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, bem como o ar e outros gases incondensáveis.

Embora seja tentador considerar os purgadores isoladamente, é seu efeito no sistema de vapor como um todo que é importante:

• A planta atinge a temperatura rapidamente ou demora a responder, produzindo menos do que o esperado?
• O sistema está livre de perturbações ou a sangria inadequada permite golpes de aríete, corrosão, vazamentos e custos de manutenção mais altos do que o necessário?
• O projeto do sistema tem um efeito negativo na vida útil e na eficiência do purgador? 

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

Somente o engenheiro astuto reconhecerá que a deterioração da válvula de controle, vazamentos e desempenho reduzido da planta são facilmente remediados prestando a devida atenção à purga de vapor. As armadilhas não são exceção à regra geral de que qualquer mecanismo pode eventualmente se deteriorar.

Quando os purgadores falham e permanecem abertos, uma certa quantidade de vapor passa para o sistema de condensado, embora muitas vezes menos do que o esperado. Felizmente, existem meios disponíveis para a detecção rápida de qualquer falha.

Então, por que usar purgadores em sistemas de vapor? A função de um purgador é descarregar o condensado sem permitir que o vapor vivo escape. Nenhum sistema de vapor está completo sem aquele componente crucial, “o purgador”. É o elo mais importante no circuito de condensado, pois esta peça vital é a que conecta a linha de vapor com o retorno de condensado.

Um purgador literalmente “sangra” o condensado (assim como o ar e outros gases não condensáveis) para fora do sistema, permitindo que o vapor vivo chegue ao seu destino e faça seu trabalho da forma mais eficiente e econômica possível. A quantidade de condensado que um purgador tem que lidar pode variar consideravelmente.

Você pode ter que descarregar o condensado na temperatura do vapor, ou seja, assim que ele se formar no espaço de vapor, ou pode ter que descarregar abaixo da temperatura do vapor, liberando parte de seu "calor sensível" no processo de espaço de vapor.

As pressões nas quais os purgadores de vapor precisam trabalhar podem ser qualquer coisa entre vácuo e mais de cem bar. Para atender a essa variedade de condições, existem muitos tipos diferentes, cada um com suas vantagens e desvantagens.

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

As condições podem não ser muito óbvias no início. Pode haver variações no funcionamento, alimentação ou contrapressão. Podem estar sujeitos a temperaturas extremas ou mesmo golpe de aríete em tubos de vapor. Eles podem ser sensíveis à corrosão ou sujeira. Quaisquer que sejam as condições, a seleção correta da armadilha é importante para o sistema mais eficiente. Você perceberá que um tipo de armadilha pode não ser a seleção correta para todas as aplicações.

Nesse sentido, um purgador para sistemas de vapor deve influenciar:

• Eliminação de ar

  Na partida, o purgador deve ser capaz de descarregar ar. Até que o ar seja deslocado, o vapor não pode entrar em seu próprio espaço e o aquecimento é lento. As perdas fixas aumentam e a eficiência da planta diminui. Purgadores 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 de purgadores. Aqui, os purgadores de vapor termostáticos têm uma clara vantagem sobre outros tipos, pois estão totalmente abertos na partida. Os purgadores de boia que incorporam saídas de ar termostáticas são especialmente úteis, enquanto muitos purgadores termodinâmicos são capazes de lidar com quantidades moderadas de ar. O pequeno orifício de sangria ou placa de orifício do purgador de balde invertido geralmente resulta em baixa capacidade de remoção de ar. 

• Remoção de condensado

  Uma vez que o ar foi removido, o purgador deve remover o condensado, mas não o vapor. Vazamentos de vapor neste ponto implicam em um processo ineficiente e antieconômico. Assim, o purgador tem que deixar o condensado passar 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 de vapor é o encharcamento resultante da seleção do purgador errado. 

