Tipos de Bombas de Condensado para Sistemas de Vapor Industrial

 

É bem conhecido que a recuperação de condensado em sistemas de vapor industrial para reutilização requer uma diferença de pressão positiva entre o ponto de origem e o ponto de destino, que normalmente é um tanque de recolha ou um cabeçalho de retorno.  O problema surge quando a pressão de vapor na entrada do dreno de condensado não é suficiente para superar a contrapressão do sistema, ou seja, a pressão diferencial é negativa, caso em que é necessária uma bomba de condensado para transportar o condensado para outra área.

Há muitos benefícios nos sistemas de recuperação de condensados da planta de vapor e a utilização de sistemas de bombeamento adequados é a chave para alcançar estes bons resultados. Mas antes de nos aprofundarmos nos tipos de bombas de condensado para sistemas de vapor industriais, lembremo-nos do conceito de revaporização. Revaporar é conhecido como o vapor que se forma a partir do condensado quente quando há uma redução na pressão.

O revaporate, separado do condensado, pode ser usado em um sistema de recuperação do revaporate, ou pode ser enviado para a atmosfera. O condensado restante será normalmente bombeado para o tanque de alimentação da caldeira ou misturador. As razões para fazer isto são:

1. A planta ou processo está localizada longe da sala da caldeira.
2. O condensado deve ser elevado a uma altura maior.
3. O processo pode ter uma pressão negativa no espaço de vapor.

 

A linha de descarga da bomba só transportará água e, portanto, deve ser dimensionada apenas para condensado, sem capacidade para re-evaporação. O caudal de cálculo para estas linhas é o caudal de descarga da bomba.

Para linhas longas (100 m ou mais), o atrito e a inércia dos tubos devem ser levados em conta. A linha de retorno transportará água, muitas vezes a velocidades consideravelmente superiores às das linhas de drenagem para as armadilhas: isto é bastante aceitável.

Isto minimiza o tamanho das linhas de vapor, embora seja importante que as perdas por atrito não elevem a contrapressão a um nível que comprometa a capacidade da bomba de condensado.

Há dois métodos principais de condensado de bombeamentocada um com as suas próprias vantagens e aplicações.

Para introduzir estes princípios de bombeamento, vamos rever dois tipos de bombas de condensado para sistemas de vapor industrial:

1. bombas de condensado centrífugas elétricas

Como o nome indica, estas bombas de condensado para sistemas de vapor utilizam força centrífuga, que confere uma alta velocidade ao líquido bombeado. A pressão é obtida pela rotação de um rotor montado dentro de um invólucro, geralmente do tipo voluta.

O líquido que entra na bomba é dirigido para o centro, também conhecido como o ouvido do impulsor. O líquido vai ganhar velocidade. O invólucro é projetado para transformar a velocidade em pressão, seja por um aumento uniforme da área da voluta, seja pela introdução de palhetas difusoras. A bomba centrífuga é a bomba mais comum, e é adequada para muitas aplicações que requerem a circulação de água quente ou fria. É frequentemente utilizado como bomba de recuperação de condensado.

Eles são adequados para aplicações onde grandes quantidades de condensado precisam ser devolvidas, por exemplo, de um ponto de coleta de condensado de vários processos. O dimensionamento das bombas elétricas de condensado é simples. No entanto, quando a temperatura do condensado está próxima da temperatura de saturação, pode ocorrer cavitação.

Bombas eléctricas de condensado são normalmente incorporados numa unidade, normalmente chamada Unidade de Recuperação de Condensado (CRU), que inclui:

• Um tanque receptor
• Um sistema de controle acionado por flutuadores ou sondas
• Uma ou mais bombas

Em uma única bomba Unidade de Recuperação de Condensado, isto normalmente será fornecido a uma taxa 1,5 vezes a taxa de retorno.

No caso de uma bomba dupla Unidade de Recuperação de Condensado, cada uma das bombas terá uma taxa 1,1 vezes superior à taxa constante de retorno.

Em unidades de bomba dupla, também pode ser utilizado um sistema de controle em cascata, que permite que uma bomba seja selecionada como bomba "duty" e a outra seja deixada em "standby" para ajudar se a quantidade de condensado que chega à unidade for maior do que uma bomba pode entregar. Este dispositivo de controlo proporciona uma segurança em caso de falha da bomba "de serviço", caso em que o nível de condensado no tanque subirá e colocará a bomba "de reserva" em funcionamento.

Esta capacidade adicional da bomba de condensado vai permitir-nos:

• Cobrir as condições de arranque.
• Providencie uma medida de segurança.

É muito importante que o engenheiro de projeto do sistema de vapor leia as informações do fabricante da Unidade de Recuperação de Condensado. Um mal-entendido pode levar ao sub-dimensionamento da tubulação de descarga da bomba.

2. bombas mecânicas de condensado

As bombas mecânicas podem servir quase as mesmas aplicações que as bombas elétricas de condensado e são particularmente adequadas para o bombeamento de condensado. Consistem em um invólucro, no qual o condensado cai por gravidade, e um flutuador com mecanismo automático, que opera um conjunto de válvulas. As válvulas permitem que o gás pressurizado (geralmente vapor, mas pode ser ar ou outros gases) entre e saia alternadamente de forma cíclica.

Quando o vapor pressuriza o corpo, o condensado é forçado a sair através da válvula de retenção para a linha de retorno. O mecanismo inverte então as válvulas, deixando sair vapor ou ar, para que entre mais condensado.

Não é necessária energia eléctrica. Não há vedações do eixo para desgastar ou vazar, ou motores para queimar. É fácil de instalar e a manutenção é mínima. Esta bomba pode manusear vapor em condições saturadas sem problemas de cavitação. Em sistemas pressurizados (fechados), o condensado pode ser bombeado a temperaturas bem acima de 100ºC. As bombas mecânicas de condensado também são eficazes para a evacuação de condensado do equipamento de vácuo, o que não é possível com uma bomba de condensado eléctrica.

Devido à acção cíclica destas bombas de condensado, é necessário um tanque receptor. Enquanto a bomba está descarregando, não pode ser enchida e, portanto, é necessário armazenar o condensado que é produzido entre os ciclos de bombeamento.

Embora as bombas mecânicas de condensado não funcionem geralmente com caudais tão elevados como as bombas eléctricas de condensado, são particularmente adequadas em situações em que

• O condensado está sob condições de vácuo
• O espaço está a prémio (devido aos baixos requisitos de manutenção das bombas mecânicas, o espaço está a prémio).
• O ambiente é perigoso ou explosivo
• Não há fonte de alimentação disponível

Como sistemas de bombagem de condensados eléctricospor vezes especificadas como unidades compactas de recuperação de condensado. Uma CRU mecânica é composta por um tanque receptor de condensado e uma bomba. Não é necessário qualquer sistema de controlo adicional, uma vez que a bomba é automática e só funciona quando necessário, o que significa que a bomba é auto-regulada.

Equipamento mecânico de bombeamento de condensado são, no entanto, um pouco mais complicados de dimensionar porque o fluxo no tubo de retorno é intermitente. A bomba tem dois ciclos, enchendo e drenando o receptor. A vazão instantânea durante a descarga será várias vezes maior do que a vazão média horária de retorno do condensado. É este caudal instantâneo que é utilizado para o dimensionamento do tubo de descarga.

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