Selos líquidos são equipamentos comuns em sistemas de queima de processo, proporcionando separação de um sistema de gás (ou vapor) em seções a montante e a jusante. Eles são usados para:
- Manter pressão positiva no coletor
- Prevenir flashback atuando como um para-chamas
- Manter os coletores de queima separados em aplicações escaladas
Ao usar um líquido — frequentemente água ou uma mistura de glicol/água — os lacres líquidos oferecem proteção confiável nas operações de queimada.
No entanto, sob certas condições, os selos líquidos enfrentam um desafio crítico: a secagem com secador. Quando eventos de emergência geram altas velocidades de gás, o líquido dentro da vedação pode ficar preso e ser liberado pela ponta do flare. Essa secagem com vedação líquida pode causar preocupações operacionais e de segurança.
O que é secagem com selo líquido?
Um evento de secagem com blow-dry ocorre quando a velocidade do gás é alta o suficiente para puxar líquido para fora do tambor. Isso pode resultar em:
- pilotos apagados ou chamas principais
- Fluido de vedação contaminado caindo da chaminé
- Picos de pressão no coletor da queima à medida que a densidade do fluido aumenta na chaminé
A taxa de fluxo de gás na qual isso ocorre é chamada de taxa de secagem por soco, definida no início do processo de projeto. Para alguns flares, a taxa de secagem é maior que a taxa máxima de alívio, tornando a secagem impossível para esse sistema.
No entanto, muitas instalações possuem taxas de projeto de emergência tão altas que impedir a secagem total é impraticável. Nesses casos, os operadores devem considerar as possíveis consequências do arrastamento líquido.
CFD Insights: Spikes de Pressão Inesperados
John Zink realizou um estudo de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) para entender melhor a dinâmica do blow-dry em um sistema de flare de baixa pressão.
A análise revelou que, durante um evento de secagem por blow-dry, a pressão estática de entrada disparou para cerca de 47 psig—muito maior do que o esperado para um sistema de baixa pressão. Embora essa pressão elevada tenha durado apenas por pouco tempo, ainda representava riscos potenciais para equipamentos a montante e para a segurança geral das instalações.
Esses resultados destacam a importância de avaliar o comportamento do selo líquido durante eventos de emergência e considerar estratégias de design para mitigar riscos de contrapressão.
Um método simplificado para estimativa de pressão
Analisar o fluxo bifásico durante a secagem é complexo e normalmente requer software especializado e expertise. Para apoiar operadores e projetistas, John Zink desenvolveu um método analítico simplificado para estimar o pico de pressão.
- O método foi calibrado usando resultados de CFD.
- Ele oferece uma ferramenta prática de triagem para estimar a possível contrapressão.
- Ele permite a avaliação precoce do risco do sistema sem modelagem em escala real.
Ressalva importante: essa abordagem simplificada foi validada contra um número limitado de simulações de CFD, e sua precisão para outras aplicações é desconhecida. Deve ser visto como um método de triagem, não como um substituto para uma análise detalhada.
Soluções comprovadas da John Zink para Mitigar a Secagem
Se a secagem for uma preocupação, a John Zink oferece designs de vedação líquida projetados que podem evitar ou mitigar o arrastamento de líquidos e reduzir a magnitude da contrapressão.
1. Selo Líquido Horizontal
Um recipiente independente que realiza as mesmas funções protetoras de uma vedação vertical, mas com separação de líquidos aprimorada. Sua orientação horizontal proporciona capacidade inerente de knockout, reduzindo o risco de retenção de líquidos durante eventos de alto relevo.
2. Vedação Líquida de Descarga Rápida – Estilo 1 (Drenagem Externa)
Este design utiliza um tubo de drenagem externo e linha de equalização. Durante um evento de alto alívio, uma válvula se abre para desviar o líquido para um reservatório inferior, removendo-o do caminho do gás. Após o término do evento, o líquido é restaurado para restabelecer a vedação.
3. Vedação líquida de descarga rápida – Estilo 2 (Drenagem Interna)
Aqui, uma câmara inferior pressurizada serve como reservatório. No início de um evento de alto alívio, a câmara é ventilada, permitindo que o líquido escoe da vedação. Depois, a repressurização com nitrogênio ou gás combustível restaura rapidamente a vedação do líquido.
Ambas as configurações de despejo rápido normalmente drenam a vedação em 10–20 segundos, reduzindo o risco de arrasto. O Estilo 2 oferece o benefício adicional de rápida repressurização, permitindo o restabelecimento mais rápido da vedação após o alargamento.
A análise CFD de Flares Safefer Through Better Design
mostrou que a secagem com selo líquido pode produzir pressões contrárias muito maiores do que muitas instalações esperam, chegando a cerca de 47 psig no estudo. Embora breves, esses picos podem representar riscos que os operadores não devem ignorar.
O método analítico simplificado de John Zink oferece uma forma prática de filtrar riscos potenciais de secagem com secagem, embora sua precisão fora dos casos estudados permaneça incerta. Para instalações onde altas taxas de alívio de emergência são uma preocupação, soluções de vedação líquida engenheiradas, como projetos horizontais e sistemas de descarga rápida, oferecem formas comprovadas de mitigar o arrastamento e reduzir o aumento da pressão.
A parceria com John Zink ajuda os operadores a alcançar operações de flare mais seguras, redução do risco de secagem e maior confiabilidade em seus sistemas de flare.
