- \n
- A caldeira<\/strong>\n
A caldeira \u00e9 a parte mais importante de toda a\u00a0elementos de um sistema de vapor<\/b>. A caldeira compacta moderna t\u00edpica \u00e9 alimentada por um queimador que envia calor atrav\u00e9s dos tubos da caldeira.<\/p>\n
Os gases quentes do queimador passam para tr\u00e1s e para a frente at\u00e9 3 vezes atrav\u00e9s de um feixe de tubos para obter a m\u00e1xima transfer\u00eancia de calor para a \u00e1gua circundante atrav\u00e9s das superf\u00edcies dos tubos da caldeira. Quando a \u00e1gua atinge a temperatura de satura\u00e7\u00e3o (a temperatura a que vai ferver a essa press\u00e3o) s\u00e3o produzidas bolhas de vapor de \u00e1gua, sobem at\u00e9 \u00e0 superf\u00edcie da \u00e1gua e rebentam.<\/p>\n
O vapor \u00e9 libertado para o espa\u00e7o acima, pronto para entrar no sistema de vapor. A v\u00e1lvula de corte ou coroa isola a caldeira e a sua press\u00e3o de vapor do processo ou planta.<\/p>\n
Se o vapor for pressurizado, ocupar\u00e1 menos espa\u00e7o. As caldeiras a vapor funcionam geralmente sob press\u00e3o, pelo que mais vapor pode ser produzido numa caldeira mais pequena e transferido para o ponto de utiliza\u00e7\u00e3o com tubos de pequeno di\u00e2metro. Quando necess\u00e1rio, a press\u00e3o de vapor \u00e9 reduzida no ponto de utiliza\u00e7\u00e3o. Enquanto a quantidade de vapor produzida na caldeira for t\u00e3o grande como a quantidade que sai da caldeira, a caldeira permanecer\u00e1 pressurizada. O queimador funcionar\u00e1 para manter a press\u00e3o correcta. Isto tamb\u00e9m mant\u00e9m a temperatura correcta do vapor, porque a press\u00e3o e a temperatura do vapor saturado est\u00e3o directamente relacionadas.<\/p>\n
A caldeira tem uma s\u00e9rie de acess\u00f3rios e controlos para garantir o seu funcionamento seguro, econ\u00f3mico, eficiente e a uma press\u00e3o constante.<\/p>\n<\/li>\n
- \u00c1gua de alimenta\u00e7\u00e3o<\/strong>\n
Outro dos\u00a0elementos de um sistema de vapor<\/b>\u00a0A qualidade da \u00e1gua fornecida \u00e0 caldeira \u00e9 crucial. Deve estar \u00e0 temperatura correcta, normalmente cerca de 80\u00b0C, para evitar mudan\u00e7as bruscas de temperatura na caldeira, e para que funcione eficientemente. Tamb\u00e9m deve ser da qualidade correcta para evitar danos na caldeira.<\/p>\n
A \u00e1gua pot\u00e1vel comum n\u00e3o tratada n\u00e3o \u00e9 inteiramente adequada para caldeiras e pode causar espuma e incrusta\u00e7\u00f5es rapidamente. A caldeira seria menos eficiente e o vapor ficaria sujo e molhado. A vida \u00fatil da caldeira tamb\u00e9m seria reduzida.<\/p>\n
Por conseguinte, a \u00e1gua deve ser tratada com produtos qu\u00edmicos para reduzir as impurezas que cont\u00e9m. Tanto o tratamento como o aquecimento da \u00e1gua de alimenta\u00e7\u00e3o s\u00e3o efectuados no tanque de alimenta\u00e7\u00e3o, que se encontra normalmente por cima da caldeira. A bomba de \u00e1gua de alimenta\u00e7\u00e3o ir\u00e1 adicionar \u00e1gua \u00e0 caldeira quando necess\u00e1rio.<\/p>\n
O aquecimento da \u00e1gua no tanque de alimenta\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m reduz a quantidade de oxig\u00e9nio dissolvido no mesmo. Isto \u00e9 importante, pois a \u00e1gua que cont\u00e9m oxig\u00e9nio \u00e9 corrosiva.<\/p>\n<\/li>\n
- Rebentamento de caldeira<\/strong>\n
