apostila sarco

8/14/2019 apostila sarco

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Spirax Sarco Indstria e Comercio Ltda.Estrada Manuel Lages do Cho, 268

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BEM VINDO

AO MUNDO DO VAPOR


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Spirax Sarco Indstria e Comercio Ltda.

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O curso de vapor SPIRAX SARCO tem como objetivo demonstrar ascaractersticas e o uso do vapor como elemento de transmisso de energia paraaquecimento industrial. A utilizao do vapor como meio de transmisso de potnciamecnica um assunto especfico que abordaremos em outra oportunidade.Trabalharemos com as unidades do sistema mtrico.

O presente curso destinado a todas as pessoas que atuam em projetos, operao emanuteno de sistemas de vapor. Esperamos, com este trabalho, contribuir com osprofissionais dessas reas no tocante solues dos problemas encontrados.


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CAPTULO 1 - INTRODUO

1.1 - O QUE VAPOR ?

Como outras substncias, a gua pode se apresentar nos estados slido (gelo), lquido (gua) e gasoso(vapor). Neste curso, estudaremos a gua nos estados lquido, gasoso e a transio de um estado paraoutro.Ao cedermos calor para a gua, sua temperatura aumenta at atingir um determinado valor. A partirdeste, a gua no tem mais como se manter em estado lquido. Esse valor corresponde ao PONTO DEEBULIO, isto , qualquer adio de calor far com que parte desta gua ferva, se transformando emvapor.

Podemos considerar, de forma sinttica que vapor nada mais que a unio do elemento qumico GUAcom o elemento fsico ENERGIA OU CALOR.

1.2 - POR QUE SE UTILIZA O VAPOR ?

O vapor utilizado como meio de transmisso de energia desde a Revoluo Industrial. princpio,utilizava-se vapor no preparo de alimentos. Hoje, o vapor tornou-se uma ferramenta flexvel e verstil

para a indstria quando se necessita de aquecimento. POR QUE?O vapor gerado partir da gua, fludo relativamente barato e acessvel em grande parte do planeta.Sua temperatura pode ser ajustada com preciso, controlando sua presso atravs de vlvulas.Transporta grandes quantidades de energia com pouca massa e, ao retornar ao estado lquido, cede essaenergia ao meio que se deseja aquecer. facilmente transportado atravs de tubulaes, podendo percorrer grandes distncias entre os pontosde gerao e utilizao.

1.3 - PRODUO DE VAPORPara melhor explicar a produo de vapor, utilizaremos o exemplo da figura abaixo:


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FIGURA 1

Suponhamos um cilindro com a parte inferior vedada, envolvido com isolamento trmico com eficinciade 100 %, de tal forma que no haja perda de calor para a atmosfera e contendo 1 kg de gua temperatura de 0C (ponto de fuso). Essa condio ser tomada, doravante, como ponto de referncia,

onde passaremos a considerar, para nossos propsitos, que a QUANTIDADE DE CALOR existentenessa massa de gua igual a ZERO.

Supondo que a presso exercida sobre a gua seja atmosfrica, qualquer adio de calor absorvida pelagua far com que sua temperatura se eleve, conforme mostra a figura 2.

FIGURA 2

A temperatura da gua aumentar at que se atinja o valor de 100C. Nessas condies, qualquer

aumento adicional de calor far com que a gua no consiga se manter em estado lquido, sendo queuma parte dessa massa ferver, ou melhor, se transformar em vapor, conforme figura 3.


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FIGURA 3

Quanto maior a quantidade de calor absorvida pelo sistema, maior ser a massa de gua transformadaem vapor, conforme as figuras 4 e 5.

FIGURA 4

FIGURA 5


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partir do momento em que se esgotar completamente a massa de gua, a temperatura do processovoltar a aumentar, sendo que teremos somente a presena de vapor (gs), conforme a figura 6.

FIGURA 6Observando a posio final do grfico Temperatura x Calor, podemos divid-lo em trs partesdistintas, conforme a figura 7:

FIGURA 7

O calor absorvido por kg de gua lquida at a temperatura de ebulio chamado de CALORSENSVEL (smbolo CS).

O calor adicional necessrio para converter 1 kg de gua em vapor chamado de CALOR LATENTE(smbolo CL).

A soma do Calor Sensvel e do Calor Latente corresponde ao CALOR TOTAL por kg de vapor(smbolo CT).

Concluindo, quando essa massa de 1 kg de gua temperatura de 100C tiver recebido o Calor Total,toda a gua estar transformada em vapor, presso atmosfrica.


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O volume ocupado pelo vapor muito maior que o da gua, pois, quando em estado lquido, asmolculas de gua ser mantm muito mais prximas que as molculas de vapor. Podemos afirmar,portanto, que o processo de evaporao consiste em ceder energia suficiente para que cada molculapossa vencer a fora de atrao que as mantm prximas, fazendo com que, ao passar para a fasegasosa, possam se deslocar livremente no meio que as contm.

Um fato a observar que se a presso sobre a gua aumentar, as molculas encontraro maiordificuldade para vencer essa fora de atrao, e, portanto, haver maior dificuldade de transformao dagua em vapor. Para garantir essa transformao, a quantidade de calor para romper a fora de atraoser maior. Consequentemente, a temperatura de ebulio da gua, quando submetida a pressesmaiores que a atmosfrica, ser maior do que 100C. Podemos demonstrar tal fenmeno se o cilindromostrado na experincia for provido de um pisto com deslocamento livre na vertical e, sobre essepisto, for colocado um peso para aumentar a presso sobre a gua. Com certeza evaporao se dar auma temperatura alm dos 100C.

Para cada valor de presso h uma nica temperatura de ebulio. Caso a presso da gua seja menordo que a atmosfrica, a quantidade de calor necessria para ocasionar a ebulio ser menor, sendomenor, tambm, a temperatura em que a ebulio ocorre.


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CAPTULO 2 - UNIDADES E TERMINOLOGIAS

2.1 - CALOR

o termo utilizado para designar a energia trmica total de um fludo lquido ou gasoso (tais como agua e o vapor), dentro de condies de presso e temperatura preestabelecidas. A unidade queutilizaremos nos nossos estudos kilocaloria (smbolo kcal).

2.1.1 -QUANTIDADE DE CALOR

o calor, ou energia trmica total, por unidade de massa. A unidade representativa kilocaloria porkilograma (kcal/kg).

2.1.2 - CALOR ESPECFICO

a capacidade que uma substncia possui para absorver ou transferir calor e se define como aquantidade de energia, em Joules, necessria para aumentar a temperatura de 1 kg dessa substncia em1C. O calor especfico da gua 4,186 kJ/kg C ou 1 kcal/kg C. Isso representa dizer que se houveruma transferncia de calor de 1 kcal para uma massa de 1 kg de gua, ocorrer um aumento de 1C natemperatura.

2.1.3 - TRANSFERNCIA DE CALOR

Trata-se do fluxo de energia entre um meio a alta temperatura a outro meio com temperatura menor,quando em contato ou proximidade. S ocorrer fluxo ou transferncia de calor se houver um diferencialde temperatura entre os meios. Caso a temperatura desses meios seja a mesma, ambos estaro numestado de equilbrio trmico.

2.1.4 - CALOR SENSVEL

a quantidade de calor contida na gua, em seu estado lquido. Suponhamos que dispomos de guacom temperatura de 10C para abastecer uma caldeira que trabalha presso atmosfrica. Conformevisto anteriormente, necessitamos de 1 kcal de energia para fazer aumentar a temperatura de 1 kg degua em 1C. Nessas condies, seriam necessrias 90 kcal para elevar a temperatura de 1 kg de guade 10C at 100C (correspondente temperatura de ebulio da gua presso atmosfrica).


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Se a capacidade produtiva da caldeira for de 10000 litros (ou 10000 kg), a energia necessria paraelevar toda a massa de gua de 10C para 100C ser 90 kcal/kg * 10000 kg = 900000 kcal.Vale observar que este valor no corresponde ao calor sensvel encontrado nas Tabelas de VaporSaturado, pois, o ponto de referncia para tomada deste valor considerado quando a gua est a 0C.Portanto, nessas condies, o calor sensvel 100 * 1 = 100 kcal/kg.

2.1.5 - CALOR LATENTE

Se, atingida a temperatura de 100C na presso atmosfrica, a gua continuar a receber calor, passar aocorrer a transformao da gua em vapor, temperatura constante. Esse calor adicional chama-seCALOR LATENTE, sendo a quantidade de energia necessria para transformar 1 kg de gua em 1 kgde vapor.

2.1.6 - CALOR TOTAL

a soma do calor sensvel com o calor latente. Ao observarmos as Tabelas de Vapor Saturado,veremos que, presso atmosfrica, as quantidades de energia para transformar 1 kg de gua em vaporso:CALOR SENSVEL = 100 kcalCALOR LATENTE = 539,7 kcalCALOR TOTAL = 100 + 539,7 = 639,7 kcal

Considerando uma massa de 100 kg de vapor, a quantidade de energia total ou calor total dessa massacorresponde a 639,7 * 100 = 63970 kcal.

2.2 - PRESSO

A unidade representa a fora exercida por um determinado fludo por unidade de rea. Utilizaremos, emnossos estudos, a unidade BAR (Sistema Internacional). O Sistema Britnico adota o PSI (pound squareinche ou libra por polegada quadrada). comum tambm a utilizao da unidade kgf/cm2. seguir,abordaremos alguns aspectos importantes sobre o conceito de presso:

2.2.1 - LEI DE PASCAL

Num sistema fechado, a presso exercida por um fludo age igualmente em todos os pontos dosistema.


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FIGURA 8

2.2.2 - COLUNA DGUA

A unidade de presso pode ser expressa em metros de coluna dgua (m.c.a.). Para melhor exemplificareste conceito, tomemos um reservatrio conforme a figura 9:

1 m1 m

10 m

15 m

FIGURA 9

Avaliemos a presso exercida pela gua na base do reservatrio:

FP = ------- , onde:

A


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P = pressoF = foraA = rea

No caso, a fora exercida pela gua equivalente ao seu peso prprio:

Peso Especfico da gua = 1000 kgf/m3

Volume do reservatrio = 10 m3

Como: F = 1000 kgf/m3 * 10 m3 = 10000 kgfA = rea da base do reservatrioA = 100 * 100 = 10000 cm2

10000Portanto : P = --------- = 1 kgf/cm2

10000(aproximadamente igual a 1 bar).

