Sistema industrial de tanques de aço para armazenamento de líquidos
Visão geral das informações básicas
Reservatório industrial de aço
Tanque industrial de armazenamento de líquidos- Material armazenado: Água industrial, água de processo, água bruta, água tratada, água de arrefecimento, água para combate a incêndios
- Número de silos: 5 conjuntos
- Tipo de silo: Tanque de armazenamento em espiral
- Dimensões do silo: Φ11,46 m × A 7,5 m (2 conjuntos); Φ20 m × A 5,2 m (1 conjunto); Φ3 m × A 3,2 m (2 conjuntos)
- Diâmetro do silo: 20 m
- Altura do silo: 7,5 m
- Capacidade máxima de um único silo: Aprox. 2 356 m³
- Capacidade total de armazenamento: 3 223 m³
Configuração da aplicação e do sistema
Sistema de tanques de armazenamento de água 
Tanque de armazenamento de água de processo- Sistema de Captação e Distribuição de Água: componentes para a admissão, distribuição e controlo do fluxo no interior do sistema.
- Sistema de armazenamento e regulação de pressão: componentes de armazenamento e regulação de pressão que utilizam depósitos modulares de aço.
- Sistema de Interface para Tratamento de Água: componentes para a integração dos processos de tratamento e a prevenção da inversão do fluxo.
- Sistema de Proteção contra a Corrosão e Revestimento: revestimentos internos, forros e interfaces de sistemas de proteção catódica para proteção contra a corrosão.
- Sistema de Monitorização e Controlo de Segurança: componentes para a monitorização e controlo de sistemas de segurança com capacidade de integração no sistema SCADA (Controlo de Supervisão e Aquisição de Dados).
Setores e Clientes-alvo
- Setores de aplicação: Tratamento de Água, Engenharia de Serviços Públicos Municipais, Abastecimento de Água Industrial, Indústria de Materiais de Construção, Engenharia Ambiental
- Clientes-alvo: Estações de tratamento de água, parques industriais, entidades municipais de abastecimento de água, empresas de materiais de construção, fábricas, projetos de abastecimento de água para combate a incêndios
Características de armazenamento dos reservatórios de água em aço
Sistema de tanques de armazenamento de água em aço 
Reservatório industrial de armazenamento de água| Material | Densidade aparente típica | Características de armazenamento |
|---|---|---|
| Água para processos industriais | 1,00 t/m³ | Exige um equilíbrio hidráulico estável e deve estar isento de contaminantes; os sistemas de armazenamento devem garantir resistência à corrosão e integridade da vedação. |
| Água em bruto | 1,00 t/m³ | Água não tratada e que contém impurezas sólidas; requer sistemas de controlo de sedimentação e de armazenamento para pré-tratamento. |
| Água tratada | 1,00 t/m³ | Água que pode ser armazenada para reutilização numa indústria ou para eliminação e cujo armazenamento deve ser efetuado de forma a prevenir a contaminação. |
| Água de arrefecimento | 1,00 t/m³ | A água utilizada para arrefecimento requer revestimentos que sejam estáveis e resistentes à corrosão, uma vez que estarão expostos a temperaturas variáveis. |
| Água para combate a incêndios | 1,00 t/m³ | Água reservada num sistema para satisfazer as necessidades de emergência em matéria de proteção contra incêndios; é necessário um sistema fiável que seja ativado automaticamente e esteja pronto a funcionar. |
Conceção de reservatórios de água em aço com especial atenção aos sistemas industriais de refrigeração e de água de processo
Os reservatórios de água em aço são uma parte importante de muitos edifícios industriais modernos. A grande maioria das grandes fábricas utiliza reservatórios de água com capacidades de armazenamento de 500 m³ a mais de 50 000 m³. Estes sistemas de tanques de armazenamento de água para uso industrial têm de satisfazer a procura máxima, mesmo nas condições mais adversas. Em geral, o pico de procura de água oscila entre 20 e 40 por cento.
Os sistemas de tanques de armazenamento de água são concebidos para fornecer pressão dinâmica e volume, para regular o fluxo de água de e para as várias unidades de processamento, torres de arrefecimento e linhas de produção. O impacto do sistema de abastecimento de água noutros processos resulta numa perda de produtividade aceitável de 5 a 15 por cento para os empreiteiros de construção. A fiabilidade do sistema de armazenamento de água torna-se, por isso, a consideração mais importante na conceção.
As pressões encontradas na maioria dos sistemas de água industriais determinam um diferencial de projeto de 50 kPa para tanques pequenos e de 300 kPa para tanques de grande diâmetro com mais de 25 m de altura. Isto representa um desafio único para a conceção do sistema hidráulico, da estrutura e do sistema de proteção contra a corrosão.