Entre os\u00a0partes de um sistema de vapor<\/b>\u00a0a ter em conta \u00e9 o sistema de dosagem qu\u00edmica na \u00e1gua de alimenta\u00e7\u00e3o da caldeira que pode levar \u00e0 presen\u00e7a de s\u00f3lidos em suspens\u00e3o na \u00e1gua de alimenta\u00e7\u00e3o da caldeira. Estes acumulam-se inevitavelmente no fundo da caldeira sob a forma de lodo, e s\u00e3o removidos por um processo conhecido como sopro no fundo da caldeira. Isto pode ser feito manualmente - o operador da caldeira usa uma chave para abrir uma v\u00e1lvula de sopro durante um per\u00edodo de tempo definido, normalmente duas vezes por dia.<\/p>\n
Outras impurezas permanecem na \u00e1gua da caldeira ap\u00f3s tratamento sob a forma de s\u00f3lidos dissolvidos. A sua concentra\u00e7\u00e3o aumenta \u00e0 medida que a caldeira produz vapor e, consequentemente, a caldeira tem de ser periodicamente purgada de algum do seu conte\u00fado para reduzir a concentra\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
A isto chama-se controlo total de s\u00f3lidos dissolvidos (controlo TDS). Este processo pode ser realizado por um sistema autom\u00e1tico que utiliza uma sonda dentro da caldeira, ou uma pequena c\u00e2mara de detec\u00e7\u00e3o contendo uma amostra da \u00e1gua da caldeira, para medir o n\u00edvel de TDS na caldeira. Quando o n\u00edvel TDS atinge um ponto definido, um controlador envia um sinal para a v\u00e1lvula de sopro para abrir durante um per\u00edodo de tempo definido. A \u00e1gua perdida \u00e9 substitu\u00edda por \u00e1gua de alimenta\u00e7\u00e3o com uma menor concentra\u00e7\u00e3o de TDS, reduzindo assim o TDS na caldeira.<\/p>\n<\/li>\n
- Controlo de n\u00edvel<\/strong>\n
Se o n\u00edvel da \u00e1gua dentro da caldeira n\u00e3o for cuidadosamente controlado, as consequ\u00eancias poder\u00e3o ser catastr\u00f3ficas. Se o n\u00edvel da \u00e1gua for demasiado baixo e os tubos da caldeira forem expostos, os tubos da caldeira podem sobreaquecer e falhar, causando uma explos\u00e3o. Se o n\u00edvel da \u00e1gua for demasiado alto, a \u00e1gua pode entrar no sistema de vapor e perturbar o processo.<\/p>\n
Por este motivo, no\u00a0equipamento de um sistema de vapor\u00a0<\/b>s\u00e3o utilizados controlos autom\u00e1ticos de n\u00edvel. Para cumprir a legisla\u00e7\u00e3o, os sistemas de controlo de n\u00edvel tamb\u00e9m incorporam fun\u00e7\u00f5es de alarme que funcionam para desligar a caldeira e chamar a aten\u00e7\u00e3o se houver um problema com o n\u00edvel da \u00e1gua. Um m\u00e9todo comum de controlo de n\u00edvel \u00e9 a utiliza\u00e7\u00e3o de sondas que detectam o n\u00edvel da \u00e1gua no interior da caldeira. A um determinado n\u00edvel, um controlador enviar\u00e1 um sinal \u00e0 bomba de alimenta\u00e7\u00e3o que come\u00e7ar\u00e1 a restaurar o n\u00edvel da \u00e1gua, quando um n\u00edvel pr\u00e9-determinado for atingido, esta parar\u00e1. A sonda incorporar\u00e1 n\u00edveis em que a bomba arranca e p\u00e1ra ou em que os alarmes de n\u00edvel baixo ou alto s\u00e3o activados. Existem\u00a0equipamento de um sistema de vapor<\/b>\u00a0utilizando outros sistemas com flutuadores. Na maioria dos pa\u00edses, \u00e9 um requisito legal ter dois sistemas independentes de alarme de baixo n\u00edvel.<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n
<\/p>\n
Fluxo de vapor para a planta<\/span>\u00a0<\/span><\/b><\/h3>\n
Outro dos\u00a0elementos de um sistema de vapor<\/b>\u00a0o que \u00e9 fundamental \u00e9 o fluxo de vapor. Quando o vapor condensa, o seu volume \u00e9 drasticamente reduzido, resultando numa redu\u00e7\u00e3o localizada da press\u00e3o. Esta queda de press\u00e3o atrav\u00e9s do sistema cria o fluxo de vapor atrav\u00e9s das tubagens.<\/p>\n