CONCLUSO: Independente da rea, a presso equivalente a uma altura de 10 metros de colunadgua 1 kgf/cm2 ou 1 bar.

2.2.3 - PRESSES ATMOSFRICA, ABSOLUTA E MANOMTRICA

A presso atmosfrica aquela exercida pela atmosfera terrestre sobre todas as coisas existentes naTerra e varia de acordo com a altitude na qual os corpos se encontram. Ao nvel do mar, a pressoatmosfrica equivale a aproximadamente 1 bar. Quanto maior a altitude, menor ser a pressoatmosfrica, j que a massa de ar existente sobre os corpos ser menor.A presso manomtrica ou relativa a que se l nos manmetros instalados em sistemas quaisquer.Quando no se encontram montados, os manmetros medem presso zero, o que representa dizer que ozero do manmetro equivale presso atmosfrica (no caso no nvel do mar, 1 bar abs).

A presso absoluta corresponde soma da presso manomtrica ou relativa com a presso atmosfricalocal. A presso absoluta zero corresponde ao zero absoluto ou vcuo total. Sendo assim, umapresso de 3 bar abs (ou 3 bar a) corresponde a uma presso manomtrica de 2 bar (ou 2 bar g) aonvel do mar.

As presses absolutas abaixo de 1 bar abs so, normalmente, expressas em milibar.

No caso do Brasil, onde as variaes de altitude so pouco significativas (abaixo de 1000 m, em mdia),consideramos a presso atmosfrica como 1 bar abs, bastando somar este valor ao valor da pressomanomtrica para se chegar presso absoluta.


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2.3 - VOLUME ESPECFICO

O volume especfico definido como sendo o volume ocupado por um fluido qualquer por unidade demassa. A unidade padro o m3/ kg. Veremos que o volume especfico do vapor varia em funo dapresso, tema que abordaremos no captulo seguinte.

CAPTULO 3 - VARIAES DA TEMPERATURA , CALOR, E VOLUMEDO VAPOR EM RELAO PRESSO

3.1 - VARIAES DA TEMPERATURA E CALOR

Voltando ao cilindro com pisto deslizante, visto anteriormente, se a gua for aquecida at se transformarem vapor, este ocupar todo o espao interno do cilindro, at que a presso interna se equilibre com a

presso exercida sobre o pisto pelo peso (FIGURA 9).

Caso haja maior produo de vapor, o pisto se movimentar para cima, devido a uma maior agitaomolecular, sendo que a presso interna permanecer constante. Havendo possibilidade da introduo demais gua no cilindro, maior ser a formao de vapor, empurrando o pisto cada vez mais para cima.

J dissemos que se um sistema de gerao de vapor operar a uma presso maior que a atmosfrica, atemperatura de ebulio ou de saturao ser superior a 100C. Por exemplo, a uma presso de 10barg , essa temperatura de saturao de aproximadamente 183,2C. Para atingir esta temperatura, agua necessita de uma maior quantidade de calor sensvel.

Por outro lado, a medida em que a presso de gerao aumenta, o calor latente necessrio paraconverter a gua em vapor menor. presses elevadas, as molculas de vapor possuem menor graude liberdade e, portanto, a quantidade de energia suplementar necessria para romper as foras deatrao molecular menor.Consideremos uma caldeira como um recipiente fechado. O vapor, ao ser gerado dentro da caldeira,passa a exercer uma presso sobre o meio, inclusive sobre a superfcie da gua contida nesse meio(lembrem-se da Lei de Pascal). Esse aumento de presso far com que a temperatura de saturao dagua se torne maior, pois as molculas necessitam de uma quantidade maior de energia para vencer a

fora de atrao inter molecular. No exemplo abaixo, expomos duas condies diferentes de produode vapor.


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Calor Latente481,8 kcal

Calor Sensvel180kcal

Calor Latente539,4 kcal

Calor Sensvel

100 kcal

100 C

100 C

0 C

184 C

184 C

0 C

Calor Total639,4 kcal

Calor Total661,8 kcal

FIGURA 10 FIGURA 11A figura 10 mostra o comportamento da produo de vapor presso atmosfrica, enquanto que aFigura 11 mostra essa mesma produo a uma presso de 10 barg. Baseado nas informaes obtidasdas figuras anteriores, podemos deduzir que:

I) Quando a presso do vapor aumenta, ocorre:- ligeiro aumento do calor total- aumento do calor sensvel- diminuio do calor latente

II) Quando a presso do vapor diminui, ocorre:- ligeira diminuio do calor total- diminuio do calor sensvel- aumento do calor latente.

3.2 - VARIAES DO VOLUME ESPECFICO

Outra caracterstica do vapor a variao do volume especfico em relao presso.

Se 1 kg de gua se converter em vapor, o resultado exatamente 1 kg de vapor. Porm, o volumeocupado pelo vapor ser muito maior que o ocupado pela mesma quantidade de gua.

Ao contrrio do que ocorre com a gua, o volume ocupado por uma determinada quantidade de vapordepende diretamente de sua presso. Quanto maior a presso do vapor, menor ser o volume ocupadopor esta massa, conforme observado no grfico da figura 12.


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Grfico da Presso x Volume do vapor

0

0,5

1

1,5

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Presso relativa (bar)

Volum

eespecfico

(m^3/kg)

FIGURA 12

O volume ocupado por 1 kg de vapor, a uma determinada presso, chamado de VOLUME

ESPECFICO (smbolo Vg).Diante do exposto, podemos concluir que o ideal, num sistema de vapor, efetuar sua gerao compresses elevadas ( o menor volume especfico requer tubulaes de menor dimetro) e utiliz-lo apresses mais baixas (maior parcela de calor latente e menor custo dos equipamentos.

3.3 - TABELA DE VAPOR SATURADOEsta tabela serve para relacionar todas as propriedades at aqui descritas, resultado de ensaiosefetuados com o vapor.

As colunas 1 e 2 correspondem, respectivamente, s presses manomtrica e absoluta.A coluna 3 mostra os diferentes valores de temperatura de saturao, para as diferentes pressesexpressas nas colunas anteriores.A coluna 4 traz os valores de volume especfico do vapor s diferentes presses.As colunas 5, 6 e 7 trazem as quantidades de calor sensvel, total e latente do vapor, tambm sdiferentes presses. Vale lembrar que esses valores correspondem ao VAPOR SATURADO SECO,isto , com ttulo 100 %.


