O purgador de vapor é um componente importante de um sistema de vapor. Os purgadores de vapor têm uma função importante para manter a produtividade e a confiabilidade do sistema de vapor. A função de um purgador é remover condensado, ar e outros gases incondensáveis de um dispositivo de vapor, sem permitir que o vapor vivo escape. A necessidade de purgadores de vapor, os requisitos relativos à sua operação, os modos padrão de operação, a solução de problemas e os requisitos relacionados são abordados neste guia de artigos.

Coletor de vapor

O que é um purgador de vapor?

Um purgador de vapor faz parte da família de válvulas de drenagem automática que determina o vapor e o condensado. Os purgadores retêm o vapor e descarregam o condensado sob diferentes pressões ou cargas. Os purgadores de vapor devem ter uma capacidade razoável para expulsar facilmente o ar e outros gases não condensáveis, mantendo o vapor vivo de volta. Nas indústrias, o vapor é usado diariamente para fins de cura ou como força motriz para controle mecânico. Os purgadores de vapor estão sendo usados para garantir que o vapor não seja perdido nessas aplicações.

Em uma declaração oficial, a ANSI define um purgador de vapor como:

"Válvula autônoma que drena automaticamente o condensado de um compartimento que contém vapor enquanto permanece estanque ao vapor vivo ou, se necessário, permite que o vapor flua em uma taxa controlada ou ajustada. A maioria dos purgadores de vapor também permite a passagem de gases não condensáveis, mantendo-se estanque ao vapor vivo."

 

Por que é necessário um purgador de vapor?

Em palavras simples, os purgadores de vapor estão sendo usados para eliminar o condensado e os gases não condensáveis do sistema de vapor.

O vapor é produzido quando a água se vaporiza e muda seu estado para gás. Para que o fenômeno da vaporização ocorra, as moléculas de água devem ter energia suficiente para quebrar as ligações entre as moléculas. Essa energia fornecida para transformar um líquido em um gás é chamada de "calor latente".

O vapor produzido pela caldeira fornece a energia térmica necessária para aquecer o produto. Quando o vapor perde sua energia pelo aquecimento do produto no processo, forma-se o condensado. A maior parte da energia encontrada no vapor é frequentemente desperdiçada devido a vazamentos de radiação de válvulas e conexões. Como esse calor é perdido, o vapor é condensado e fica saturado. Se esse condensado não for removido instantaneamente assim que se desenvolver, o desempenho operacional do dispositivo poderá ser minimizado pela diminuição do fluxo de calor para a fase. Se o condensado estiver presente em um sistema de vapor, ele causará danos físicos devido a golpes de aríete ou corrosão.

Na parte inferior de um conduíte horizontal, o condensado é coletado com o vapor que se move acima dele. Se o condensado se acumular, ele criará uma massa densa de água incompressível que se move em alta velocidade. Quando uma curva de tubulação, conexão ou válvula bloqueia abruptamente a massa de água, isso pode causar danos mecânicos à tubulação ou à conexão.

É igualmente importante eliminar o ar e outros gases não condensáveis do sistema de vapor por quatro aspectos críticos.

• Quando a operação for retomada, se o ar estiver presente no sistema, o vapor não poderá entrar, até que o ar seja expelido.
• Uma mistura de ar e vapor tem uma temperatura muito abaixo da temperatura do vapor, o que reduz o calor transmitido.
• O ar retarda a transferência de calor à medida que se agarra à superfície interna do tubo ou vaso.
• Dissolvidos no condensado, gases ácidos não condensáveis que corroem o sistema.

 

Como funciona um purgador de vapor?

Todas as operações dos purgadores de vapor podem ser classificadas em um dos três princípios fundamentais de funcionamento: velocidade, temperatura ou densidade. Ao longo do tempo, vários tipos de purgadores de vapor foram construídos para acomodar diferentes aplicações. A função importante de um purgador de vapor é a capacidade de diferenciar entre vapor e condensado. Vários tipos de purgadores de vapor usam vários critérios e métodos operacionais para diferenciar entre vapor, condensado e ar. Quando categorizados de acordo com esses princípios operacionais, cada tipo tem vantagens e desvantagens que devem ser consideradas ao escolher um purgador para uma aplicação específica.

 

Quantos tipos diferentes de purgadores de vapor existem?