O vapor gerado na caldeira deve ser transportado atrav\u00e9s da tubagem at\u00e9 ao ponto em que a sua energia t\u00e9rmica \u00e9 necess\u00e1ria. Inicialmente, haver\u00e1 uma ou mais condutas de vapor principais que transportam o vapor da caldeira na direc\u00e7\u00e3o geral da instala\u00e7\u00e3o utilizadora de vapor. Em seguida, o vapor pode ser distribu\u00eddo aos diferentes\u00a0partes de um sistema de vapor<\/b>\u00a0atrav\u00e9s de shunts mais pequenos.<\/p>\n
O vapor de alta press\u00e3o ocupa um volume menor do que a press\u00e3o atmosf\u00e9rica. Quanto maior for a press\u00e3o, menor ser\u00e1 o di\u00e2metro do tubo necess\u00e1rio para distribuir uma dada massa de vapor.<\/p>\n
- \n
- Qualidade do vapor<\/strong>\n
\u00c9 importante assegurar que o vapor que sai da caldeira atinge o processo no estado correcto. Para este efeito, a\u00a0equipamento de um sistema de vapor\u00a0<\/b>t\u00eam condutas que transportam o vapor \u00e0 volta da instala\u00e7\u00e3o e incorporam filtros, separadores, e\u00a0purgadores<\/a>.<\/p>\n
Um filtro \u00e9 um tipo de coador na conduta. Cont\u00e9m uma malha atrav\u00e9s da qual o vapor deve passar. Quaisquer part\u00edculas de sujidade que passem ser\u00e3o retidas pela malha. O coador deve ser limpo para evitar o entupimento. A sujidade deve ser removida do fluxo de vapor, uma vez que pode ser prejudicial para a\u00a0elementos de um sistema de vapor\u00a0<\/b>e pode tamb\u00e9m contaminar o produto final.<\/p>\n
O vapor deve ser o mais seco poss\u00edvel para garantir que transporta eficazmente o calor.<\/p>\n
O separador \u00e9 colocado no tubo e cont\u00e9m uma s\u00e9rie de placas ou deflectores que interrompem o caminho do vapor. O vapor atinge os deflectores e qualquer humidade no vapor acumula-se nos deflectores e \u00e9 depois drenada para fora do fundo do separador.<\/p>\n
O vapor passa da caldeira para os tubos de distribui\u00e7\u00e3o de vapor. Inicialmente, o tubo \u00e9 frio e o calor \u00e9-lhe transferido a partir do vapor. O ar \u00e0 volta dos tubos tamb\u00e9m \u00e9 mais fresco do que o vapor, pelo que o tubo come\u00e7ar\u00e1 a perder calor para o ar. Isolamento ou retardamento montado \u00e0 volta do tubo reduzir\u00e1 esta consider\u00e1vel perda de calor.<\/p>\n
Quando o vapor do sistema de distribui\u00e7\u00e3o de vapor entra no sistema de distribui\u00e7\u00e3o de vapor, o\u00a0equipamento de um sistema de vapor<\/b>O vapor libertar\u00e1 novamente energia atrav\u00e9s: a) do aquecimento do equipamento e, b) depois da transfer\u00eancia de calor para o processo. \u00c0 medida que o vapor perde calor, volta a transformar-se em \u00e1gua. Inevitavelmente, o vapor come\u00e7a a faz\u00ea-lo assim que sai da caldeira. A \u00e1gua que se forma \u00e9 conhecida como condensado, que tende a correr para o fundo do tubo e \u00e9 transportada juntamente com o fluxo de vapor.<\/p>\n
Deve ser removido dos pontos mais baixos dos tubos de distribui\u00e7\u00e3o por v\u00e1rias raz\u00f5es:<\/p>\n
- \n
- O condensado n\u00e3o transfere calor de forma eficiente. Uma pel\u00edcula de condensado no interior da f\u00e1brica reduzir\u00e1 a efici\u00eancia com que o calor \u00e9 transferido.<\/li>\n
- Quando o ar se dissolve no condensado, torna-se corrosivo.<\/li>\n
- A acumula\u00e7\u00e3o de condensado pode causar martelos de \u00e1gua ruidosos e prejudiciais.<\/li>\n
- Uma drenagem inadequada pode levar a fugas nas juntas.<\/li>\n<\/ul>\n
A\u00a0elemento de um sistema de vapor<\/b>\u00a0A chave \u00e9 o dispositivo conhecido como purgador que \u00e9 utilizado para remover o condensado dos tubos, ao mesmo tempo que impede a fuga de vapor do sistema. Isto pode ser feito de v\u00e1rias maneiras:<\/p>\n
- \n