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PressoRelativa

PressoAboluta

Temperatura VolumeEspecfico

CalorSensvel

CalorTotal

CalorLatente

bar bar oC m3/kg kcal/kg kcal/kg kcal/kg0,010,0150,02

6,712,717,2

131,789,6468,27

6,712,817,2

600,1602,8604,8

593,0590,0587,4

0,0250,030,04

20,823,828,6

55,2846,5335,46

20,823,828,6

606,4607,7609,8

585,6583,9581,1

0,050,06,08

32,535,841,2

28,7324,1918,45

32,535,841,1

611,5612,9615,12

578,9577,1574,1

0,100,120,15

45,449,153,6

14,9512,6010,21

45,449,053,5

617,0618,5620,5

571,6569,5567,0

0,200,250,30

59,764,668,7

7,7956,3225,328

59,664,568,6

623,1625,1626,8

563,5560,6558,2

0,350,40

0,50

72,275,4

80,9

4,6144,069

3,301

72,275,4

80,8

628,2629,5

631,6

556,0554,1

550,80,600,700,80

85,589,592,9

2,7832,4092,125

85,489,492,9

633,4634,9636,2

548,0545,5543,2

00,1

0,901,01,1

96,299,1101,8

1,9041,7251,578

96,299,1

101,8

637,4638,5639,4

541,2539,4537,6

0,20,30,4

1,21,31,4

104,2106,6108,7

1,4551,3501,259

104,3106,7108,9

640,3641,2642,0

536,0534,5533,1

0,50,60,8

1,51,61,8

110,8112,7116,3

1,1801,1110,995

110,9112,9116,5

642,8643,5644,7

531,9530,6528,2

1,01,21,4

2,02,22,4

119,6122,6125,5

0,9020,8260,7616

119,9123,0125,8

645,8646,9648,0

525,9524,0522,1

1,61,82,0

2,62,83,0

128,1130,5132,9

0,70660,65920,6166

128,5131,0133,4

649,1650,2650,3

520,4518,7516,9

2,22,42,6

3,23,43,6

135,1137,2139,2

0,58170,54950,5208

135,7137,8139,9

651,0651,7652,4

515,8514,3512,8

2,83,03,5

3,84,04,5

141,1142,9147,2

0,49510,47060,4224

141,8143,6148,1

653,1653,4654,6

511,3509,8506,7

4,04,5

5,0

5,05,5

6,0

151,1154,7

158,1

0,38160,3497

0,3213

152,1155,9

159,3

655,8656,8

657,8

503,7501,2

498,55,56,06,5

6,57,07,5

161,2164,2167,0

0,29870,27780,2609

162,7165,6168,7

658,6659,4660,1

496,1493,8491,6

7,07,58,0

8,08,59,0

169,6172,1174,5

0,24480,23170,2189

171,3174,0176,4

660,8661,4662,0

489,5487,5485,6

8,5910

9,51011

176,8179,0183,2

0,20850,19810,1808

179,0181,2185,6

662,5663,-0663,9

483,7481,8478,3

111213

121314

187,1190,7194,1

0,16640,15410,1435

189,7193,5197,1

664,7665,4666,0

475,0471,9468,9

141516

151617

197,4200,4203,4

0,13430,12620,1190

200,6203,9207,1

666,6667,1667,5

466,0463,2460,4

171819

181920

206,1208,8211,4

0,11260,10680,1016

210,1213,0215,8

667,9668,2668,5

457,8455,2452,7

212325

222426

216,2220,8225,0

0,09250,08490,0785

221,2226,1230,8

668,9669,1669,3

447,7443,2438,7

272931

283032

229,0232,8236,3

0,07290,068020,06375

235,2239,5243,6

669,6669,7669,7

434,4430,2426,1

3335

37

3436

38

239,8243,0

246,2

0,059950,05658

0,05353

247,5251,2

254,8

669,6669,5

669,3

422,1418,3

414,5394143

404244

249,2252,1254,9

0,050780,048280,04601

258,2261,6264,9

669,0668,8668,4

410,8407,2403,5

454749

464850

257,6260,2262,7

0,043930,042010,04024

268,0271,2274,2

668,0667,7667,3

400,0396,5393,1

545964

556065

268,7274,3279,5

0,036360,033100,03033

281,4288,4294,8

666,2665,0663,6

384,8376,6368,8

697479

707580

284,5289,2293,6

0,027950,025870,02404

300,9307,0312,6

662,1660,5658,9

361,2353,5346,3

848994

859095

297,9301,9305,8

0,022410,020960,01964

318,2323,6328,8

657,0655,1653,2

338,8331,5324,4

99109119

100110120

309,5316,6323,2

0,018450,016370,01462

334,0344,0353,9

651,1646,7641,9

317,1302,7288,0

129139149

130140150

329,3335,1340,6

0,013120,011810,01065

363,0372,4381,7

636,6631,0624,9

273,6258,6243,2

159179199

160180200

345,7355,3364,1

0,009620,007810,00620

390,8410,2431,5

618,3602,5582,3

227,5192,3150,8

CAPTULO 4 - TIPOS DE VAPOR

4.1 - VAPOR SATURADO

Recordando o processo de produo do vapor, atingida a temperatura de saturao, a gua passa


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a se transformar em vapor, mantendo sua temperatura constante. Quanto maior a quantidade de calorlatente absorvida pela mistura, maior ser a quantidade de vapor e, consequentemente, menor ser aquantidade de gua. Durante essa fase, a mistura chamada de VAPOR SATURADO MIDO, pois,

junto com o vapor, ainda existe uma parcela de gua presente.

No instante em que houver absoro de todo o calor latente, toda a gua presente estar transformadaem vapor, isto , o vapor estar totalmente isento da presena de gua. Neste estgio, o vapor chamado de VAPOR SATURADO SECO.

Na prtica, o vapor utilizado nas indstrias arrastam consigo gotculas de gua, no podendo serclassificado de vapor saturado seco. Porm, o desejvel que o vapor utilizado em processos deaquecimento seja o mais seco possvel, isto , com maior parcela possvel de calor latente.

Chamamos de QUALIDADE ou TTULO DO VAPOR (smbolo X) ao percentual de vapor secoexistente numa mistura gua + vapor. Este valor incide diretamente sobre a quantidade de calor latenteexistente no vapor.

Como exemplo, se o vapor estiver a 7 bar de presso com um ttulo de 95 %, a quantidade de calorcontido por kg de vapor ser:

CT = CS + CL * XCT = 172,5 + (489,6 * 0,95)CT = 637,6 kcal/kg

Este valor representa uma reduo de 24,5 kcal/kg em relao ao calor total do vapor a 7bar, encontrado nas Tabelas de Vapor Saturado.

4.2 - VAPOR SUPERAQUECIDO

Se, mesmo aps toda a gua ter se transformado em vapor, o sistema continuar a receber calor, voltara ocorrer o aumento de temperatura. Nesse estgio, teremos somente vapor (totalmente isento de gua),porm valores de temperatura acima da temperatura de saturao. O vapor, nessas condies, chamado de VAPOR SUPERAQUECIDO.O vapor saturado se condensa rapidamente quando em contato com superfcies frias, isto , cede seucalor latente de forma rpida. Por outro lado, o vapor superaquecido, nas mesmas condies, cede,

primeiramente, parte de seu calor sensvel, fazendo diminuir sua temperatura. A condensao socorrer quando sua temperatura atingir o valor da temperatura de saturao. O fluxo de energia, nestecaso, menor do que o alcanado com o vapor saturado.

A diferena entre a temperatura de saturao e a temperatura em que se encontra o vaporsuperaquecido, para uma determinada presso, chamado de GRAU DE SUPERAQUECIMENTO.


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Como exemplo, se o vapor estiver submetido a uma presso de 10 bar e temperatura de 220C, o graude superaquecimento ser:

Presso = 10 bargTemperatura de saturao = 183,2CTemperatura do vapor = 220CGrau de superaquecimento = 220 - 183,2 = 36,8C

4.3 - UTILIZAO DO VAPOR SATURADO E SUPERAQUECIDOO vapor saturado utilizado em processos de aquecimento, pois, o objetivo aproveitar a energiatrmica (calor latente / sensvel / total) do mesmo. Alm disso, sua gerao muito menos onerosa quea de vapor superaquecido.

O vapor superaquecido utilizado para movimentao de mquinas (turbinas, bombas, etc.), onde sedeseja aproveitar a potncia mecnica. Nesse caso, o vapor deve estar totalmente isento de gotculasque podem causar eroso nas aletas das turbinas.

CAPTULO 5 - CONDENSAO E RESISTNCIAS TRANSFERNCIADE CALOR

5.1 - ALAGAMENTO

O vapor, ao manter contato com as superfcies das tubulaes de distribuio, passa a ceder parte deseu calor latente, isto , passa por um processo de condensao, em funo do diferencial detemperatura existente. Esse processo exatamente o inverso do que ocorre na caldeira. Observemos oque ocorre com o vapor quando utilizado num processo de aquecimento:


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FIGURA 13 FIGURA 14

A figura 13 mostra um recipiente contendo um determinado produto que se deseja aquecer atravs deuma serpentina. O vapor, ao circular pela serpentina, cede seu calor latente ao produto. O condensadoformado proveniente dessa troca trmica flui para a parte inferior da serpentina, devendo ser drenado.Se o vapor se condensa numa velocidade superior da drenagem, ou se a vazo de vapor na entrada daserpentina for maior que a vazo de descarga, haver acmulo de condensado, conforme mostra a figura14. Esse efeito chamado de ALAGAMENTO. Esse condensado, princpio, se encontra mesmatemperatura do vapor, o que no representa dizer que esteja com a mesma quantidade de calor. Poresse motivo, a presena de condensado reduz sensivelmente a eficincia de troca trmica da serpentina,pois, o condensado, ao ceder calor, assume temperaturas cada vez menores, fazendo diminuir atemperatura das superfcies de troca e reduzindo o fluxo de calor.

Dependendo do processo, existe a possibilidade do aproveitamento do calor cedido pelo condensado(calor sensvel). Porm, na grande maioria dos casos, desejvel que a eficincia da troca trmica seja amelhor possvel, fato este s conseguido com o calor latente cedido pelo vapor.

A rea externa da serpentina que mantm contato com o produto chamada de SUPERFCIE DEAQUECIMENTO. Para que tenhamos a melhor eficincia do sistema, desejvel que toda essa reaseja efetivamente utilizada para a transferncia do calor. Caso parte da serpentina esteja preenchida comcondensado, fica claro que essa transferncia no se dar da forma esperada. A rea disponvel paratransferncia de calor um dos trs fatores com o qual controlamos a quantidade de calor transferida dovapor ao produto.

Outro fator de influncia na transferncia de calor o diferencial de temperatura entre o vapor e o

produto a ser aquecido. O terceiro fator o coeficiente de transferncia de calor, prprio dos materiais edas condies em que se encontram. A resistncia transferncia de calor est intimamente ligada comas diferentes pelculas existentes entre o vapor e o produto.

5.2 - RESISTNCIAS TRANSFERNCIA DE CALOR


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As figuras 13 e 14 mostram o vapor e o condensado em contato com a superfcie de aquecimento daserpentina. Pode parecer que o nico obstculo que impede a transferncia de calor do vapor aoproduto a superfcie metlica da serpentina. Na prtica, o que ocorre demonstrado na figura 15.

CamadadeAr

Vapor

Camadadecondensado

Camadadeincrustrao

Parede de Metal

Camadadeincrustrao

g u a

guaaseraquecid

a

FIGURA 15

Pelculas de ar, gua e xidos se agregam s paredes metlicas e atuam como barreiras transfernciade calor. Na parede em contato com o produto forma-se uma pelcula de produto estagnado, alm deincrustaes formadas pelo prprio produto e xidos. Haver uma significativa reduo do fluxo de calorem funo da presena de tais pelculas. A limpeza regular dessas paredes a melhor soluo para aeliminao dos xidos e incrustaes. J a utilizao de agitadores ou misturadores garantem aeliminao de produto estagnado.

Na parede em contato com o vapor, pode-se melhorar a transmisso de calor mantendo-se os tuboslimpos e livres de incrustaes e xidos. Um sistema eficiente de tratamento da gua da caldeira tambmpode minimizar essas ocorrncias. Porm, as pelculas de ar e condensado presentes so as mais

prejudiciais para uma eficiente troca trmica. A condensao, de imediato, forma uma pelcula que, medida em que tem sua espessura aumentada, passa a se espalhar pela superfcie interna da serpentina,diminuindo a rea de troca. Uma pelcula de gua de 0,25 mm de espessura oferece a mesma resistncia transferncia de calor que uma parede de ferro de 17 mm ou uma de cobre de 120 mm. Sobre essesdados, percebemos o quanto importante a utilizao do vapor o mais seco possvel e dosequipamentos possuirem sistemas de eliminao de condensado eficientes.

J a pelcula de ar tem um efeito ainda mais drstico contra a transferncia de calor que a gua. Por essemotivo os materiais isolantes mais confiveis e efetivos so constitudos por uma massa de clulas de ardiminutas reunidas mediante fibras no condutoras de calor (l de vidro, l de rocha, slica, etc.). Dados

obtidos em laboratrio nos garante que uma pelcula de ar de 1 mm de espessura pode oferecer amesma resistncia ao fluxo de calor que uma pelcula de 25 mm de gua, uma de ferro de 1500 mm oude cobre de 12000 mm. Por isso, se torna muito importante a eliminao de ar dos sistemas de vapor,tema que abordaremos mais adiante.


