Armadilhas a vapor: Definição, Tipos, Selecção, Características, Códigos & Normas – O que é Tubagem

Um purgador é uma válvula automática que permite a descarga de condensado, ar e outros gases não condensáveis (CO2) do sistema de vapor enquanto mantém ou prende o vapor no sistema. Assim, os purgadores de vapor separam o condensado da mistura. Para qualquer sistema de vapor em centrais eléctricas ou de processamento, o purgador é um componente essencial. Retém o vapor dentro do processo, o que ajuda na máxima utilização do calor. Tentemos primeiro compreender como se forma esta mistura:

• Condensado: O condensado forma-se sempre que o vapor liberta a sua energia térmica por qualquer razão.
• Ar: O ar existe em todos os tubos de vapor antes do arranque do sistema, quando o sistema está frio. O ar pode entrar no sistema através de sistemas de composição de água da caldeira e disjuntores de vácuo.
• Gases não condensáveis: Gases que não o ar, tais como dióxido de carbono, existem dentro dos sistemas de vapor.

Por isso, a principal função dos Purgadores de vapor é remover o condensado líquido da mistura para evitar a formação de fluxo em duas fases. Os purgadores industriais podem funcionar numa vasta gama de temperaturas e pressões, de acordo com os requisitos do sistema.

Tipos de Purgadores de Vapor / Tipos de Purgadores de Vapor

Como classificados pela Norma Internacional ISO 6704, existem três tipos principais de Purgadores de Vapor como listados abaixo:

• Purgadores Termodinâmicos
• Purgadores Mecânicos e
• Purgadores Termostáticos

Fig. 1 explica claramente os tipos de armadilhas de vapor.

Purgadores de disco termodinâmico

Purgadores termodinâmicos sentem a diferença de velocidade de entrada de fluidos. Quando o condensado entra no corpo do purgador, move-se lentamente em relação ao vapor e é descarregado livremente. Quando o flash ou vapor vivo se move através da parte inferior do disco, a sua velocidade é muito superior à da água, e a alta velocidade cria uma queda de pressão que fecha a cabeça da válvula. A válvula permanece fechada até que a pressão de vapor da câmara de controlo caia acima da cabeça da válvula, permitindo assim que a válvula se abra.

p>Tipos: Disco Termodinâmico e Pistão Termodinâmico.

P>Desde que o ar se move muito mais rápido do que o condensado; os purgadores de discos termodinâmicos tendem a fechar-se na presença de ar e geralmente não são adequados para ventilar grandes quantidades de ar.

Disco Termodinâmico & Purgadores de vapor termostáticos: Para manusear ar, pode ser utilizada uma combinação de purgadores de discos termodinâmicos e de ventilação termostática.

Operação de purgadores de discos

• Os purgadores de discos funcionam em função da velocidade. Em condições normais de funcionamento, o condensado e o ar entram no colector e passam por um orifício de entrada, uma câmara de controlo, uma câmara isoladora (para isolar o colector contra os efeitos do ambiente).
• Câmara de 10 a 600 psig.
• Pequeno e leve, portanto fácil de instalar.
• Inspecção frequente necessária, não eficiente em termos energéticos devido à curta vida útil.
• Não adequado quando a contrapressão é alta.

Armadilhas de vapor termostáticas

Armadilhas de vapor termostáticas sentem a diferença de temperatura de entrada de fluidos. O fecho ocorre quando o fluido, tipicamente condensado quente, tem uma temperatura maior ou igual a um determinado valor limiar. A temperatura quente faz com que um elemento termostático se mova de tal forma que fecha uma válvula. Este valor de limiar de temperatura é inferior ao do vapor saturado.

• Desde que o ar tem uma temperatura significativamente inferior à do vapor, os purgadores termostáticos são geralmente muito bons a ventilar grandes quantidades de ar. Os sifões termostáticos são classificados para funcionar de 0 a 300 psig.
• Fabricados com SS, CS, e caixas de ferro fundido.
• Não são eficazes quando a sujidade e a escala estão presentes

Tipos básicos: Expansão, Pressão Balanceada, e Bi-Metal.