- Um purgador utiliza a diferen\u00e7a de densidade entre o vapor e o condensado para accionar uma v\u00e1lvula. Quando o condensado entra na armadilha, um flutuador sobe e o mecanismo da alavanca do flutuador abre a v\u00e1lvula principal para permitir a drenagem do condensado. Quando o fluxo de condensado \u00e9 reduzido, a b\u00f3ia cai e a v\u00e1lvula principal fecha, impedindo assim a fuga de vapor.<\/li>\n
- O\u00a0armadilhas termodin\u00e2micas<\/a>\u00a0cont\u00e9m um disco que se abre para condensar e se fecha ao vapor.<\/li>\n
- Em\u00a0armadilhas de vapor termost\u00e1ticas<\/a>\u00a0bimet\u00e1lico, um elemento bimet\u00e1lico utiliza a diferen\u00e7a de temperatura entre vapor e condensado para accionar a v\u00e1lvula principal.<\/li>\n
- Em purgadores de vapor termost\u00e1ticos equilibrados, uma pequena c\u00e1psula cheia de l\u00edquido, sens\u00edvel ao calor, acciona a v\u00e1lvula.<\/li>\n<\/ul>\n
Uma vez o vapor utilizado no processo, o condensado resultante deve ser drenado da f\u00e1brica e devolvido \u00e0 casa das caldeiras.<\/p>\n<\/li>\n
- Redu\u00e7\u00e3o de press\u00e3o<\/strong>\n
Como mencionado acima, o vapor de \u00e1gua \u00e9 geralmente gerado a alta press\u00e3o e a press\u00e3o no ponto de utiliza\u00e7\u00e3o pode ter de ser reduzida, quer devido a limita\u00e7\u00f5es de press\u00e3o da planta, quer devido a limita\u00e7\u00f5es de temperatura do processo. Isto \u00e9 conseguido atrav\u00e9s da utiliza\u00e7\u00e3o de uma v\u00e1lvula redutora de press\u00e3o.<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n
<\/p>\n
Vapor no ponto de utiliza\u00e7\u00e3o\u00a0<\/span><\/b><\/h3>\n
H\u00e1 uma grande variedade de plantas que utilizam vapor. Algumas delas s\u00e3o descritas abaixo\u00a0equipamento de um sistema de vapor\u00a0<\/b>que podem servir de exemploo:<\/strong><\/p>\n
- \n
- Chaleiras de cozinha:<\/strong> Grandes potes de a\u00e7o ou cobre utilizados na ind\u00fastria alimentar e outras ind\u00fastrias para ferver subst\u00e2ncias, desde camar\u00f5es a geleias. Estes grandes vasos s\u00e3o rodeados por um casaco cheio de vapor, que actua para aquecer o conte\u00fado.<\/li>\n
- Autoclaves:<\/strong> Uma c\u00e2mara cheia de vapor utilizada para fins de esteriliza\u00e7\u00e3o, por exemplo, equipamento m\u00e9dico, ou para realizar reac\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas a altas temperaturas e press\u00f5es, por exemplo, cura com borracha.<\/li>\n
- Aquecimento de tanques de processo:<\/strong> Uma bobina cheia de vapor num tanque de l\u00edquido que \u00e9 utilizada para aquecer o conte\u00fado \u00e0 temperatura desejada.<\/li>\n
- Vulcanizadores:<\/strong> Um grande recipiente cheio de vapor utilizado para a cura da borracha.<\/li>\n
- Onduladores:<\/strong> Uma s\u00e9rie de rolos aquecidos a vapor utilizados no processo de ondula\u00e7\u00e3o na produ\u00e7\u00e3o de cart\u00e3o.<\/li>\n
- Permutador de calor:<\/strong> Para o aquecimento de l\u00edquidos dom\u00e9sticos\/industriais.<\/li>\n<\/ul>\n
- \n
- Controlo do processo<\/strong>\n
O vapor utilizado em qualquer um dos\u00a0equipamento de um sistema de vapor<\/b>\u00a0exigir\u00e1 algum m\u00e9todo de controlo do fluxo de vapor. Muitas vezes n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio um fluxo constante de vapor \u00e0 mesma press\u00e3o e temperatura, mas sim um fluxo gradualmente crescente no arranque para aquecer gradualmente a instala\u00e7\u00e3o, e uma vez que o processo atinja a temperatura desejada, o fluxo deve ser reduzido.<\/p>\n