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CAPTULO 6 - PURGADORES

6.1 - ELIMINAO DO CONDENSADOImaginemos o que ocorre no momento em que o vapor entra no sistema desde a caldeira e encontra as

superfcies das tubulaes de distribuio e os equipamentos frios. Haver um diferencial de temperaturaelevado entre o vapor e as paredes metlicas, acarretando uma grande velocidade na transferncia decalor. Nesta condio, o consumo de vapor ser alto, pois, a condensao se dar de forma muitorpida.

medida em que o diferencial de temperatura vai diminuindo, menor ser a quantidade de condensadoformada, sendo tambm menor o consumo de vapor. No momento em que as temperaturas do vapor edas superfcies metlicas se equilibrarem, a taxa de condensao ser mnima e o consumo de vapor semanter estvel. Os dois valores extremos de quantidade de condensado formado so chamados deCARGA DE PARTIDA e CARGA DE TRABALHO, respectivamente.

Foi visto anteriormente a necessidade de se eliminar o condensado dos sistemas com o intuito de agilizaros tempos de aquecimento. Supondo um equipamento conforme a figura 16, se colocarmos um furo emsua parte inferior, todo o condensado ser eliminado

Vapor

Condensado

FIGURA 16

Porm, alm do condensado, tambm haver descarga de vapor. Se o objetivo aproveitar toda aenergia do vapor no processo, temos que pensar em algo que possa descarregar o condensado semperder vapor. Vejamos alguns mtodos:

VLVULAS OPERADAS MANUALMENTE: Uma maneira de se tentar controlar a drenagem docondensado seria instalar uma vlvula operada manualmente, podendo ser do tipo globo, esfera, gaveta


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ou outro qualquer. Quando aberta, a vlvula permite a drenagem do condensado, sendo fechada quandoda chegada do vapor. Porm, se houver qualquer variao na vazo do condensado, torna-se difcilcontrolar essa drenagem. O ideal que a vlvula se ajuste velocidade de formao do condensado,evitando-se que haja perda de vapor ou alagamento. Mas, como garantir isso atravs de operaomanual ?

VLVULAS AUTOMTICAS: Somente atravs da aplicao de vlvulas automticas conseguimosgarantir a descarga do condensado sem perda de vapor. Isso porque essas vlvulas reagem, abrindo oufechando, em funo da presena de condensado.Vlvulas assim so chamadas de PURGADORES e sua funo drenar condensado sem perder vapor.Existem vrios tipos de purgadores, cada qual com suas caractersticas prprias de funcionamento, quedefinem sua aplicao ideal. Se as condies de operao de todos os pontos de aplicao fossem asmesmas, teramos um nico tipo de purgador para atend-las. Porm, na prtica, isso no ocorre.Portanto, NO EXISTE UM PURGADOR UNIVERSAL, que se aplique em qualquer condio deprocesso.

Para selecionarmos corretamente um purgador, devemos conhecer os vrios grupos existentes eobservar as vantagens que podemos obter em cada um deles. No momento atual, onde os custosoperacionais passaram a representar importncia significativa, torna-se fundamental termos o sistemafuncionando com a mxima eficincia, que est diretamente ligada forma de como o condensado estsendo drenado. Uma drenagem mal dimensionada ou projetada pode acarretar srios problemas, combaixa produtividade do sistema, sem falar nos riscos operacionais.

Alm do condensado, temos que levar em considerao tambm o efeito nocivo do ar em sistemas devapor. Nem todos os purgadores possuem caractersticas de eliminadores de ar. Por isso, durantenossos estudos estaremos abordando tanto os aspectos relativos ao condensado quanto do ar.

6.2 - TIPOS DE PURGADORESOs tipos de purgadores diferenciam-se basicamente pelas vrias formas de acionamento, sendo assimdivididos:

PURGADORES TERMOSTTICOS: Este tipo identifica e diferencia vapor e condensado atravs dadiferena de temperatura, sensibilizado por um elemento termosttico. Para ser eliminado, o condensadodeve atingir uma temperatura abaixo da temperatura de saturao. Os purgadores termostticos podem

ser:

- de presso balanceada- de expanso lquida- bimetlicos


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PURGADORES MECNICOS: Operam em funo da diferena de densidade entre vapor econdensado. Essa diferena faz atuar um elemento que se movimenta num determinado sentido, atuandosobre o orifcio de descarga. Podem ser:

- de bia livre- de bia e alavanca- de balde aberto- de balde invertido

PURGADORES TERMODINMICOS: A abertura se d pela diferena de velocidade entre vapor econdensado. Essa ao ocorre num disco que bloqueia a passagem com a alta velocidade doreevaporado e abre com a baixa velocidade do condensado.

OUTROS TIPOS: So aqueles que no se classificam em nenhuma das categorias anteriores. Podemser:

- tipo labirinto- tipo impulso

6.3 - PURGADORES TERMOSTTICOS DE PRESSO BALANCEADAA figura 17 mostra um purgador termosttico de presso balanceada:

FIGURA 17PURGADOR TERMOSTTICO DE PRESSO BALANCEADA

O elemento termosttico uma cpsula preenchida com uma mistura base de lcool, que sofre a aode expanso ou retrao em funo da temperatura. Na extremidade da cpsula localiza-se a esfera ,


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que age sobre o orifcio. O elemento fixo em sua parte superior, fazendo com que haja livre movimentoda esfera no sentido vertical.

No incio do processo, o vapor circula pelo sistema empurrando o ar presente, sendo este imediatamenteeliminado pelo purgador. O condensado frio que vem em seguida tambm descarregado. Ocondensado quente que vem seguir faz com que haja absoro de calor pelo elemento, que sertransmitido para a mistura alcolica. Pelo fato desta possuir ponto de ebulio abaixo da temperatura deebulio da gua, a mistura entrar em ebulio antes da chegada do vapor, aumentando a pressointerna do elemento, sendo esta maior que a presso existente no corpo do purgador. Nesse instante,ocorrer a expanso do elemento, fazendo com que a esfera se assente sobre o orifcio, no permitindoperdas de vapor.

medida que o condensado contido no corpo se resfria, haver perda de calor na mistura alcolica,provocando sua condensao e a diminuio da presso interna. Ocorre, ento, a retrao do elemento,fazendo a esfera se afastar do orifcio, promovendo a abertura do purgador e a conseqente descargado condensado.

A operao deste purgador no afetada pela presso do vapor. A atuao do elemento se d emfuno da diferena entre as presses interna e externa do elemento, resultantes da diferena entre astemperaturas do vapor e do condensado. J vimos que a temperatura do vapor aumenta com a presso,sendo que o elemento termosttico se ajusta automaticamente a essas variaes. Quanto maior a pressodo vapor, maior a presso interna do elemento que provoca o fechamento do purgador, desde querespeitados os limites admissveis de trabalho.

PRINCIPAIS CARACTERSTICAS

- Possuem grandes capacidades de descarga comparados com seu tamanho- So excelentes eliminadores de ar- Ajustam-se automaticamente s variaes de presso do sistema- So de fcil manuteno, no sendo necessria a desmontagem do purgador da linha para trocados internos

- Podem sofrer avarias por golpes de ariete- Podem sofrer ataque pela presena de condensado corrosivo, a no ser que o elemento seja deao inox

- No atendem as condies de operao com vapor superaquecido- Descarregam o condensado abaixo da temperatura do vapor, podendo causar alagamentos.

Portanto, no so recomendados em processos onde se deseja descarregar o condensado assimque haja sua formao.

ELEMENTO TERMOSTTICO: Sem dvida, no elemento termosttico que reside o fator dedurabilidade e eficincia de um purgador de presso balanceada. O desenvolvimento de elementos cadavez mais resistentes sempre motivo de preocupao dos projetistas. Os elementos blindados de ao


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inox so os que oferecem as melhores condies de operao, sendo resistentes a golpes de ariete e corroso. A figura 18 mostra um elemento termosttico tpico em corte, nas posies fechada e aberta:

FIGURA 18ELEMENTO TERMOSTTICO BLINDADO DE AO INOX

6.4 - PURGADORES TERMOSTTICOS DE EXPANSO LQUIDAO modelo mais comum representado na figura 19. Opera pela expanso e retrao de um termostatocontendo um lquido que responde s variaes de temperatura entre vapor e condensado.

FIGURA 19PURGADOR TERMOSTTICO DE EXPANSO LQUIDA

Na ausncia do vapor, o ar e o condensado fluem livremente pelo orifcio da sede. O elementotermosttico contm leo que est em contato com um pisto de movimento livre, constitudo de umahaste central contendo, numa das extremidades, o obturador. Havendo aumento na temperatura docondensado, o calor transmitido ao leo, ocasionando sua expanso, fazendo atuar o pisto, que

empurra o obturador contra o assento da sede. Essa atuao se d de forma gradual, reduzindo o fluxode condensado at que ocorra o fechamento total do purgador, sem que haja perdas de vapor.Se a formao de condensado ocorrer a uma velocidade constante, o pisto permanecer numa posiofixa, permitindo o fluxo livre do condensado. Uma maior quantidade de condensado acarreta numadiminuio da temperatura do leo, fazendo com que o pisto se retraia, permitindo uma abertura maiorentre o obturador e a sede. J uma menor quantidade de condensado faz ocorrer o contrrio, uma vezque a temperatura do leo aumentar devido aproximao do vapor.


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Esses purgadores admitem ajustes na temperatura de descarga do condensado, atravs do aperto oualvio da canopla. Normalmente, o ajuste dessa temperatura de, no mximo, 100C.


- Permitem ajustes para descarregar condensado a baixas temperaturas (aproveitamento docalor sensvel)

- So excelentes eliminadores de ar- So muito resistentes a golpes de ariete e a vibraes- No absorvem grandes variaes de presso, em funo de sua forma construtiva- Possuem baixa resistncia quando da presena de condensado corrosivo- Descarregam condensado a temperaturas abaixo de 100C, possibilitando alagamentos. Nodevem ser aplicados em drenagem de sistemas onde se requeira eliminao imediata docondensado.