No caso de projetos industriais de grande escala, um sistema de silos externos Este conceito demonstra como as estruturas modulares de aço podem permitir soluções de armazenamento eficientes através de uma montagem otimizada e de um projeto de engenharia otimizado.
Engenharia da Corrosão e da Durabilidade Estrutural em Grandes Reservatórios de Água de Aço
Proteção contra a corrosão e conceção para garantir a integridade dos materiais em tanques industriais de aço
Um reservatório de aço resistente à corrosão tem de ser concebido para suportar muitos anos de contacto com águas de processos industriais e de refrigeração (que podem apresentar valores de pH entre 6,0 e 9,5). Sem medidas de proteção, a corrosão pode corroer o aço a uma taxa de 0,1 a 0,5 mm/ano, afetando significativamente a vida útil prevista do tanque.
Depósito de aço resistente à corrosão
Tanques de água em aço
Fatores-chave para o controlo da corrosão e da estabilidade em grandes reservatórios de água em aço
| Fator-chave | Intervalo crítico | Controlo de Engenharia |
|---|---|---|
| Química da água (pH) | 6.0–9.5 | Estabilização química |
| Nível de cloreto | >200 ppm | Sistema de revestimento interno |
| Taxa de corrosão (aço sem proteção) | 0,1–0,5 mm/ano | Revestimento + margem de corrosão |
| Oxigénio dissolvido | >5 mg/L | Sistema de desareação |
| Impacto na condutividade | >1500 μS/cm | CP + reforço do revestimento |
| Sólidos em suspensão | 50–300 mg/L | Concepção do sistema de circulação hidráulica |
| Risco de sedimentação | 5–20 mm/mês | Sistema de redistribuição de fluxo |
Os tanques industriais de aço são concebidos com sistemas de proteção, tais como revestimentos epóxi multicamadas (200 – 500 μm) a par de sistemas de proteção catódica (CP) (-850 mV a -1100 mV) para impedir os processos eletroquímicos e a corrosão.
A corrosão por pite, que pode ser agravada por concentrações de cloreto superiores a 200 ppm, também pode constituir uma grande preocupação, uma vez que pode penetrar nas paredes dos tanques de aço a um ritmo 3 a 5 vezes superior ao da corrosão uniforme.
Um profissional fornecedor de sistemas de silos pode também oferecer conhecimentos especializados na seleção de materiais para ambientes de armazenamento industrial exigentes, em que a resistência à corrosão e a durabilidade estrutural são fatores essenciais.
Impacto da química da água e estratégia de otimização da resistência à corrosão
A composição química da água é o fator que mais influencia a corrosão do aço. Se a condutividade da água exceder 1500 μS/cm, é provável que a corrosão acelere 30 a 60% mais do que num ambiente neutro e que se torne mais difícil de controlar.
A resistência à corrosão por pite é obtida através da seleção dos materiais (com o reforço de ligas de aço ao carbono ou de sistemas com revestimento interno) e de controlos rigorosos dos níveis de oxigénio dissolvido, mantidos entre 2 e 5 mg/L.
- Controlo da estabilização química: Tem como objetivo manter o pH num intervalo de 7,2 a 8,5, a fim de reduzir o risco de corrosão acelerada.
- Estratégia de redução do oxigénio: O oxigénio dissolvido é reduzido, através da utilização de sistemas de desareação especializados, para níveis de 80–90% e inferiores.
- Monitorização da integridade do revestimento: O desempenho estável do revestimento é garantido através de ciclos de inspeção com intervalos de 12 a 24 meses.
O controlo da corrosão foi concebido para uma vida útil mínima de 20 a 30 anos em projetos industriais de armazenamento de água do tipo EPC.
Estabilidade hidráulica e controlo da sedimentação em tanques de armazenamento de água de grande diâmetro
Em grandes tanques de armazenamento de água em aço, a distribuição da velocidade pode levar ao desenvolvimento de gradientes que criam condições de instabilidade nos tanques. Isto pode resultar em diferenças de velocidade entre as secções do tanque, com certos gradientes a variarem entre 0,1 e 0,5 m/s.
Sistema de tanque de água para espessador
A necessidade de controlo da sedimentação O controlo no interior dos tanques de armazenamento torna-se especialmente importante quando se trata de água de processo. Isto deve-se ao facto de a sedimentação ocorrer com concentrações de sólidos em suspensão entre 50 e 300 mg/L. Sem controlo, formam-se lamas que ficam retidas no tanque de armazenamento a uma taxa de sedimentação entre 5 e 20 mm por mês.
Um reservatório de água de grande diâmetro (superior a 30 m) terá um fundo, e a distribuição da pressão hidrostática excederá os 250–350 kPa, o que torna necessária a utilização de sistemas de laje reforçada e de paredes de ancoragem.