As v\u00e1lvulas de controlo s\u00e3o\u00a0partes de um sistema de vapor\u00a0<\/b>que\u00a0<\/b>s\u00e3o utilizados para controlar o fluxo de vapor. O actuador \u00e9 o dispositivo que aplica a for\u00e7a necess\u00e1ria para abrir ou fechar a v\u00e1lvula. Um sensor monitoriza as condi\u00e7\u00f5es no processo e transmite a informa\u00e7\u00e3o ao controlador. O controlador compara a condi\u00e7\u00e3o do processo com o set point e envia um sinal correctivo ao actuador, que ajusta a abertura da v\u00e1lvula.<\/p>\n
Existem diferentes tipos de controlo:<\/p>\n
- \n
- V\u00e1lvulas com actuador pneum\u00e1tico: O ar comprimido \u00e9 aplicado a um diafragma no actuador para abrir ou fechar a v\u00e1lvula.<\/li>\n
- V\u00e1lvulas com actuador el\u00e9ctrico: Um motor el\u00e9ctrico acciona a v\u00e1lvula.<\/li>\n
- V\u00e1lvulas auto-actantes: N\u00e3o existe um controlador como tal. O sensor tem um enchimento l\u00edquido que se expande e contrai em resposta a uma mudan\u00e7a na temperatura do processo. Esta ac\u00e7\u00e3o aplica a for\u00e7a para abrir ou fechar a v\u00e1lvula.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
- Remo\u00e7\u00e3o de condensado da planta<\/strong>\n
O condensado que se forma \u00e9 muitas vezes facilmente removido da planta atrav\u00e9s de uma armadilha de vapor. O condensado entra no sistema de elimina\u00e7\u00e3o de condensados. Se estiver contaminada, ser\u00e1 provavelmente enviada para o esgoto. Caso contr\u00e1rio, a valiosa energia t\u00e9rmica que cont\u00e9m pode ser retida devolvendo-a ao tanque de alimenta\u00e7\u00e3o da caldeira. Isto tamb\u00e9m permite poupar em \u00e1gua e custos de tratamento de \u00e1gua.<\/p>\n
Por vezes, pode formar-se um v\u00e1cuo dentro da instala\u00e7\u00e3o a vapor. Isto impede a drenagem do condensado, mas a drenagem adequada do espa\u00e7o de vapor mant\u00e9m a efici\u00eancia da instala\u00e7\u00e3o. Nestes casos, o condensado pode ter de ser bombeado para fora.<\/p>\n
As bombas mec\u00e2nicas (accionadas a vapor) s\u00e3o utilizadas para este fim. Estas, ou bombas el\u00e9ctricas, s\u00e3o utilizadas para levantar o condensado de volta para o tanque de alimenta\u00e7\u00e3o da caldeira.<\/p>\n
Se tiver uma bomba mec\u00e2nica a drenar um elemento da planta, o sistema de vapor e condensado representa um loop cont\u00ednuo. Quando o condensado chega ao dep\u00f3sito de alimenta\u00e7\u00e3o, est\u00e1 dispon\u00edvel para reciclagem na caldeira.<\/p>\n<\/li>\n
- Monitoriza\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica<\/strong>\n
No actual ambiente de poupan\u00e7a de energia, \u00e9 bastante comum que os clientes queiram monitorizar o consumo de energia de\u00a0equipamento de um sistema de vapor.<\/b><\/p>\n
Os medidores de fluxo de vapor s\u00e3o utilizados para monitorizar o consumo de vapor, e s\u00e3o tamb\u00e9m utilizados para atribuir custos a departamentos ou elementos individuais da planta.<\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n
- Monitoriza\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica<\/strong>\n
- Autoclaves:<\/strong> Uma c\u00e2mara cheia de vapor utilizada para fins de esteriliza\u00e7\u00e3o, por exemplo, equipamento m\u00e9dico, ou para realizar reac\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas a altas temperaturas e press\u00f5es, por exemplo, cura com borracha.<\/li>\n
- Em\u00a0armadilhas de vapor termost\u00e1ticas<\/a>\u00a0bimet\u00e1lico, um elemento bimet\u00e1lico utiliza a diferen\u00e7a de temperatura entre vapor e condensado para accionar a v\u00e1lvula principal.<\/li>\n
- \u00c1gua de alimenta\u00e7\u00e3o<\/strong>\n
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