6.5 - PURGADORES TERMOSTTICOS BIMETLICOSNeste tipo, o movimento de abertura e fechamento obtido pela deformao de uma lmina compostade dois metais que, quando aquecidas, sofrem dilatao em propores diferentes. A figura 20 mostra adeformao de duas placas metlicas de materiais diferentes, quando submetidasa um aquecimento:

FrioQuente

FIGURA 20

A figura 21 mostra um purgador que utiliza uma nica placa bimetlica, sendo que uma das extremidadesencontra-se fixa e a outra contm o obturador:


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FIGURA 21Ar e condensado fluem livremente no incio do processo, at que este atinja temperaturas prximas dovapor. Neste momento, a placa bimetlica se curvar para baixo, levando o obturador contra o orifcioda sede, bloqueando o fluxo. A abertura s voltar a ocorrer assim que o condensado contido no corpoperca calor de forma suficiente, fazendo a placa bimetlica voltar sua posio inicial.

A deformao da placa se d a uma temperatura fixa, independente das condies de presso etemperatura do vapor. Por outro lado, uma vez fechado, a presso do vapor exerce uma fora sobre oobturador favor do sentido de fechamento, tornando sua abertura dificultosa. Portanto, para que hajaabertura do purgador, o condensado dever se resfriar consideravelmente. Alm disso, a fora exercidapelo elemento bimetlico muito pequena, necessitando, portanto, de uma quantidade maior de placas,implicando numa lentido na reao diante das variaes de temperatura.

Uma forma de melhorar ainda mais o projeto deste modelo a utilizao de lminas bimetlicas na formaapresentada na figura 22:

FIGURA 22LMINA BIMETLICA CRUZADA

A disposio das lminas feita de duas em duas, conforme mostra a figura 23:


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Lminasbimetlicas

FIGURA 23

Os braos possuem diferentes dimenses, que entram em ao em seqncia e produzindo uma fora defechamento que vai aumentando a medida em que a temperatura aumenta, atuando de forma gradual, deacordo com as variaes de presso e temperatura, conforme mostra o grfico da figura 24:

X + Y + Z

X + Y

X

Presso do vapor

Temperaturadovapor

Curva de saturaodo vapor

FIGURA 24

Mesmo que no ocorra um acompanhamento fiel da curva de saturao, a utilizao de elementosbimetlicos desse tipo nos permite uma aproximao considervel desta curva.


- Possuem grandes capacidades de descarga comparados com seu tamanho.- So excelentes eliminadores de ar

- So muito resistentes a golpes de ariete.- Podem ser projetados para resistir a ao de condensado corrosivo- Podem trabalhar em altas presses e com vapor superaquecido- O obturador localizado na sada serve como reteno ao fluxo inverso- So de fcil manuteno- No respondem rapidamente s variaes de presso


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- Descarregam o condensado abaixo da temperatura de saturao, no sendo vivel sua instalaoem sistemas onde se necessita uma rpida drenagem do condensado.

6.6 - PURGADORES MECNICOS DE BIAA figura 25 mostra um purgador de bia e alavanca:

FIGURA 25PURGADOR DE BIA COM ELIMINADOR DE AR

O condensado chega ao corpo do purgador atravs do orifcio e, medida que o nvel da gua vaiaumentando, a bia se eleva. Como a alavanca interliga a bia ao obturador, essa elevao desloca oobturador, afastando-o da sede, permitindo o fluxo de condensado. Percebe-se que, ao variar o nvel dagua, ir variar a abertura, permitindo a drenagem do condensado de forma contnua, independente dascondies de vazo do processo. Na ausncia do condensado, a bia voltar posio inferior e oobturador se assentar contra a sede, bloqueando o fluxo.

Esses purgadores so dotados de um elemento eliminador de ar, idntico ao elemento termosttico deum purgador de presso balanceada. Na presena do ar, com o purgador frio, o elemento encontra-seretrado, permitindo o fluxo pelo orifcio. Com a chegada do condensado quente, o elemento seexpande, levando a esfera contra o orifcio, bloqueando a passagem.

Outro dispositivo que pode ser incorporado aos purgadores de bia e alavanca uma vlvula tipoagulha, conforme mostrado na figura 26:


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FIGURA 26ELEMENTO ELIMINADOR DE VAPOR PRESO (SLR)

Essa vlvula funciona como eliminador de vapor preso, fato que ocorre em alguns processos, os quais

estudaremos posteriormente. Fica claro que, se houver presena de vapor no corpo do purgador, omesmo ficar bloqueado.

Os modelos apresentados at aqui so de sede simples, isto , possuem um nico orifcio de descarga.Existem, porm, os purgadores de bia e alavanca com sede dupla, conforme mostra a figura 27,especficos para atender grandes vazes de condensado:

FIGURA 27

PURGADOR DE BIA COM SEDE DUPLA


- Proporcionam a descarga contnua do condensado na mesma temperatura do vapor, sendo ideaispara aplicaes onde haja a necessidade da imediata eliminao do condensado.


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- So os nicos que possibilitam a eliminao do vapor preso, desde que dotados da vlvula tipoSLR, visto anteriormente- So bons eliminadores de ar, desde que providos com elemento prprio. Absorvem muito bemquaisquer variaes de presso e / ou vazo- Podem sofrer danos por golpes de ariete e por condensado corrosivo

6.7 - PURGADORES MECNICOS DE BALDE INVERTIDOOs purgadores de balde invertido operam em funo da fora proporcionada pelo vapor que, ao entrarno balde, o faz flutuar sobre o condensado presente. A figura 28 mostra um modelo tpico:

FIGURA 28PURGADOR MECNICO DE BALDE INVERTIDO

No incio do processo, o balde encontra-se na posio inferior, mantendo o orifcio da sede aberto. O ar

descarregado, passando pelo orifcio do balde e fluindo pelo orifcio da sede. O condensado entrapelo orifcio, fazendo aumentar o nvel de gua, tanto no interior como na parte externa do balde. Estepermanece na posio inferior, mantendo a sede aberta, permitindo o fluxo de condensado na descarga.Quando chega o vapor, este eleva o balde, fazendo-o flutuar, fechando a sede atravs do obturadorincorporado a um sistema de alavanca. O vapor contido no balde flui lentamente pelo orifcio, ao mesmotempo que vai perdendo sua parcela de calor latente, vindo a se condensar. Se o vapor continuarchegando, o purgador permanecer fechado. Caso chegue condensado em grande volume, o balde nopoder continuar flutuando, voltando posio inferior, abrindo a sede e permitindo a descarga.

PRINCIPAIS CARACTERSTICAS:

- Atendem altas presses- So muito resistentes a golpes de ariete e a condensado corrosivo- Eliminam o ar de forma lenta- Necessitam de um selo dgua para operar


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- Necessitam de vlvula de reteno na entrada para se evitar a perda do selo dgua, em funode eventuais variaes de presso

6.8 - PURGADORES TERMODINMICOSSo purgadores de construo extremamente simples. A figura 29 mostra um modelo tpico:

FIGURA 29PURGADOR TERMODINMICO

O purgador se divide em trs partes bsicas, sendo elas: CORPO, TAMPA e DISCO, sendo estaltima sua nica parte mvel. O assento do disco sobre a sede se d atravs dos ressaltos formados pelocanal localizado na cabea do corpo do purgador. As faces de assentamento e o disco so planos, paragarantir o perfeito fechamento do purgador, isolando os orifcios de entrada e sada.

No incio do processo, ar e condensado frio alcanam o purgador passando pelo orifcio. O disco sedesloca para cima at apoiar-se no ressalto localizado na tampa, permitindo o fluxo pelos orifcios desada, conforme mostra a figura 29. A temperatura do condensado vai aumentando gradualmente e, aoser descarregado, possibilita a formao de uma determinada quantidade de vapor flash. Essa mistura(condensado + vapor flash) continua a fluir pela parte inferior do disco.

Porm, o vapor ocupa um volume muito maior que o condensado, fazendo aumentar a velocidade desada em funo do aumento da temperatura do condensado. O aumento da velocidade acarreta numadiminuio da presso esttica abaixo do disco, fazendo-o descer, se aproximando dos ressaltos epermitindo a passagem de uma parcela de vapor flash pela lateral do disco at a cmara de controle,conforme mostra a figura 30:


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FIGURA 30

O vapor flash passa a exercer uma presso esttica sobre toda a superfcie do disco, sendo estapresso suficiente para vencer a presso exercida pelo fludo na entrada. Nesse momento, o disco seapoia definitivamente sobre os assentos, no permitindo o fluxo na descarga, conforme mostra a figura31:

FIGURA 31

O disco permanece fechado at que ocorra a condensao do vapor flash contido na cmara decontrole, devido transferncia de calor para a atmosfera e para o prprio corpo do purgador. Essacondensao faz diminuir a presso exercida sobre a parte superior do disco, fazendo com que apresso exercida pelo condensado retido na entrada possa venc-la, elevando o disco e permitindo aabertura do purgador. No h riscos de perdas de vapor, pois, o tempo necessrio para que o vaporflash se condense na cmara de controle suficiente para garantir a chegada do condensado ao purgadorantes da abertura.

Os purgadores termodinmicos podem ser de fluxo simples (um nico orifcio de sada) ou distribudo(at trs orifcios de sada). A vantagem deste ltimo a ocorrncia de um fluxo simtrico na descarga,evitando-se o desgaste desigual das superfcies de assentamento. Por sua vez, o disco possui em umadas faces uma ou mais ranhuras, que servem para romper as linhas de fluxo para as bordas do disco,retardando seu fechamento at que o condensado atinja uma temperatura bem prxima da do vapor. Suamontagem deve ser feita com essas ranhuras voltadas contra a superfcie de assentamento.