A tecnologia de formação em espiral é outra abordagem utilizada em aplicações de armazenamento industrial, e uma sistema de silos em espiral pode garantir uma integridade estrutural contínua e uma instalação eficiente para necessidades específicas de armazenamento.
Sistemas de equilíbrio de tanques múltiplos e de abastecimento de água redundante
Um sistema de equilíbrio com vários reservatórios é um dos métodos mais comuns para garantir um abastecimento estável em sistemas industriais. Foi concebido para equilibrar o abastecimento face aos picos de procura operacionais e de manutenção, recorrendo a 2 a 8 reservatórios a funcionar em paralelo.
Um sistema de abastecimento de água redundante assegura o funcionamento pretendido do sistema com um tempo de disponibilidade superior a 99,5%, mesmo quando um dos tanques de armazenamento em paralelo estiver completamente fora de serviço.
O sistema de coletores regula a distribuição de água com um controlo de desvio que se situa normalmente entre ±3–5% para vários reservatórios.
- Distribuição equitativa da carga: Conseguido através da distribuição uniforme do caudal de entrada por vários reservatórios.
- Desvio automático do fluxo: Permite o desvio automático do fluxo de um depósito num sistema modular.
- Controlo da equalização: As variações de pressão na rede de distribuição são mantidas dentro de um intervalo de ±10 kPa.
Otimização do projeto estrutural de reservatórios de água em aço de grande diâmetro e perfil baixo
O design de tanques de perfil baixo é o mais adequado para sistemas de armazenamento de água de grande diâmetro, uma vez que minimiza a concentração de tensões na estrutura do tanque e proporciona uma estabilidade hidráulica ideal. As normas industriais relativas à relação diâmetro/altura podem ser definidas num intervalo entre 3:1 e 6:1.
Quando o diâmetro do reservatório excede os 20–40 m, o controlo da deflexão ao longo das paredes radiais (ou seja, as paredes de um reservatório cilíndrico) num intervalo de 0,5% do diâmetro torna-se significativo.
O controlo do assentamento das fundações torna-se imperativo para manter a integridade estrutural ao longo das condutas em solo macio, onde um assentamento desigual de 25 a 50 mm é considerado aceitável.
Conceção de sistemas modulares de reservatórios de água para sistemas industriais complexos de abastecimento de água
O design modular dos sistemas industriais de armazenamento de água oferece a flexibilidade de dimensionar as unidades de armazenamento, desde unidades individuais com uma capacidade de armazenamento de 100 m³ até 10 000 m³, com base em segmentos de tanques pré-fabricados.
A integração de um projeto para um sistema de tanques de armazenamento de água industrial pode ter um impacto positivo na flexibilidade operacional do sistema e permitir um aumento da escalabilidade do sistema de 20–35%, com base numa abordagem faseada à expansão do sistema, sem interromper a produção.
Um projeto modular para um sistema de tanques de armazenamento de água em aço oferece um elevado grau de flexibilidade em termos de manutenção, redistribuição de cargas e redundância para vários sistemas em funcionamento.
Para instalações industriais que necessitam de soluções especializadas de gestão da água, um reservatório de aço para armazenamento de águas residuais podem ser integrados em projetos abrangentes de infraestruturas de tratamento e armazenamento de água.
Sistemas de tanques de capacidade múltipla: estratégia de segmentação funcional
Nos sistemas modulares de tanques utilizados em aplicações industriais avançadas, as diferentes funções dos tanques incluem o armazenamento tampão, as reservas de emergência e a distribuição do processo.
Normalmente, uma configuração de redundância reserva 15–30% da capacidade total do sistema para abastecimento de emergência ou desvio de manutenção.
Num sistema de distribuição de água industrial com vários níveis de capacidade, o caudal é mantido com uma precisão de + 5% em relação ao caudal pretendido.
- Estratégia de escalonamento de capacidade: Implica a divisão dos sistemas de tanques em 3 a 5 níveis de capacidade diferentes.
- Segmentação da procura: Envolve a atribuição de sistemas de tanques com base na variabilidade da procura.
- Flexibilidade modular: Refere-se ao aumento da capacidade do sistema, o qual pode ser realizado de forma gradual, sem necessidade de uma reformulação hidráulica.
Estratégia de otimização de engenharia para sistemas industriais de armazenamento de água em aço
A conceção modular de sistemas de armazenamento de água em aço exige a integração de medidas de proteção contra a corrosão, de engenharia hidráulica e estrutural e de princípios de redundância no âmbito de uma abordagem EPC integrada.
A integração destes sistemas de armazenamento de água pode resultar num 15–25%: redução de custos e uma melhoria na fiabilidade operacional.
Devido à necessidade de um fluxo operacional ininterrupto, a maioria das instalações industriais modernas utiliza sistemas modulares de armazenamento de água em aço.
