Por que usar purgadores em sistemas de vapor?

O purgador é uma parte essencial de qualquer sistema de vapor. É o elo importante entre o usuário do vapor e o retorno do condensado, que retém o vapor mas remove o condensado, assim como o ar e outros gases não condensáveis.

Embora seja tentador considerar as armadilhas isoladamente, é o seu efeito sobre o sistema de vapor como um todo que é importante:

• A planta chega rapidamente à temperatura ou é lenta a responder, com um rendimento mais baixo do que se poderia esperar?
• O sistema está livre de distúrbios, ou a lavagem inadequada permite golpes de aríete, corrosão, fugas e custos de manutenção superiores aos necessários?
• O design do sistema tem um efeito negativo na vida útil e eficiência da armadilha? 

É verdade que em muitos casos, apesar da seleção de uma armadilha inadequada para uma determinada aplicação, nenhum efeito nocivo parece ser observado. Às vezes até as armadilhas estão completamente fechadas. A drenagem incompleta do condensado de um ponto de um tubo de vapor significa que o restante é transportado para o ponto seguinte. Isto pode ser um problema se o próximo ponto de drenagem também estiver fechado.

Somente o engenheiro astuto reconhecerá que a deterioração das válvulas de controle, as fugas e a redução do desempenho da planta são facilmente remediadas, dando a devida atenção à ventilação de vapor. As armadilhas a vapor não são excepção à regra geral de que qualquer mecanismo pode eventualmente deteriorar-se.

Quando as armadilhas falham e permanecem abertas, uma certa quantidade de vapor passa para o sistema de condensado, embora muitas vezes a quantidade seja menor do que se poderia esperar. Felizmente, estão disponíveis meios para a detecção rápida de qualquer falha.

Então, por que usar purgadores em sistemas de vapor? O dever de um purgador é descarregar condensado sem permitir a fuga de vapor vivo. Nenhum sistema de vapor está completo sem esse componente crucial, "a armadilha". É a ligação mais importante no circuito de condensado, pois esta parte vital é a que liga a linha de vapor ao tubo de vapor. retorno do condensado.

Uma armadilha literalmente "sopra" condensado (mais ar e outros gases não condensáveis) para fora do sistema, permitindo que o vapor vivo chegue ao seu destino e faça o seu trabalho da forma mais eficiente e económica possível. A quantidade de condensado que um purgador tem de lidar pode variar consideravelmente.

Pode ter que descarregar o condensado à temperatura do vapor, ou seja, assim que se formar no espaço de vapor, ou pode ter que descarregar abaixo da temperatura do vapor, libertando algum do seu "calor sensível" no processo.

As pressões em que as armadilhas têm de funcionar podem ser desde o vácuo até mais de uma centena de bar. Para se adequar a esta gama de condições existem muitos tipos diferentes, cada um com as suas vantagens e desvantagens.

A experiência mostra que as armadilhas funcionam de forma mais eficaz quando as suas características são combinadas com as da aplicação. É essencial que a armadilha correta seja selecionada para realizar uma determinada função sob determinadas condições.

As condições podem não ser muito óbvias no início. Pode haver variações nas pressões de trabalho, de alimentação ou de retorno. Podem estar sujeitos a temperaturas extremas, ou mesmo a martelo de água em condutas de vapor. Podem ser sensíveis à corrosão ou à sujidade. Sejam quais forem as condições, é importante fazer a seleção correta da armadilha para o sistema mais eficiente. Você vai descobrir que um tipo de armadilha não pode ser a seleção correta para todas as aplicações.

A este respeito, um purgador para sistemas de vapor deve influenciar:

• Eliminação do ar

  No arranque, o purgador deve ser capaz de descarregar ar. Até que o ar seja deslocado, o vapor não pode entrar no seu próprio espaço e o aquecimento torna-se lento. As perdas fixas aumentam e a eficiência da fábrica diminui. Eliminadores de ar com apenas esta função podem ser necessários em espaços de vapor grandes ou muito críticos, mas na maioria dos casos o ar do sistema é descarregado através dos sifões. Aqui as armadilhas termostáticas têm uma clara vantagem sobre outros tipos, uma vez que estão totalmente abertas no arranque. Os purgadores de bóia fechados com eliminadores de ar termostáticos são especialmente úteis, enquanto muitos purgadores termodinâmicos são bastante capazes de manusear quantidades moderadas de ar. O pequeno orifício de sangramento do separador de baldes invertido ou placa de orifício geralmente fornece uma fraca capacidade de remoção de ar. 

• Extracção de condensado

  Uma vez que o ar tenha sido removido, a armadilha deve remover o condensado mas não o vapor. A fuga de vapor neste ponto é um processo ineficiente e antieconômico. Então a armadilha tem de deixar passar o condensado enquanto prende o vapor. Se a taxa de transferência de calor for crítica no processo, o condensado deve ser descarregado imediatamente e à temperatura do vapor. Uma das principais causas da redução da eficiência em uma usina a vapor é a inundação que resulta da seleção de uma armadilha inadequada. 

