TUBULAES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Cllio
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AULA 4 Volume I do Livro Texto
CONTEDO:
Captulo 7
Purgadores de Vapor, Separadores Diversos e Filtros.
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LINHAS DE VAPOR
Nas linhas de vapor sempre haver gua lquida (condensado) resultante da condensao parcial do vapor ou arrastada pela vapor que sai da caldeira.
Conservar a energia do vapor (O CONDENSADO NO TEM AO MOTORA E NEM AO AQUECEDORA EFICIENTE) Evitar vibraes e golpes de arete nas tubulaes causados pelo condensado arrastado pelo vapor em alta velocidade Evitar eroso causada pelo impacto das gotas de condensado Diminuir os efeitos da corroso evitando a formao de cido carbnico (H2O + CO2 HCO3) Evitar o resfriamento do vapor
MOTIVOS PELOS QUAIS O CONDENSADO DEVE SER RETIRADO DA LINHA DE VAPOR
Evitar a diminuio da seo til de escoamento AS TUBULAES DE VAPOR, ALM DO CONDENSADO, TAMBM CONTER AR E OUTROS GASES INCONDENSVEIS (CO2 por exemplo) QUE TAMBM PRECISAM SER ELIMINADOS.
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PURGADORES DE VAPOR
SO DISPOSITIVOS AUTOMTICOS QUE SEPARAM E ELIMINAM O CONDENSADO DAS LINHAS DE VAPOR E DOS APARELHOS DE AQUECIMENTO.
VAPOR +
CONDENSADO ?
CASOS TPICOS DE EMPREGO
1. Eliminao de condensado das tubulaes de vapor (drenagem de
tubulaes de vapor).
2. Reter vapor nos aparelhos de aquecimento a vapor (aquecedores, refervedores, serpentinas de aquecimento, autoclaves, estufas etc.).
A INSTALAO DO PURGADOR DIFERENTE PARA CADA CASO TPICO DE EMPREGO
APESAR DAS INSTALAES SEREM DIFERENTES, EM QUALQUER UM DOS DOIS CASOS A DESCARGA DOS PURGADORES PODE SER FEITA DIRETAMENTE PARA A ATMOSFERA (Descarga livre) OU PARA UMA LINHA DE CONDENSADO (Descarga fechada)
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1- Instalao de purgadores para drenagem de tubulaes de vapor
PONTOS DE DRENAGEM DAS TUBULAES DE VAPOR
1. Todos os pontos baixos e todos os pontos de aumento de elevao 2. Nos trechos de tubulao em nvel em cada 100 a 250 m (QUANTO MAIS
BAIXA FOR A PRESSO DE VAPR MAIS NUMEROSOS DEVERO SER OS PURGADORES)
3. Imediatamente antes de todas as vlvulas de bloqueio, vlvulas de
reteno, vlvulas de controle e vlvulas redutoras de presso
4. Prximo entrada de qualquer mquina a vapor.
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2 Instalao para reter vapor em aparelhos de aquecimento
ALGUNS CUIDADOS PARA INSTALAO DE PURGADORES
O CONDENSADO DEVE, SEMPRE QUE POSSVEL, CORRER POR GRAVIDADE PARA O PURGADOR
QUANDO NO EXISTIR ESCOAMENTO POR GRAVIDADE, DEVE SER COLOCADO UMA VLVULA DE RETENO (Como mostra a figura ao lado)
AS TUBULAES DE ENTRADA E SIADA DOS PURGADORES DEVE TER O MENOR COMPRIMENTO POSSVEL
QUANDO HOUVER DESCARGA PARA A ATMOSFERA, O PURGADOR DEVE SER COLOCADO DE MODO QUE O JATO QUENTE DE CONDENSADO NO ATINJA PESSOAS OU EQUIPAMENTOS OS PURGADORES DEVEM SER MONTADOS EM LOCAIS QUE PERMITAM ACESSO E MANUTENO
TUBO DE CONDENSADO
VLVULA DERETENO
VALVULA DE BLOQUEIO
PURGADOR
TUBO DEVAPOR
FILTRODRENO
POO
L. UNIO
L. UNIO
VALVULA DE BLOQUEIO
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PRINCIPAIS TIPOS DE PURGADORES A VAPOR
Purgadores de bia PURGADORES MECNICOS (Agem por diferena de densidade)
Purgadores de panela invertida
Purgadores de panela aberta
Purgadores de expanso metlica PURGADORES TERMOSTTICOS (Agem por diferena de temperatura)
Purgadores de expanso lquida
Purgadores de expanso balanceada (de fole)
PURGADORES ESPECIAIS Purgadores termodinmicos Purgadores de impulso
1 - Purgador de bia
NO PERMITE A SAIDA DE AR E OUTROS GASES INCONDENSVEIS (Alguns purgadores possuem uma vlvula termosttica para eliminao de ar)
DEPENDENDO DA QUANTIDADE DE CONDENSADO A DESCARGA PODE SER CONTNUA OU INTERMITENTE
DEVIDO A POSSIBILIDADE DE DESCARGA CONTNUA, SO EMPREGADOS
PARA RETER O VAPOR NA SAIDA DE APARELHOS DE AQUECIMENTO
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2 - Purgador de panela invertida
UTILIZADO NA DRENAGEM DE TUBULAES DE VAPOR PARA QUAISQUER VALORES DE PRESSO E TEMPERATURA
PRECISA ESTAR ESCORVADO PARA ENTRAR EM FUNCIONAMENTO
A ELIMINAO DE AR MODERADA E S OCORRE SE A SADA DE
CONDENSADO NO FOR CONTNUA
3 Purgador de panela aberta
Utilizao e funcionamento semelhante ao purgador de panela invertida
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4 Purgador de expanso metlica
FUCIONAM PELA DIFERENA DE TEMPERATURA QUE EXISTE, NA MESMA PRESSO, ENTRE O VAPOR E O CONDENSADO.