PRINCIPAIS CARACTERSTICAS:


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- No necessitam de ajustes em funo das variaes de presso- So muito compactos e possuem grandes capacidades de descarga em comparao ao seutamanho- Admitem altas presses- No sofrem danos por golpes de ariete- So altamente resistentes a condensado corrosivo- So de fcil manuteno- Podem operar em qualquer posio (preferencialmente na horizontal, em funo do desgaste dodisco)- No admitem contrapresses ou presses diferenciais baixas- Eliminam o ar, desde que a presso no incio do processo se eleve lentamente- Caso seja instalado em ambientes expostos atmosfera, imprescindvel a montagem de umaproteo sobre a tampa (chamada ISOTUB) para evitar que ocorra uma rpida condensao dovapor flash contido na cmara de controle. Isso faz com que o purgador promova aberturas efechamentos em curtos espaos de tempo, causando perda de vapor e desgaste prematuro.- Descarregam o condensado de forma intermitente- No atendem bem grandes variaes de presso e vazo de condensado

CAPTULO 7 - A CORRETA DRENAGEM DO CONDENSADO

7.1 - SELEO DE PURGADORESA correta aplicao do vapor est diretamente relacionada com a escolha adequada do purgador. Como

j observamos anteriormente, no existe um purgador que atenda a todas as condies existentes nosdiferentes processos. Para isso, algumas perguntas devem ser respondidas, sendo elas:

- O condensado deve ser descarregado assim que se forma ou o equipamento admite alagamentos ?

- Existe retorno de condensado ? A que nvel se encontra ? Existe contrapresso nospurgadores ?

- A linha est sujeita a golpes de ariete ? Qual o nvel de incidncia ?

- H vibraes ou movimentos excessivos no equipamento ?


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- H presena de condensado corrosivo?

- O purgador est sujeito ao de intempries ?

- H muita incidncia de ar no sistema?

- H possibilidade de ocorrncia de vapor preso ?

Nas prximas unidades, estaremos informando de forma minuciosa todas as alternativas possveis querespondam e solucionem os questionamentos levantados.

7.2 - DRENAGEM DO CONDENSADO NO INSTANTE DA FORMAONa maioria dos equipamentos aquecidos com vapor, imprescindvel que o condensado sejadescarregado no momento em que se forma, pois atravs da condensao do vapor que se obtm amaior parcela de calor transferido para o processo. A ocorrncia de alagamentos, alm da queda deeficincia, podem causar golpes de ariete destrutivos nos equipamentos, principalmente se o aquecimentose der por serpentina, alm do surgimento de pontos de corroso nas superfcies de troca.

Os purgadores mecnicos de bia so os que melhor atendem essa exigncia, pela sua forma deoperao (descarregam o condensado mesma temperatura do vapor, em funo da diferena dedensidade).

Todos os purgadores termostticos descarregam o condensado a uma temperatura abaixo da do vapor,produzindo alagamentos. Portanto, purgadores desse tipo somente devem ser aplicados emequipamentos onde se deseja aproveitar parte do calor sensvel do condensado (por exemplo, balcestrmicos, pequenos tanques de aquecimento de gua, etc.).

Os purgadores termodinmicos tambm drenam o condensado temperatura do vapor, porm, por suascaractersticas de drenagem, no admitem grandes variaes de vazo, devendo ser aplicados emsistemas com taxas de condensao constantes.

7.3 - EFEITOS DA CONTRAPRESSOA capacidade de descarga de um purgador est associada a dois fatores: dimetro do orifcio da sede epresso diferencial, ou a diferena entre as presses de entrada e sada do purgador. Fica claro que, seo purgador descarrega para a atmosfera, a presso diferencial corresponder presso de entrada.


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Porm, em sistemas onde haja retorno de condensado, o tanque de gua de alimentao, para onde essecondensado levado, normalmente encontra-se num nvel superior ao do purgador, conforme mostra afigura 32:

ALTURA

25 m

TANQUE DEGUA DACALDEIRA

EQUIPAMENTO

P = 2 bar

FIGURA 32

A altura a ser vencida pelo condensado representa uma contrapresso e equivale presso de sada dopurgador. Sua definio numrica segue o conceito da coluna dgua: cada 10 metros de altura equivalea uma contrapresso de 1 bar. Como exemplo, o condensado descarregado a partir de uma presso de2 bar pode atingir uma altura mxima de 20 metros.

Os purgadores termodinmicos, em funo de seu princpio de funcionamento, tendem a permaneceremabertos quando a contrapresso for maior que 80 % da presso de entrada, no sendo recomendadospara essas aplicaes.Em casos extremos, onde a contrapresso exceda ou se iguale presso de entrada, a nica alternativa promover o bombeamento do condensado at o tanque.

Outro fator relativo contrapresso que pode comprometer a drenagem conectar purgadoresoperando com diferentes presses de entrada na mesma linha de retorno, conforme mostra a figura 33:

P = 10 bar

P = 5 bar P = 2 bar P = 0,5 bar

FIGURA 33


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Quando os purgadores que drenam a linha de 10 bar e o equipamento a 5 bar descarregam, existe umatendncia de pressurizao da linha de retorno, aumentando a contrapresso nos outros purgadores.Caso os purgadores de alta forem de drenagem contnua, mais significativo o efeito. Nesse caso, deve-se utilizar o recurso de direcionar todo o condensado formado para um coletor e, posteriormente,bombe-lo para o tanque.

7.4 BOMBEAMENTO DO CONDENSADOA utilizao de bombas convencionais, tipo centrfugas, para o bombeamento do condensado, podetrazer alguns inconvenientes, principalmente por efeito da cavitao. Por ser um fludo quente, ocondensado pode sofrer reevaporao nas reas de baixa presso da bomba produzindo choques queprovocam eroso nos internos, diminuindo sensivelmente sua vida til.

Para os casos vistos anteriormente, a utilizao de uma bomba com acionamento mecnico auto operadovem a atender todas as necessidades. A figuras 34 mostra o detalhe interno desse tipo de bomba:

FIGURA 34

A bomba deve ser instalada conforme mostra a figura 35, onde demonstramos tambm seu princpio defuncionamento:


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FIGURA 35

INSTALAO TPICA DE BOMBA AUTO OPERADA

Inicialmente, o condensado escoa para dentro da bomba a partir de um coletor elevado (tanque dealimentao). Com o aumento do volume interno da bomba, a bia movimenta-se para cima, uma vezque a vlvula de exausto localizada na parte superior da bomba encontra-se aberta. O condensado nopassa pela vlvula de reteno na sada, pois a contrapresso a mantm fechada. No momento em que abia atinge seu nvel mximo, o comando de operao das vlvulas inverte a posio de abertura,

bloqueando a vlvula de exausto e abrindo a vlvula de admisso de vapor ou ar comprimido. Essaadmisso permite a pressurizao da cmara da bomba, forando o fluido para baixo. A vlvula dereteno na entrada no permite o retorno, fazendo com que o recalque se estabelea no sentido dotanque de gua de alimentao da caldeira. Quando a bia atinge seu nvel mnimo, haver nova inversono comando das vlvulas; fecha-se a vlvula de admisso e abre-se a vlvula de exausto, permitindo adespressurizao da bomba e iniciando um novo ciclo.

As vantagens desse sistema so:- Atuam com vapor, ar comprimido ou qualquer fluido compressvel, com baixos consumos.- So ideais para aplicaes em atmosferas explosivas (no no necessitam de alimentao eltrica).

- Possuem baixo ndice de manuteno.- No sofrem daanos por ao cavitante


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7.5 - ESTOLAGEMImaginemos uma situao conforme a figura 36:

FIGURA 36

A ao da vlvula termosttica no controle de temperatura causa uma reduo na presso do vapor,

chegando a valores to baixos que o condensado no consegue fluir atravs do purgador gerando,consequentemente, alagamento.

Esse alagamento causa, por sua vez, uma diminuio da temperatura que, uma vez sensibilizada peloelemento termosttico, comanda a imediata abertura da vlvula.

A sbita entrada do vapor encontrando regies com alagamento causam golpes de ariete que podemdanificar o equipamento e seus acessrios.

Esse fenmeno chamado de estolagem e sua ocorrncia muito comum em todos os equipamentos

submetidos a controle de temperatura.

A nica soluo aplicvel para este problema a utilizao de um sistema chamado PURGO BOMBA,conforme figura 37.


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FIGURA 37

Havendo presso diferencial, o condensado flui pela bomba, passando pelas vlvulas de reteno(entrada e sada) chegando ao purgador, que efetuar a drenagem normalmente.

Ocorrendo a estolagem, o condensado cair por gravidade at a bomba, onde a vlvula de reteno nasada estar fechada, fazendo com que o espao interno da cmara v se preenchendo e a bomba passea operar.

7.6 - LOCALIZAO DO PONTO DE DRENAGEMNormalmente, prefervel instalar o purgador nas partes baixas dos equipamentos e tubulaes, parafacilitar o escoamento do condensado at o purgadorO purgador est precedido de um filtro e, emseguida, vai instalada uma vlvula de reteno, para evitar que o condensado retorne ao purgador nosperodos de parada.

A tubulao de elevao deve ser conectada na parte superior da linha de retorno.

Porm, ocorrem situaes em que no possvel a instalao de purgadores nas partes baixas dosequipamentos. Em tanques de tratamento superficial, que trabalham com lquidos corrosivos, por

exemplo, no admitem tal construo, em funo da necessidade de juntas que sejam resistentes aoataque desses fludos. Alm disso, constante a necessidade de manuteno nas serpentinas.

Neste caso, o purgador instalado na sada da serpentina, localizado num nvel superior ao do tanque,conforme figura 42.


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Serpentina

FIGURA 42

O vapor entra pela parte superior e circula pela serpentina, localizada no fundo do tanque. Ao secondensar, passa a se acumular nas partes baixas. Pode ocorrer que o vapor passe por cima docondensado formado no fundo, saindo pela tubulao de elevao e chegando ao purgador, que se

fechar imediatamente. S ocorrer nova abertura assim que esse vapor se condensar.Porm, o fluxo de vapor continua, formando-se mais condensado, que no conseguir chegar aopurgador, causando alagamento e baixa eficincia do processo.

Para minimizar esse problema, a soluo empregada mostrada na figura 43.