• Desempenho térmico

  Uma vez considerados os requisitos básicos para a remoção de ar e condensado, deve ser dada atenção à eficiência térmica. Isto significa simplesmente avaliar quanto calor é utilizável de um determinado peso de vapor utilizado e como o purgador pode ter influenciado este resultado. Nesta base, o purgador termostático pode parecer ser a melhor escolha. Estas armadilhas retêm o condensado até arrefecer abaixo da temperatura de saturação. Ao manter o calor na própria planta, no espaço a ser aquecido ou nos processos, isto é uma verdadeira economia no consumo de vapor. Na realidade, a tendência é descarregar o condensado à temperatura mais baixa possível, mas a maioria das aplicações requer que o condensado seja removido à temperatura do vapor. Isto requer uma armadilha com propriedades de trabalho diferentes do tipo termostático, que normalmente cairia no grupo de armadilhas mecânicas ou do tipo termodinâmico. 

  Ao escolher uma armadilha, a primeira coisa a considerar é a necessidade do processo. Isto vai levá-lo a escolher uma família de armadilhas. A forma como o processo está ligado ao sistema de vapor e condensado fará com que você escolha o tipo de armadilha que funcionará melhor sob as circunstâncias. Uma vez escolhida, a armadilha precisa de ser dimensionada. Isto será determinado pelas condições do sistema e parâmetros do processo, como por exemplo:

  • Pressão máxima de vapor e condensado.
  • Pressão de vapor e condensado de trabalho.
  • Temperaturas e taxas de fluxo.
  • Se o processo for de temperatura controlada. 

• Fiabilidade 

  Tem sido dito que "boa purga de vapor" significa "sem problemas". Sem dúvida, a confiabilidade é uma questão importante. Significa a capacidade de operar em condições normais com um mínimo de atenção. As condições normais são normalmente previsíveis, se pensarmos nelas:

  • Corrosão devido ao estado do condensado. Pode ser neutralizado com a utilização de materiais de construção especiais e um bom acondicionamento da água de alimentação.
  • O martelo de água, muitas vezes devido ao levantamento após a armadilha, pode ser monitorado na fase de projeto e, se não for eliminado, pode representar um risco desnecessário para armadilhas de outra forma confiáveis.
  • A sujeira acumulada em um sistema onde a caldeira arrasta, ou a sujeira na tubulação, interfere com o funcionamento do alçapão. 

  Sem esquecer os outros fatores, o primeiro requisito é a remoção adequada de ar e condensado. Isto pressupõe uma compreensão clara de como as armadilhas funcionam. 

• Revaporizado 

Embora normalmente não seja considerado na seleção de armadilhas, um efeito que o condensado quente causa quando se passa de um sistema de alta pressão para uma pressão mais baixa é a vaporização, o que muitas vezes confunde o espectador sobre o estado da armadilha. A reevaporação não deve ser confundida com vapor vivo quando se analisa o estado de uma armadilha. 

Considere a entalpia do condensado recém formado à pressão e temperatura do vapor. Por exemplo, com uma pressão de 7 bar r, o condensado conterá 721 kJ/kg a uma temperatura de 170,5°C. Se este condensado for descarregado para a atmosfera, só existirá como água a 100°C, com 419 kJ/kg de entalpia de água saturada. O excesso de entalpia de 721 - 419 i.e. 302 kJ/kg, irá revaporizar uma percentagem de água, produzindo uma quantidade de vapor à pressão atmosférica.

O vapor de baixa pressão produzido é chamado de "revaporar". A quantidade de revaporado liberada sob as condições acima é calculada da seguinte forma: 

Se a armadilha descarregasse 500 kg/h de condensado para a atmosfera a 7 bar r, a quantidade de reevaporação gerada seria de 500 x 0,134 = 67 kg/h. Equivalente a aproximadamente 38 kW de perda de energia. Isto representa uma quantidade substancial de energia útil, que muitas vezes se perde do circuito de vapor e condensado, e oferece uma simples oportunidade de aumentar a eficiência do sistema através da sua utilização.

Ao longo da história do uso do vapor, Spirax Sarco tem estado sempre na vanguarda da melhoria da eficiência das instalações de vapor. Desde 1935, a gama de produtos Spirax Sarco cresceu consideravelmente e está agora implementado em todo o mundo em muitos tipos de instalações que utilizam vapor. Hoje em dia, há muito poucos processos que não dependem do vapor para fornecer um produto final.

Se você estiver interessado em descobrir mais razões para o uso de purgadores em sistemas de vapor, nós o convidamos a acessar o calculadora para avaliar corretamente a economia dos processos da planta que utilizam vapor e as melhorias que você pode fazer na sua infra-estrutura de geração e distribuição.

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