Os purgadores de vapor podem ser divididos em dois tipos principais, de acordo com seus princípios de funcionamento:

1. Purgadores mecânicos de vapor: Os purgadores mecânicos funcionam com base no conceito de gravidade específica, em comparação com outros tipos de purgadores que dependem da mudança de temperatura ou da mudança de velocidade/fase. Nas gaiolas mecânicas, a válvula abre e fecha devido ao deslocamento de um flutuador que sobe e desce com um pico de condensado.

Há dois projetos principais de armadilhas mecânicas: armadilhas de flutuação e armadilhas de balde invertido. As armadilhas de flutuação geralmente usam um flutuador esférico fechado, enquanto as armadilhas de balde invertido usam um copo cilíndrico flutuante virado de cabeça para baixo.

A flutuabilidade é um elemento-chave que funciona no centro de todos os tipos de armadilhas mecânicas, mas os mecanismos e os conceitos operacionais são um pouco diferentes.

• Purgador de flutuação de esfera: Ele incorpora o efeito da temperatura e da densidade. Uma boia esférica abre a válvula primária quando uma quantidade suficiente de condensado atinge o purgador para elevar a boia, descarregando o condensado. Quando a máquina é drenada, a esfera cai e a válvula se fecha. Um componente termostático separado na parte superior do purgador é aberto para a liberação de ar e gases não condensáveis, assim que eles induzem uma leve queda de temperatura no purgador.

Purgador com boia de esfera

• Purgador de balde invertido: Ele utiliza um balde invertido ou uma boia aberta, que funciona com base na diferença de densidade do vapor e da água. O vapor que flui sob o balde invertido e submerso permite que o vapor flutue e feche a válvula de descarga. O condensado que enche o purgador permite que o balde afunde, liberando a válvula do purgador para remover o condensado. Uma pequena abertura na parte superior do balde permite que o ar armazenado flua para descarregar o condensado.

Coletor de vapor de caçamba invertida

2. Purgador termodinâmico: Os purgadores termodinâmicos são apreciados por seu pequeno tamanho e flexibilidade em uma ampla faixa de pressões. Eles podem ter uma construção básica e funcionar tanto na horizontal quanto na vertical. Essas propriedades tornam os purgadores termodinâmicos uma alternativa popular para uma ampla gama de aplicações de vapor de rastreamento, gotejamento e fluxo leve.

Há dois tipos básicos de purgadores termodinâmicos: disco termodinâmico e impulso termodinâmico (purgador termostático).

• Coletor de vapor termostático: A pressão determina a temperatura do vapor saturado. Na câmara de vapor, o vapor perde a entalpia de evaporação (calor), criando condensado na temperatura do vapor. Como consequência de mais perda de calor, a temperatura do condensado diminuirá. Um purgador termostático permitirá que o condensado passe quando essa temperatura mais baixa for observada. Quando o vapor entra no purgador, a temperatura aumenta e o purgador se fecha.

Coletor de vapor termostático

• Purgador termodinâmico: Os purgadores termodinâmicos são o tipo mais comum de purgadores e são construídos com base na teoria da velocidade. O condensado e o ar chegam ao purgador e se deslocam para a área de porta, aquecimento e controle. Quando o vapor ou o vapor flash entra na entrada, a velocidade do fluxo aumenta e o disco é puxado em direção à sede. O disco é fechado com o aumento da pressão na câmara de controle. A dilatação controlada da pressão do vapor sobre a face de vedação do disco faz com que o purgador se abra novamente e controla a velocidade do ciclo.

Purgador termodinâmico

Por que os purgadores de vapor são tão importantes? 

Produzir e manter o vapor para o processo e o aquecimento do espaço na fábrica custa dinheiro. Isso é muito caro para ser desperdiçado. O vapor é levado de uma fornalha para milhares ou centenas de ramais. O purgador de vapor impede que o vapor escape do dispositivo no final de cada ramal.

Se o condensado não for extraído, o vapor que flui e as pequenas ondas dentro da tubulação podem ser empurrados junto com o vapor que se move mais rapidamente. A força do vapor por trás do plugue produz a calmaria da água como a força de um aríete, se uma das ondas atingir a parte superior do tubo, basicamente o plugue. Esse truque da água atingirá chás, joelhos, bombas, flutuadores em alguns sifões e outros equipamentos de dispositivos. Esse comportamento pode ser muito prejudicial e é um dos tipos de golpe de aríete.

Vapor, condensado e ar compartilharão o mesmo espaço dentro de uma unidade de troca de calor. Como o condensado, o ar e os gases não condensáveis são separados assim que são criados, o vapor tem mais superfície para transmitir energia térmica. O vapor na presença de água ou ar é um meio de transferência de energia menos eficaz do que o vapor seco.