FIGURA 43

No lugar de uma serpentina plana, constri-se uma serpentina com inclinao favorvel ao fluxo com ainstalao de um sifo antes de se iniciar a tubulao de elevao. Um tubo de pequeno dimetro(chamado de tubo pescador) introduzido dentro do tubo da serpentina at o ponto mais baixo do sifo.O condensado formado na partida se acumula no sifo, formando um selo dgua que bloqueia apassagem do vapor pelo tubo pescador, evitando que este chegue ao purgador.


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7.7 - GOLPE DE ARIETEA maior parcela de formao de condensado ocorre na partida, no momento em que toda a instalaose encontra fria.A figura 44 mostra como esse condensado vai se depositando nessa tubulao:

FIGURA 44

O gradual aumento da massa de condensado poder formar uma barreira compacta, que se arrasta pelatubulao a altas velocidades. No momento em que encontra um obstculo (purgador, vlvula, filtro oumudanas de direo), o impacto causado por essa massa se d de forma violenta, provocando alto

nvel de rudo e, pior, o rompimento de conexes e acessrios e tambm riscos aos operadores. Essesriscos sero maiores se as tubulaes formarem pontos baixos, conforme figura 45.

FIGURA 45

Com o objetivo de minimizar a ocorrncia de golpes de ariete, as linhas de vapor devem ser drenadas acada 30 metros e em TODOS os pontos baixos, e construdas com inclinao favorvel ao fluxo.


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Nas partidas, as vlvulas de bloqueio devem ser abertas lentamente, para se evitar o arraste docondensado presente em altas velocidades.

Nos equipamentos serpentinados, as serpentinas tambm devem ser construdas com essa inclinao.

Nas drenagens de linha, recomenda-se a instalao de purgadores termodinmicos, por serem muitoresistentes golpes de ariete. Em equipamentos sujeitos a esse efeito, deve-se optar pelo purgador debalde invertido em substituio ao de bia.

7.8 - VIBRAESA maioria dos processos e equipamentos para aquecimento no esto sujeitos a vibraes excessivas,no sendo fator de grande influncia na escolha de um purgador.

Porm, aplicaes como em alguns tipos de prensas esto sujeitas esse efeito, conforme figura 46.

FIGURA 46

Em instalaes navais os efeitos das vibraes tambm tornam-se bastante evidentes. Alm disso, emfuno do espao disponvel para montagem das linhas ser muito restrito, h tambm incidncia degolpes de ariete. Sem dvida, os melhores purgadores aplicados para essas condies so ostermodinmicos.

Os purgadores que operam por diferena de densidade (bia ou balde invertido) no so recomendadospara atender essa necessidade.

7.9 - CONDENSADO CORROSIVO


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O condensado corrosivo pode ser gerado, numa instalao de vapor, em funo de vrias causas.

O primeiro fator que influencia na existncia desse problema provm da presena de slidos e gasesdissolvidos na gua de alimentao da caldeira, que provocam incrustaes e corroso.

Normalmente ocorrem em funo do arraste de gua da caldeira. Por esse motivo, deve-se tratar essagua com o intuito de se eliminar os elementos que sejam nocivos no somente s caldeiras mas tambmao restante da instalao.

Outro fator a utilizao do vapor em processos onde haja possibilidade de haver mistura entre o fluidoa ser aquecido e o condensado (por exemplo, nos processos onde se necessita utilizar o vapor porinjeo direta).

Algo similar ocorre em tanques conforme mostra a figura 47:

FIGURA 47

Havendo o fechamento da vlvula controladora de temperatura, a condensao do vapor contido naserpentina provoca uma brutal queda da presso, formando vcuo. Como a presso externa serpentina maior, poder haver arraste do lquido corrosivo, contaminando o condensado, que agirsobre os elementos do purgador menos resistentes corroso. A instalao de uma vlvula quebravcuo minimiza a ao da queda de presso na serpentina, evitando a contaminao do condensado.

Existem purgadores, fabricados em ao inox, que so muito resistentes ao ataque do condensado

corrosivo. Porm, a corroso no deixar de atacar outros pontos da instalao.

Por isso, o ideal combater a causa do problema, ou tratando convenientemente a gua de alimentaoda caldeira ou utilizando artifcios na instalao para minimizar a contaminao do condensado.

7.10 - BLOQUEIO DE PURGADORES PELA PRESENA DE AR


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Nos perodos de parada, o sistema de vapor se encontra com presena de ar, tratando-se de umelemento indesejvel pelo que j foi exposto anteriormente.

Na seleo de um purgador, muito importante saber o que ocorre se houver presena de ar e se omesmo possui condies de promover sua eliminao, caso contrrio, poder ocorrer o bloqueio dopurgador.No caso da instalao de purgadores que no eliminam o ar facilmente, se faz necessria a montagem deum sistema auxiliar.

Todos os purgadores termostticos no sofrem bloqueio pela presena do ar, uma vez que, nessascondies, encontram-se totalmente abertos.

A instalao de um eliminador termosttico de ar nos purgadores de bia tambm garantem bomfuncionamento nas condies apresentadas.

Mesmo no ocorrendo bloqueio por completo, os purgadores de balde invertido eliminam o ar de formamuito lenta, pois, a presso que atua sobre o ar para elimin-lo somente a diferena entre o nvel dagua no interior do balde e fora dele, conforme visto na figura 48.

Pressomm H2O

FIGURA 48

Em alguns casos, o purgador de balde invertido dotado de um elemento termosttico eliminador de ar,idntico aos aplicados nos purgadores de bia. Porm, como esses purgadores trabalham com selodgua, as diferenas de temperatura para provocar o funcionamento do elemento termosttico sopequenas, sendo correntes os problemas apresentados.

A melhor soluo para este caso a utilizao de um eliminador de ar externo ao purgador, conformemostra a figura 49.


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FIGURA 49

Os purgadores termodinmicos podem eliminar o ar nas partidas, desde que a presso do sistema se

eleve de forma lenta.

Caso contrrio, o ar ser forado a sair com altas velocidades e seu efeito dinmico pode causar oassentamento do disco sobre a sede, bloqueando a passagem. Nesses casos, a melhor opo ainstalao de um sistema eliminador de ar em paralelo ao purgador.

7.11 - OCORRNCIA DE VAPOR PRESOO bloqueio de purgadores pela presena de vapor preso causa freqente de m operao em

equipamentos e, algumas vezes, ignorado.

Tomemos, como exemplo, o equipamentos da figura 50.

FIGURA 50

O equipamento drenado atravs de um purgador termosttico e trabalha com 3,0 barg de presso.Na partida, o purgador encontra-se totalmente aberto, por onde saem o ar e o condensado frio. Naiminncia da chegada do vapor, o purgador se fecha, deixando o espao da tubulao entre os pontos A


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e B preenchidos com vapor. Imaginemos porm, que por um momento, esse trecho esteja preenchidopor ar. Mesmo que a presso de trabalho seja de 3,0 barg, a diferena de presso entre os pontos A eB muito pequena, devido somente pequena diferena de nvel entre a sada do condensado doequipamento e a posio do purgador.

O condensado deve chegar ao purgador por gravidade, com a dificuldade criada pela presena do ar.

O mesmo fenmeno ocorre quando o tubo est preenchido com vapor, ocasionando o bloqueio dopurgador.Como soluo, poderamos suprir o equipamento com uma tubulao de descarga de maior dimetro,com o inconveniente das dificuldades e alto custo de instalao.

Por isso, recomenda-se que o purgador seja instalado o mais prximo possvel do equipamento. Nocaso da aplicao de purgadores termostticos, deve-se instalar a uma distncia no superior a 1,5 m,para se evitar o alagamento.

Na aplicao de purgadores mecnicos, a instalao deve ser feita logo aps o ponto de drenagem dosequipamento. No sendo possvel, o purgador deve possuir uma vlvula complementar, que permita aeliminao desse vapor de forma contnua.

Outro caso tpico da ocorrncia de bloqueio de purgadores por vapor mostrado na figura 51:

FIGURA 51

A drenagem do condensado feita por um tubo pescador direcionado s partes baixas do cilindro.Porm, em funo do movimento circular, poder haver passagem de vapor pelo tubo, chegando aopurgador.O nico purgador capaz de eliminar o vapor preso o de bia com vlvula agulha incorporada,conforme figura 52:


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FIGURA 52

A posio de abertura da vlvula se d em funo das condies de processo, ficando normalmente,entre 1/8 a 1/4 de volta.

7.12 - DRENAGENS COLETIVASVerifiquemos a disposio da figura 53:

FIGURA 53

A unidade a trabalha com 0,4 barg e a unidade B com 7,0 barg. As drenagens de cada unidade secomunicam entre si e ambas seguem por um tubo comum at o purgador.

A maior presso da unidade B garante que o condensado alcance o purgador, por onde descarregado.Na chegada do vapor, o purgador se fechar, antes que o condensado da unidade A possa chegar aopurgador, mantendo-a alagada. Uma instalao deste tipo torna-se totalmente incua.

Porm, comum observarmos a instalao de um nico purgador para drenar dois ou maisequipamentos, todos submetidos mesma presso de trabalho.


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Mesmo nessas condies ocorrero problemas nas drenagens, pois os consumos de vapor nas unidadesno so os mesmos, havendo conseqentes variaes de presso.

O agravante que as unidades que consomem a maior quantidade de vapor (e, consequentemente,maior formao de condensado) so as que sofrem alagamentos.A figura 54 mostra um sistema de drenagem coletiva:

FIGURA 54

Assim que o equipamento D atinge a temperatura ideal de processo, o vapor tende a ocupar todo oespao ocupado anteriormente pelo condensado, j descarregado pelo purgador.

Nessa condio, o purgador estar fechado, no permitindo que o condensado proveniente dos outrosequipamentos possa ser descarregado.

Devemos lembrar que os equipamentos de processo, mesmo idnticos, no possuem consumosequivalentes, em funo das muitas variveis envolvidas (carga de produto, temperatura inicial, etc).

Portanto, a disposio da figura 55 a ideal em termos de eficincia de processo, onde cadaequipamento drenado por um nico purgador.

FIGURA 55

Os aspectos que levam opo pela drenagem coletiva meramente econmica. Porm, essaeconomia conseguida inicialmente torna-se prejuzo pela baixa eficincia e produtividade alcanadas.


