Coletor de vapor termodinâmico

Um purgador termodinâmico é composto de uma peça móvel. Essa peça é um disco feito de aço inoxidável e funciona como uma válvula. Esse purgador opera com o uso do efeito dinâmico do vapor flash. Um purgador termodinâmico tem um projeto simples e é adequado para atender a aplicações de média e alta pressão. Esse purgador é pequeno, livre de efeitos de golpe de aríete e pode ser instalado em qualquer posição, seja vertical ou horizontal. Os fabricantes de purgadores termodinâmicos projetam o purgador com um design compacto e versátil para uma ampla faixa de pressão. Essas características tornaram os purgadores termodinâmicos mais preferidos para uso amplo em rastreamento, processos leves específicos e aplicações de vapor por gotejamento.

Figura: Purgador termodinâmico.

 

Como funciona um purgador termodinâmico?

Dois tipos principais de purgadores termodinâmicos são os purgadores de disco termodinâmico e os purgadores de impulso termodinâmico. O purgador do tipo disco tem uma válvula que abre e fecha de acordo com as mudanças de força que ocorrem em uma válvula de disco plano. No purgador de impulso, o movimento do disco do pistão é usado para controlar o fluxo. O purgador de impulso termodinâmico pode ser regulado para aumentar ou reduzir o fluxo. Esses dois tipos de purgadores termodinâmicos ejetam condensado de forma intermitente. 

Funcionamento dos tipos de disco e impulso do purgador termodinâmico

 

Tipos de purgadores termodinâmicos

Há dois tipos de purgadores termodinâmicos, que são o purgador de disco termodinâmico e o purgador de impulso termodinâmico. Entre esses dois purgadores, o mais comum é o purgador de disco. O purgador de impulso não é comum porque tende a vazar vapor e pode falhar na presença de uma pequena quantidade de sujeira que obstrua o canal piloto. 

Abertura e fechamento da válvula de disco em um purgador de disco termodinâmico

 

Quando o vapor se move em alta velocidade sob o disco da válvula, ele causa uma diminuição na pressão sob a válvula. Isso faz com que o disco seja forçado sobre a sede da válvula devido à grande pressão na câmara e a válvula é fechada. Em um purgador de disco termodinâmico, o vapor controlado pode ser vapor vivo ou vapor flash. Quando o condensado entra no purgador e muda de fase devido à redução da pressão, diz-se que é vapor flash. Quando a carga de condensado é muito pequena ou se o projeto do purgador estiver comprometido o suficiente para não proteger contra a perda de vapor, ele é chamado de vapor vivo. Os fabricantes de purgadores de disco termodinâmico tendem a usar o melhor projeto que ajude a eliminar ou minimizar o uso de vapor vivo, de modo que o purgador possa operar usando vapor sempre que possível. O vapor de controle da câmara de pressão exerce uma força para baixo na superfície superior do disco da válvula que é igual ao produto da pressão e da área (pressão*área). Na parte inferior do disco da válvula, o vapor controlado faz com que a pressão se reduza sob o disco devido à sua alta velocidade (pelo princípio de Bernoulli, o aumento da velocidade resulta em redução da pressão). Os fabricantes de purgadores de disco termodinâmico projetam o purgador de forma que ele feche o condensado próximo à temperatura do vapor. Isso acontece quando o condensado acumulado é descarregado. Quando a magnitude da força de fechamento é alta o suficiente para superar a força de abertura, a válvula se fecha. 

Funcionamento de um purgador de disco termodinâmico

 

Purgador de vapor de impulso termodinâmico 

Um purgador de impulso termodinâmico é um purgador que não pode proporcionar um fechamento estanque. Dessa forma, seu uso é limitado em relação ao purgador de disco termodinâmico, que é comum no mercado. 

Como funciona um purgador de impulso termodinâmico? 

1. O purgador de impulso termodinâmico é composto por um pistão oco. O pistão está associado a um disco de pistão que funciona em um pistão cônico que atua como guia. 
2. Durante a partida desse purgador, a válvula principal assenta em sua sede. Isso faz com que ele deixe uma passagem de fluxo por meio da folga do pistão e do cilindro e do orifício na seção superior do pistão. 
3. Quando o condensado e o fluxo de ar aumentam, eles exercem força sobre o disco do pistão, fazendo com que a válvula principal se levante de sua sede, aumentando o fluxo. 
4. A outra parte do condensado flui através do disco e da folga do pistão, passando pelo ponto E e saindo pela saída. 
5. Enquanto o condensado se aproxima da temperatura do vapor, parte dele se transforma em vapor à medida que flui pela abertura. 
6. Isso é eliminado pelo orifício no ponto F, mas cria uma pressão intermediária acima do pistão. Isso ajuda a posicionar efetivamente a válvula principal para que ela possa atender à carga. 
7. O purgador pode ser modificado movendo-se o ponto B no pistão em relação ao assento do purgador. No entanto, o purgador pode ser afetado pela contrapressão.     