 

O que acontece se um purgador de vapor explodir?

Se o mau funcionamento de um único purgador for ignorado, parte do vapor pode sair e ser liberado na atmosfera. O vapor custa em média $5/1000 lb para ser produzido e milhares de dólares podem ser perdidos todos os anos. Pesquisas atuais sobre purgadores descobriram que um purgador defeituoso médio perde 50 lb de vapor por hora. A perda anual foi de mais de 400.000 Ib de vapor a uma taxa de $2044. Multiplique esse valor por 100 para estimar a escala de uma máquina a vapor padrão, e as pequenas perdas de vapor começam a se transformar em dinheiro de verdade. Os purgadores pequenos são o segredo para economizar vapor, não porque sejam vulneráveis ao colapso, mas porque existem vários deles.

Funcionalmente, um purgador de passagem pode ter efeitos que se estendem ao seu sistema de troca de calor. Se o purgador com falha estiver conectado à linha de retorno de condensado na qual os outros purgadores são descarregados, a quantidade inesperada de vapor vivo pode pressurizar a linha de retorno, causando contrapressão nos outros purgadores. Qualquer purgador de vapor não funciona adequadamente sob alta contrapressão. Em ambos os casos, a contrapressão elevada pode fazer com que o condensado retorne a outras partes do sistema.

 

O que acontece se um purgador de vapor travar e não descarregar?

Quando o purgador na linha de vapor falha, a válvula fechada não permite que o vapor e o condensado passem por ela e se acumulam na linha. O condensado continua a se mover para pontos baixos e se acumula ali, podendo obstruir parcialmente o fluxo de vapor e causar um golpe de aríete. Se a linha for exposta a temperaturas abaixo de zero, o condensado pode congelar e a tubulação pode se romper.

Alguns dos principais problemas que podem ser observados são:

• Golpe de aríete e surto de pressão.
• Registro de água no processo.
• Danos à tubulação e ao equipamento de processo.
• Comprometer a segurança.

O que torna um tipo de armadilha melhor do que outro?

Depende totalmente da aplicação e dos requisitos operacionais de um purgador a ser usado. Também depende do que se espera de um purgador de vapor. Os purgadores de vapor são comumente usados para os seguintes requisitos:

• Para minimizar a perda de vapor.
• Para obter o máximo rendimento do equipamento de troca de calor utilizado.
• Para uma operação suave, à prova de falhas e sem problemas.
• Aumentar a vida útil dos equipamentos presentes no sistema.
• Para confiabilidade da operação, mesmo em condições de vapor sujo.

Onde as armadilhas devem estar localizadas?

AcessibilidadeTodos os purgadores irão travar e falhar. Os purgadores devem ser testados periodicamente para que o purgador danificado não desperdice vapor por meses ou anos. O método de inspeção será mais simples se o purgador puder ser acessado sem esforço. Geralmente, uma lista das posições do purgador facilita a localização de todos os purgadores.

Abaixo do maquinário está sendo drenado. Embora a serpentina do aquecedor e seu purgador funcionem a 250 psi de pressão de vapor, o condensado deve ser puxado para dentro do purgador em algum ponto por gravidade. Na maioria dos trocadores de calor, a regra geral é posicionar a entrada do purgador em cerca de 10 a 12 polegadas. Abaixo da relação do dreno de condensado. Uma bolsa de sujeira de 15 cm deve ser colocada para proteger o purgador contra sujeira e tamanho.

As redes de vapor precisam de cuidados adicionais, pois o vapor em alta velocidade dificulta a remoção do condensado. A perna de gotejamento deve ser projetada adequadamente, com a mesma altura da linha principal, até e acima de 4 pol., use metade do tamanho da linha principal, mas não menos que 4 pol.

Perto da instalação sendo esvaziado. Conforme observado acima, o fluxo da gravidade leva o condensado para o purgador. Ao mesmo tempo, o ar e o vapor estão sendo empurrados para cima pela tubulação. Para atenuar os problemas com esse contrafluxo, interrompa as tubulações longas até o purgador.

 

Em resumo.

Os purgadores de vapor são equipamentos de segurança empregados para aumentar a produtividade e, ao mesmo tempo, reduzir o custo de operação do processo. Neste artigo, apresentamos uma breve introdução ao purgador de vapor. A Ntgd é uma empresa profissional Fabricante de purgadores de vaporSe tiver alguma dúvida, entre em contato conosco