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CAPTULO 8 - MTODOS DE AVALIAO EM PURGADORES

8.1 - PERDAS POR VAZAMENTO EM PURGADORESDe nada adianta ter-se projetado corretamente um sistema de vapor se no houver uma manuteno daeficincia ao longo do tempo. comum observarmos a ocorrncia de vazamentos tanto no sistema devapor quanto no de condensado.Para se ter uma idia, um furo de 3 mm de dimetro pode descarregar 30 kg/h a uma presso de 7,0

barg, acarretando perdas de at 1660 kg de leo por ms (considerando regime de 720 horas/ms).

Os valores demonstrados correspondem ao que pode ocorrer se um purgador estiver perdendo vaporcontinuamente.

O grfico da figura 56 logo abaixo, mostra como se comporta as perdas de vapor para diferentes valoresde dimetro e presses.


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FIGURA 56

8.2 - AVALIAO PELA DESCARGA PARA A ATMOSFERASabemos que a funo bsica de um purgador descarregar condensado impedindo a sada de vaporvivo. Se a descarga se d para a atmosfera, pode-se avaliar, atravs da observao pura e simples, ascondies de operao de um purgador.Porm, em funo da ocorrncia da reevaporao do condensado na descarga, um observadorinexperiente pode avaliar de forma equivocada.

Verifiquemos o que ocorre no caso de um purgador de bia, conforme figura 57:


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FIGURA 57

Por serem de drenagem contnua, torna-se difcil avaliar sua condio operacional. Nos purgadores que

descarregam o condensado de forma intermitente, a observao de perdas para a atmosfera melhordefinida.

No caso de purgadores instalados onde haja retorno de condensado, essa avaliao torna-se muito maisdifcil. Pode-se ter uma idia verificando-se a ocorrncia de perdas de apor pelos vents dos tanquesde condensado ou de alimentao da caldeira.

Porm, no se consegue identificar qual purgador est apresentando vazamentos.

8.3 - VISORES DE FLUXOUm dos mtodos utilizados para detectar vazamentos em purgadores a instalao de visores de fluxona sada dos mesmos. A figura 58 mostra dois tipos de visores (janela simples e janela dupla).


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FIGURA 58

Atravs do visor, pode-se verificar se o purgador est descarregando condensado, porm, se estiverocorrendo perdas de vapor, no h como ter certeza deste fato, pois, o mesmo um fludo invisvel, nopermitindo sua visualizao.

O visor mostrado na figura 59 oferece vrias melhorias em relao aos anteriores:

FIGURA 59

Alm de atuar como visor, esse acessrio funciona como vlvula de reteno, onde a abertura efechamento promovidos pela esfera indicam o funcionamento satisfatrio do purgador.

O vidro fica menos suscetvel ocorrncia de depsitos de impurezas que possam dificultar avisualizao do fluxo, fato que ocorre com mais freqncia nos visores observados anteriormente.

A instalao de visores deve-se dar a uma distncia aproximada de 1 metro aps o purgador, paraminimizar a ao da eroso que possa produzir-se no vidro, causando sua ruptura. Esse fenmenoocorre, principalmente, na instalao de purgadores de descarga intermitente.

8.4 - VERIFICAO DA TEMPERATURA DE DESCARGAOutro mtodo de deteco de vazamentos promover a medio da temperatura em torno do purgadorou nele prprio, atravs de elementos sensores prprios (termopares, termoresistncias, pinturasespeciais, etc).


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Porm, no caso de apresentao de defeito num purgador, a avaliao torna-se difcil, em funo daproximidade dos valores das temperaturas do vapor e do condensado.

Uma exceo se apresenta nos purgadores termostticos, uma vez que descarregam o condensado auma temperatura abaixo da do vapor. Mesmo assim, pelo fato das medies serem tomadas nassuperfcies externas do purgador, podem ocorrer erros grosseiros na apreciao, pelo fato dastemperaturas, nesses pontos, atingirem valores inferiores aos reais.

8.5 - MTODOS ULTRA-SNICOSUm mtodo mais preciso para deteco de vazamento a verificao das condies sonoras (ultra-som)produzidas pela passagem do vapor pelo orifcio de descarga de um purgador.

Esse mtodo ideal quando aplicado em purgadores que descarregam condensado de formaintermitente, j que as condies sonoras entre o funcionamento normal e a condio de falha so muitodistintas.

No caso de purgadores com descarga contnua, h a necessidade de uma correta interpretao dossinais captados pelo detector ultra-snico, para no haver confuso entre a passagem de vapor vivo como reevaporado formada na descarga. Isso requer experincia do operador.

A figura 60 mostra um aparelho de deteco pelo processo ultra-snico.

FIGURA 60

Vale salientar que o parecer final da real condio operacional do purgador s deve ser dado apsvrias medies. Qualquer variao da posio do elemento sensor pode gerar leituras incorretas.


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8.6 - MTODO SPIRATECTrata-se do melhor e mais preciso mtodo de identificao de vazamentos em purgadores, e funciona deacordo com a figura 61:

FIGURA 61

Quando o purgador trabalha normalmente, o condensado chega cmara de deteco, passando pelaparte inferior do defletor. O orifcio localizado nesse defletor serve para equilibrar as presses emambos os lados da cmara. Um sensor instalado antes do defletor, detecta a presena do condensadopelo princpio da condutividade eltrica, sinal este que transmitido atravs de um cabo prprio at oindicador. Neste caso, a luz verde do indicador se acender, mostrando que no est havendo perdas

de vapor vivo.

Caso o purgador esteja perdendo vapor, ocorre um desequilbrio das presses na cmara, fazendo comque o sensor detecte a presena de vapor, conforme mostra a figura 62:


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FIGURA 62

A luz vermelha do indicador se acender, mostrando que o purgador est perdendo vapor.A grande vantagem desse sistema que a avaliao direta, sem nenhuma margem de erros causada por

fatores externos (condies atmosfricas, erros de interpretaes, etc).Os sinais recebidos das cmaras podem ser mandados para uma unidade central que promove a leiturade at 16 pontos diferentes, com o mesmo princpio anteriormente definido quando da utilizao doindicador porttil, conforme figura 63:

FIGURA 63

O arranjo mostrado na figura 64 tambm possvel possibilitando a indicao de at 256pontos diferentes.


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FIGURA 64

Modelos mais recentes de unidades de leitura permitem, no s a identificao de vazamentos comotambm a verificao de ocorrncia de alagamentos em purgadores, atravs do incremento de um sensorde temperatura antes do purgador.

CAPTULO 9 - CIRCUITO DE VAPOR

A figura 65 mostra um fluxograma bsico de um sistema onde se utiliza vapor para aquecimento.

FIGURA 65


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CIRCUITO BSICO DE VAPOR

O vapor gerado na caldeira transportado por tubulaes at os pontos de utilizao, podendo haveruma ou mais tubulaes de distribuio. A partir dessas tubulaes, outras de menor dimetrotransportam o vapor at os equipamentos de forma individual. Inicialmente, o vapor transfere calor paraas tubulaes que se encontram frias, bem como o ar que circunda essas tubulaes. Nessa transmisso,parte do vapor se condensa e o condensado passa a ocupar as partes inferiores da tubulaes, sendoempurrado pela massa de vapor circulante. Essa mesma transmisso se d quando a vlvula dealimentao de vapor de algum equipamento aberta. O fluxo de vapor que sai da caldeira passa a sercontnuo, isto , quanto maior a taxa de condensao, maior ser a produo de vapor na caldeira paracompens-la. bvio que, nessas condies, maiores sero os consumos de combustvel e de gua.

Ao retornarmos o condensado para a caldeira, por se tratar de gua aquecida, estaremos promovendosignificativa economia no consumo de combustvel, uma vez que menor ser a quantidade de calornecessria para transformar essas gua em vapor. Resumindo a figura exposta, dividiremos o sistema devapor, para melhor elucidarmos nossos estudos, em 4 partes distintas:

- GERAO DE VAPOR : Caldeiras, coletores, sistemas de alimentao de gua e combustvel,etc.- DISTRIBUIO DE VAPOR : Tubulaes de distribuio em geral

- UTILIZAO DO VAPOR : Equipamentos consumidores de vapor

- RETORNO DE CONDENSADO

CAPTULO 10 - GERAO DE VAPOR

10.1 - CALDEIRASO vapor gerado atravs de equipamentos chamados CALDEIRAS, onde se efetua o aquecimento dagua atravs da queima de um determinado combustvel ou de resistncias eltricas.

As caldeiras so classificadas de acordo com o seguinte critrio:

A) FORMA DE OPERAO


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- CALDEIRAS FLAMOTUBULARES

Os gases quentes provindos da queima circulam pelos tubos de troca, transferindo o calorpara a gua. Normalmente operam com baixas capacidades de produo e presso.

FIGURA 66CALDEIRA FLAMOTUBULAR

- CALDEIRAS AQUOTUBULARESA gua circula pelos tubos entre dois vasos comunicantes, recebendo calor dos gases quentes

gerados no queimador. So caldeiras com capacidades maiores de produo e altas presses.

FIGURA 67CALDEIRA AQUOTUBULAR

- CALDEIRAS MISTASPossuem as duas formas anteriormente citadas para transferncia de calor.


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FIGURA 68CALDEIRA MISTA

- CALDEIRAS ELTRICAS : o aquecimento se d atravs de resistncias eltricas (eletrodos) quetransferem o calor diretamente para a gua.

FIGURA 69CALDEIRAS ELTRICAS

B) COMBUSTVEL UTILIZADO

- leo BPF : combustvel mais comum- Lenha- Gs natural / GLP : utilizado em caldeiras de hospitais e hotis ou em instalaes localizadas emregies urbanas- Cavaco de madeira : encontrado nas indstrias de celulose


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- Licor negro : encontrado nas caldeiras de recuperao das fbricas de celulose- Bagao de cana : encontrado nas usinas de acar e lcool- Biomassa- Carvo mineral

Uma caldeira ideal deve possuir acessrios que permita um controle efetivo da produo de vapor,garantindo qualidade e eficincia no processo, aliado ao aspecto econmico. A

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