• Desempenho térmico

  Tendo considerado o requisito básico para remoção de ar e condensado, atenção deve ser dada ao desempenho térmico. Isso significa simplesmente avaliar quanto calor está disponível a partir de um determinado peso de vapor usado e como o purgador foi capaz de influenciar esse resultado. Com base nisso, o purgador de vapor termostático pode parecer a melhor escolha. Essas armadilhas retêm o condensado até que esfrie abaixo da temperatura de saturação. Garantir que o calor permaneça na mesma planta, no espaço que está sendo aquecido ou nos processos, é uma economia real no consumo de vapor. Na verdade, há uma tendência de descarregar o condensado na temperatura mais baixa possível, mas a maioria das aplicações exige que o condensado seja removido na temperatura do vapor. Isso requer um purgador com propriedades de trabalho diferentes do tipo termostático, que normalmente se enquadraria no grupo de purgadores do tipo mecânico ou termodinâmico. 

  Ao escolher uma armadilha, a primeira coisa a considerar é a necessidade do processo. Isso fará com que você escolha uma família de armadilhas. A forma como o processo está conectado ao sistema de vapor e condensado fará com que você escolha o tipo de purgador que funcionará melhor nas circunstâncias. Uma vez escolhida, é necessário dimensionar a armadilha. Isso será determinado pelas condições do sistema e parâmetros do processo, como:

  • Máxima pressão de vapor e condensado.
  • Pressão de trabalho de vapor e condensado.
  • Temperaturas e fluxos
  • Se o processo é controlado pela temperatura. 

• Confiança 

  Foi dito que "boa purga de vapor" significa "sem problemas". Sem dúvida, a confiabilidade é uma questão importante. Significa a possibilidade de trabalhar em condições normais com o mínimo de atenção. As condições normais geralmente são previsíveis se você pensar sobre elas:

  • Corrosão devido à condição do condensado. Pode ser neutralizado utilizando materiais de construção especiais e um bom condicionamento da água de alimentação.
  • O golpe de aríete, muitas vezes devido a um levantamento após a armadilha, pode ser monitorado no estágio de projeto e, se não for removido, pode representar um perigo desnecessário para os purgadores que, de outra forma, seriam confiáveis.
  • A sujidade acumulada num sistema em que o arrasto da caldeira ou a sujidade do tubo interfere com o funcionamento do purgador. 

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

• revaporizado 

Embora normalmente não seja considerado para a escolha do purgador, um efeito causado pelo condensado quente quando ele passa de um sistema de alta pressão para uma pressão mais baixa é o vapor flash, que muitas vezes engana o observador sobre o estado do purgador. O vapor flash não deve ser confundido com vapor vivo ao analisar a condição de um purgador de vapor. 

Considere a entalpia do condensado recém-formado à pressão e temperatura do vapor. Por exemplo, a uma pressão de 7 bar g, o condensado conterá 721 kJ/kg a uma temperatura de 170,5°C. Se este condensado for descarregado na atmosfera, ele só existirá como água a 100°C, com entalpia de água saturada de 419 kJ/kg. O conteúdo da entalpia em excesso de 721 – 419, ou seja, 302 kJ/kg, irá revaporizar uma porcentagem de água, produzindo uma quantidade de vapor à pressão atmosférica.

O vapor de baixa pressão produzido é chamado de “vapor flash”. A quantidade de vapor flash liberado nas condições mencionadas acima é calculada da seguinte forma: 

Se o purgador descarregasse 500 kg/h de condensado a 7 bar g na atmosfera, a quantidade de vapor flash que seria gerada seria 500 x 0,134 = 67 kg/h. Equivalente a aproximadamente 38 kW de perda de potência. Isso representa uma quantidade substancial de energia útil, que muitas vezes é perdida do circuito de vapor e condensado, e oferece uma oportunidade simples de aumentar a eficiência do sistema por meio de seu uso.

Ao longo da história do uso do vapor, Spirax Sarco sempre esteve na vanguarda para melhorar a eficiência da planta a vapor. Desde 1935, a gama de produtos Spirax Sarco aumentou consideravelmente e atualmente é implementado em todo o mundo em muitos tipos de plantas que utilizam vapor. Hoje, existem muito poucos processos que não dependem do vapor para fornecer um produto final.

Se você estiver interessado em saber mais razões para usar purgadores em sistemas de vapor, convidamos você a acessar o calculadora para avaliar adequadamente a economia dos processos de plantas que usam vapor e as melhorias que você pode obter em sua infraestrutura de geração e distribuição.

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