Purgadores do Tipo Expansão:

• Os elementos dos purgadores de expansão têm um enchimento interno que se expande e contrai com a mudança de temperatura para accionar a válvula, mas o enchimento não vaporiza.
• Os elementos de cera estão num estado congelado quando frios, e expandem quando aquecidos.
• Os elementos à base de petróleo estão num estado líquido contraído quando frios, e expandem quando aquecidos

Purgadores do tipo pressão balanceada:

P>Purgadores de pressão equilibrados têm um enchimento que é uma mistura de água e álcool mineral que geralmente vaporiza ou condensa a uma temperatura próxima da vaporização para accionar a válvula.

Purgadores de vapor bimetálicos:

Bi-Metal elementos do purgador de vapor são compostos por duas tiras metálicas diferentes unidas de modo a que a mudança de temperatura provoque uma deflexão num sentido ou no seu oposto para accionar a válvula.

Bellows tipo pressão balanceada (Fig. 3) os purgadores de vapor são adequados para Alta capacidade enquanto que a pressão balanceada Wafer/Diafragma são adequados para Baixa capacidade. Por outro lado, os purgadores bimetálicos podem ser utilizados tanto para Alta capacidade como para Baixa capacidade.

Colector de vapor do tipo mecânico

Os colectores de vapor mecânicos são concebidos para abrir para fluidos mais densos e fechar para fluidos menos densos. Existem duas categorias básicas de purgadores mecânicos que funcionam segundo o princípio da densidade:

• Tipo flutuante e
• Tipo de bolso

Destas categorias, existem dois tipos de purgadores de densidade cada um: Flutuador de Alavanca, Flutuador Livre, Balde Invertido, e Balde Aberto.

Air é menos denso que a água. Assim, os purgadores de densidade tendem a fechar-se na presença de ar e geralmente não são adequados para ventilar grandes quantidades de ar. Por esta razão, os purgadores de densidade podem conter um mecanismo de ventilação termostático separado para lidar com quantidades significativas de ar.

• Float & Thermostatic,
• Bucket & Thermostatic.

Purgadores de vapor flutuantes e termostáticos

• Flutuador & Os purgadores termostáticos combinam a acção de dois princípios: termostático e densidade. Cada armadilha tem o seu próprio orifício de descarga. Uma válvula com um actuador de bóia de esfera drena a condensação quando o líquido atinge um nível pré-determinado no sifão. Quando o fluxo de condensado diminui’ o flutuador cai, fechando parcialmente a válvula para acomodar o caudal.
• No topo do sifão está um elemento termostático que se abre para descarregar todo o ar e gases não condensáveis assim que provocam uma pequena queda de temperatura dentro do sifão.
• Operar entre 0 a 250 psig de pressão,
• A válvula de condensado está localizada na parte inferior e sujeita a entupimento quando estão presentes sujidade e incrustações.
• Se as partículas de sujidade impedirem o fecho da válvula, a energia do vapor será desperdiçada até que a condição seja detectada e corrigida.

Purgadores de balde invertido

Purgadores de balde invertido (Fig. 4) utilizam um balde invertido que normalmente está submerso e flutua apenas quando o vapor está presente. O balde afunda quando o volume de condensado excede um nível de líquido pré-determinado. Quando o balde se afunda, a válvula no topo abre.

Directrizes de Selecção de Purgadores de Vapor

Selecção de purgadores deve estar de acordo com o seguinte:

• Os purgadores de vapor em serviço de baixa pressão devem ser do tipo balde invertido, purgadores mecânicos, ou purgadores bimetálicos de estilo termostático.
• Os sifões de vapor em serviço de gotejamento de vapor de pressão média devem ser de preferência sifões mecânicos do tipo balde invertido; em alternativa, podem ser utilizados sifões termodinâmicos do tipo disco.
• Os purgadores em serviço de gotejamento de vapor de alta pressão devem ser de preferência purgadores mecânicos do tipo balde invertido.
• Os purgadores de vapor previstos para o serviço de gotejamento de entrada de turbina a vapor devem ser do tipo termodinâmico de pistão.

Uma prática comummente aceite é a utilização de purgadores de bóia & termostáticos (F&T) para sistemas de vapor de baixa pressão até 30 PSIG, e purgadores termodinâmicos para pressões de vapor superiores a 30 PSIG.