Purgador de disco termodinâmico 

Um purgador de disco termodinâmico tem o fluxo de condensado controlado por um disco de válvula que abre e fecha contra uma sede de válvula. Nesse purgador, o disco da válvula é separado de outras partes do purgador e fica na parte superior da sede. A sede da válvula é composta por dois anéis de sede: o anel interno e o anel externo. O uso do anel interno é para separar o orifício de entrada do fluido do orifício de saída. Isso ajuda a evitar que o vapor entre em curto-circuito na saída. O vazamento de vapor da câmara de pressão sobre o disco para a seção de saída é controlado pelo anel externo. 

Como funciona um purgador de disco termodinâmico? 

Esse tipo de purgador tem características operacionais cíclicas e irregulares. Um mecanismo de válvula composto por anéis de assento e um disco é usado para abrir e ejetar o condensado por alguns segundos e, em seguida, fecha por mais tempo até o início de um novo ciclo de descarga. A ação de abrir e fechar vem da diferença de força que atua na parte inferior e superior do disco da válvula. As forças atuantes dependem principalmente das variações de pressão e energia cinética dos fluidos gerais envolvidos, que são condensado, ar e vapor. Durante a partida, os fluidos que chegam (ar, condensado ou vapor) exercem uma força de elevação/abertura na parte inferior do disco da válvula. Isso faz com que a válvula se levante e abra. Isso permite que o condensado flua. Enquanto estiver na posição aberta, duas forças primárias agem na válvula de disco: uma força devido à pressão do vapor na seção superior do disco e uma força devido ao vapor sob o disco. O vapor que atua para abrir e fechar a válvula de disco é chamado de vapor de controle.

 

Vantagens dos purgadores termodinâmicos

Vantagens do purgador de disco termodinâmico 

• Esse tipo de purgador pode funcionar em toda a sua faixa de trabalho sem a necessidade de ajustar ou alterar seus componentes internos. 
• Projetos leves, compactos e simples e a capacidade de acomodar uma grande quantidade de condensado possibilitada por grandes aberturas. 
• Operam com vapor superaquecido e de alta pressão e não são danificados por vibração ou golpe de aríete. 
• Uso de materiais ferrosos, como aço inoxidável, conhecidos por sua alta resistência e alta resistência à corrosão. 
• Fortes contra o congelamento de condensado e raramente sofrem congelamento quando instalados com um disco em uma orientação vertical, pois descarregam livremente para a atmosfera. 
• A parte móvel é apenas um disco, o que torna a manutenção desse purgador muito fácil, pois pode ser feita sem a remoção do purgador de sua linha, mas sim removendo a tampa superior que é fixada por roscas ou parafusos. 
• Som de clique quando elas abrem e fecham. Isso ajuda a testar a armadilha antes.

Desvantagens do purgador de disco termodinâmico 

• Para fechar o disco nesse purgador, é necessário que a pressão abaixo do disco seja baixa. Isso só é possível quando a velocidade do fluxo abaixo da válvula de disco é alta. Em uma velocidade mais alta, será necessária uma pressão diferencial mais alta. Dessa forma, o purgador de disco termodinâmico não funciona bem quando a pressão diferencial é muito baixa. 
• Ejete grandes quantidades de ar durante a inicialização quando a pressão de entrada se acumular lentamente. No entanto, se a pressão se acumular rapidamente, isso fará com que o ar em alta velocidade feche o purgador, tornando-o preso ao ar. O mesmo ocorrerá se for usado vapor. 
• Tende a ser barulhento, o que restringe seu uso em algumas áreas, como na sala de cirurgia ou fora da enfermaria do hospital. Se for necessário usar um purgador de disco termodinâmico, será necessário um difusor para ajudar a reduzir o ruído durante a descarga.  
• O projeto de um purgador de disco termodinâmico superdimensionado tende a aumentar o tempo para concluir um ciclo, o que causa maior desgaste no purgador. 

Vantagens do purgador de impulso termodinâmico 

• Alta capacidade de lidar com condensados de seu tamanho. 
• Esses purgadores de vapor são capazes de ventilar o ar sem que haja a necessidade de ar comprimido. 
• Eles podem ser usados em aplicações de vapor superaquecido e de alta pressão. 
• Pode trabalhar em uma ampla faixa de pressões sem a necessidade de alterar o tamanho da válvula. 

