulfúrico, a segurança é garantida por meio de uma automação inteligente e intertravamentos críticos. O monitoramento contínuo de parâmetros operacionais é essencial para prevenir acidentes ... A monitoração de pressão e vazão também é de grande importância para a segurança do sistema, de forma que um sensor de pressão na linha de descarga da bomba, por exemplo, é configurado para disparar um alarme de pressão alta (PH) e desligar a bomba ca... 5 – PROJETO DETALHADO 5.1 Fluxograma de Processo (PFD) O Fluxograma de Processo (PFD) é uma representação esquemática simplificada, mas vital, do sistema de transporte de ácido sulfúrico. Seu objetivo principal é ilustrar os equipamentos primários e a direção do fluxo do fluido, fornecendo uma visão geral... Além dos tanques e da bomba, o PFD incluirá as linhas principais de interligação, indicando a direção do fluxo do ácido, destacando o ponto de bifurcação, onde a tubulação de 2,5 polegadas se divide em duas linhas de 2 polegadas para os tanques T-02 e... Em essência, o PFD serve como um mapa de alto nível que comunica rapidamente a lógica do processo de transporte de ácido sulfúrico. Ele é uma ferramenta de comunicação indispensável para engenheiros, operadores e gestores, permitindo que todos compree... 5.2 Análise de Risco Preliminar Os principais riscos apresentados pelo projeto são o transbordamento do tanque, causando grande vazamento com alto risco ambiental e de segurança, que pode ser resolvido com um sensor de nível com alarme (LAH) e intertravamento para desligar a bomba (... 6. CONSIDERAÇÕES DE SEGURANÇA, AMBIENTAIS E OPERACIONAIS 6.1. Segurança Ocupacional No manuseio do ácido sulfúrico (H₂SO₄) a 98%, a segurança ocupacional é uma prioridade absoluta, exigindo a adoção de medidas rigorosas para proteger os trabalhadores. O uso de Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) é mandatório, incluindo a prote... Além dos EPIs, planos de emergência detalhados são indispensáveis, devendo existir procedimentos claros e bem definidos para casos de vazamentos, contato do ácido com a pele ou olhos e inalação de vapores. É obrigatório que chuveiros de emergência e l... 6.2. Proteção Ambiental A proteção ambiental é um pilar fundamental no projeto de qualquer sistema que envolva o transporte de produtos químicos perigosos, como o ácido sulfúrico. Para mitigar o risco de contaminação e danos ao meio ambiente, medidas rigorosas de contenção d... Além de prevenir a dispersão de um derramamento, é crucial ter um plano para o tratamento adequado dos resíduos, de forma que qualquer vazamento de ácido ou a água utilizada em lavagens que possa ser contaminada deve ser coletada e enviada para uma es... 6.3. Operação e Manutenção Folhas e vistas Folha1