Códigos e normas internacionais para purgadores de vapor

Códigos e normas internacionais que regem a concepção dos purgadores de vapor são listados abaixo:

• ISO 6552: 1980/ (BS 6023: 1981): Glossário de termos técnicos para os purgadores automáticos.
• ISO 6553: 1980/CEN 26553: 1991 (Substitui BS 6024: 1981) Marcação dos purgadores automáticos.

li>ISO 6554 1980/CEN 26554: 1991 (Substitui BS 6026: 1981) Dimensões presenciais para um purgador automático flangeado.li>ISO 6704: 1982/CEN 26704: 1991 (Substitui BS 6022: 1983) Classificação dos purgadores automáticosli>ISO 6948:1981/ CEN 26948: 1991 (Substitui BS 6025: 1982) Testes das características de produção e desempenho dos purgadores automáticos.li>ISO 7841: 1988/CEN 27841: 1991 (Substitui BS 6027: 1990) Métodos para determinação da perda de vapor dos purgadores automáticos.

• ISO 7842: 1988/CEN 27842: 1991 (Substitui BS 6028: 1990) Métodos para determinação da capacidade de descarga dos purgadores automáticos.

Causas de falha dos purgadores de vapor

Causas comuns de falha dos purgadores de vapor são:

• Corrosão, devido ao estado do condensado. Isto pode ser combatido utilizando materiais de construção particulares, bom acondicionamento da água de alimentação.
• Martelo de água, muitas vezes devido a um elevador após o purgador, sifões.
• Sujidade, acumulada a partir de um sistema onde o composto de tratamento de água é transportado da caldeira, ou onde os detritos da tubagem podem interferir com o funcionamento do purgador.

A falha de um purgador de vapor tem graves implicações no desempenho do sistema de vapor. Se o purgador falhar em estado aberto, o vapor e o condensado serão completamente libertados, causando um aumento do consumo de vapor que, por sua vez, acrescentará um aumento de carga à caldeira. No entanto, quando falha em estado fechado, nem vapor nem condensado passarão por ele. Assim, a função do purgador será interrompida, o que poderá levar a qualquer um dos seguintes problemas:

• Surge or Water Hammer
• Waterlogging of the process
• A presença de água (condensado) no sistema de vapor é um perigo para a segurança.

Assim, é essencial monitorizar regularmente o desempenho do purgador e reparar os purgadores avariados.

Avaliação do desempenho dos purgadores de vapor

O desempenho dos purgadores de vapor é avaliado utilizando qualquer um dos três métodos mencionados abaixo:

• Método Visual – A inspecção visual é realizada utilizando visores.
• Método do som – Distingue entre frequências sonoras utilizando equipamento auditivo.
• Métodos de temperatura – Trabalha com o princípio da diferença de temperatura. No entanto, o método menos fiável e, portanto, normalmente não utilizado.

Normalmente, a manutenção preventiva é realizada para os purgadores e o programa de manutenção depende da classificação da pressão do purgador. Como regra geral, os purgadores de alta pressão com classificação de pressão superior a 250 psig devem ser testados diariamente. Por outro lado, os purgadores de baixa pressão com classificação de pressão inferior a 30 psig podem ser verificados anualmente. Os intermédios devem ser verificados mensalmente. Como regra geral, os purgadores devem ser substituídos após cada três a quatro anos.

Requisitos de características nos purgadores

Os purgadores devem possuir as seguintes características para o seu melhor desempenho:

• O purgador deve permitir a passagem do condensado e reter o vapor.
• Os purgadores devem ser eficientes em termos energéticos e ter um consumo de vapor insignificante. O purgador deve garantir que o espaço de vapor deve ser preenchido com vapor limpo e seco. O tipo de sifão de vapor influenciará isto.
• Os sifões de vapor devem possuir uma boa capacidade de ventilação do ar. Se o ar se misturar com vapor, reduzirá a temperatura do vapor.
• É preferível que os purgadores não provoquem a intermitência do vapor.
• Os purgadores de vapor devem ter uma elevada fiabilidade. Por vezes, vários factores externos podem causar falta de fiabilidade no uso dos purgadores como
  • Corrosão
  • Martelo de água e
  • Acumulação de sujidade ou detritos.

Instalação de purgadores

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