Desvantagens do purgador de impulso termodinâmico 

• Não são capazes de proporcionar um fechamento estanque e liberam vapor mesmo com uma carga muito leve. 
• Não pode funcionar com uma contrapressão superior a 40% da pressão na entrada.
• Os purgadores de vapor de impulso termodinâmico são facilmente afetados pela sujeira porque a folga entre o cilindro e o pistão é muito pequena. 
• Essas pulsações dos purgadores de vapor causam ruídos, danos mecânicos e golpes de aríete.

 

Aplicações do purgador termodinâmico 

• Aplicações de gotejamento. Os purgadores termodinâmicos são amplamente usados para remover o condensado que se forma nas linhas de vapor depois que o vapor perde sua energia térmica. Esses purgadores são amplamente usados em aplicações de gotejamento devido a suas aberturas de ar na tubulação que removem o ar do sistema de tubulação. 
• Altas temperaturas ou drenagem da rede de vapor na descarga do traçador. 
• Aplicação do processo. Os purgadores termodinâmicos são usados em processos de transferência de calor, como em trocadores de calor ou radiadores, para remover o ar e o condensado. 

 

Solução de problemas do purgador termodinâmico 

Quando um purgador está frio e não há descarga 

• Pressão muito alta 

• O orifício foi ampliado devido ao desgaste. Substitua a válvula. 
• Válvula redutora fora de ordem. Coloque a válvula em ordem. 
• Medidor de pressão com defeito. Faça uma leitura mais baixa da pressão do manômetro. 
• A linha de retorno tem um vácuo muito alto. Verifique a pressão de vácuo conforme recomendado. 

• Não há vapor ou condensado chegando ao purgador termodinâmico 

• A tubulação está obstruída. Materiais de bloqueio removidos. 
• A válvula à frente do purgador de vapor falhou. Substitua a válvula. 
• Filtro entupido. Remova a sujeira ou os materiais entupidos no filtro. 

• O mecanismo interno da armadilha tem uma falha

• Substitua o componente interno quebrado do purgador termodinâmico. 

• O corpo da armadilha é preenchido com materiais desnecessários 

• Verifique e remova a sujeira ou qualquer material desnecessário no coletor. 
• Instalação do filtro antes de usar o purgador. 
• Limpe o filtro do purgador, se necessário

Quando um purgador está quente e não há descarga 

• O condensado não está chegando ao purgador 

• A válvula de by-pass do purgador da Thermodynamics está vazando. Verifique a válvula e conserte-a.
• O tubo do sifão está quebrado. Substitua o tubo quebrado. 
• O vácuo do aquecedor de água está interrompendo a drenagem. É necessário instalar um disjuntor a vácuo entre o purgador e o trocador de calor. 

O purgador termodinâmico está quente e está perdendo vapor

• A válvula não está assentada 

• As peças da válvula estão gastas. Substitua a válvula.
• Alguma sujeira ficou presa no orifício. Remova a sujeira. 

Purgador termodinâmico de vapor com fluxo contínuo 

• O tamanho da armadilha é muito pequeno

• Use uma armadilha maior ou use mais armadilhas em uma linha. 

 

Resumo 

Um purgador termodinâmico é um purgador de equipe versátil e compacto destinado a uma ampla gama de aplicações de pressão. Esses purgadores empregam um projeto simples e podem operar nas posições vertical ou horizontal. Esses recursos tornam os purgadores termodinâmicos mais comuns para uso em diferentes aplicações, como rasgos, rastreamento e outras aplicações de processos leves. Dois tipos de purgadores termodinâmicos são o purgador de disco termodinâmico e o purgador de impulso termodinâmico. Entre os dois tipos, o tipo de disco é o mais usado porque o tipo de impulso tende a vazar vapor piloto e pode falhar mesmo quando trabalha com uma pequena quantidade de sujeira. 

No purgador de disco termodinâmico, o fluxo de condensado é controlado por um disco de válvula que abre e fecha contra uma sede de válvula. Essa válvula é separada de outras partes do purgador para se apoiar na sede da válvula. Durante a inicialização de um purgador de impulso termodinâmico, uma válvula apoiada na sede deixa a passagem do fluxo através da folga entre o cilindro e o pistão. Quando o fluxo de condensado e ar é aumentado, a válvula se levanta, resultando em mais fluxo. Esses purgadores termodinâmicos são usados em várias aplicações, como descarga de traçador, drenagem de gotejamento e aplicações de processo, entre outras. Os purgadores termodinâmicos têm excelentes recursos que lhes conferem várias vantagens em comparação com outros purgadores, como a capacidade de lidar com o alto fluxo, a capacidade de trabalhar com superaquecimento e alta pressão, a capacidade de lidar com a ventilação de ar, a capacidade de trabalhar em uma ampla faixa de pressão, entre outros.