VANTAGENS
So pequenos e leves Removem ar com grande facilidade Suportam bem os golpes de arete Podem trabalhar com qualquer presso Vibraes e movimentos da tubulao no perturbam seu funcionamento
SO UTILIZADOS PARA ELIMINAR AR E OUTROS GASES INCONDENSVEIS DAS LINHAS DE VAPOR DE GRANDE DIMETRO
5 Purgador, termosttico de fole EMPREGADO EM BAIXAS PRESSES (At 3,5 MPa) PRINCIPALMENTE QUANDO EXISTE GRANDE VOLUME DE AR A ELIMINR
NO SERVEM PARA TRABALHAR COM
VAPOR SUPERAQUECIDO A DESCARGA DE CONDENSADO INTERMITENTE, DEMORADA, E A PERDA DE VAPOR RELATIVAMENTE GRANDE
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6 Purgador termodinmico
EMPREGADO PARA DRENAGEM DE LINHAS DE VAPOR E PARA LINHAS DE AQUECIMENTO DESDE QUE A QUANTIDADE DE CONDENSADO NO SEJA MUITO GRANDE.
NO DEVE SER USADO QUANDO A CONTRAPRESSO DO CONDENSADO FOR MAIOR QUE 50% DA PRESSO DO VAPOR
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SELEO E DIMENSIONAMENTO DOS PURGADORES DE VAPOR
Natureza da instalao e finalidade do purgador Presso e temperatura do vapor na entrada do purgador Tipo de descarga do condensado (aberta ou fechada), presso e temperatura do condensado no caso do sistema ser fechado. Quantidade de condensado a ser eliminado Perda admitida de vapor vivo Ocorrncias de golpe de arete ou vibraes na tubulao Ao corrosiva ou erosiva do vapor ou do condensado
FATORES QUE INFLUEM NA SELEO DE PURGADOES
Custo inicial
PARA DETERMIO DA PRESSO DO VAPOR NA ENTRADA DO PURGADOR DEVEM SER CONSIDERADAS AS PERDAS DE CARGAS EXISTENTES ANTES
DO PURGADOR
O MESMO CUIDADO DEVE-SE TER PARA DETERMINAR A PRESSO DO CONDENSADO EM SISTEMAS DE DESCARGA FECHADA
SE AS CONDIES DE PRESSO DO VAPOR E/OU DO CONDENSADO FOREM VARIVEIS, O PURGADOR DEVER SER SELECIONADO PARA
A MNIMA PRESSO DO VAPOR E PARA A MXIMA PRESSO DO CONDENSADO
CARACTERSTICAS DOS PURGADORES
TIPO
Presso mxima do
vapor (kgf/cm2)
Capacidade Mxima
(kg/h)
Permite descarga contnua
?
Eliminao
de ar
Resistncia a golpes de
arete
Perda de
vapor
Necessidade de
manuteno
Bia 35 50.000 sim pode ser no pouca regular Panela invertida 180 15.000 no sim sim pouca bastante Panela aberta 100 6.000 no sim sim pouca bastante Expanso metlica
50 4.000 pode ser sim sim bastante regular
Expanso lquida 35 4.000 pode ser sim no bastante regular Expanso balanceada (fole)
35 1.000 pode ser sim no bastante regular
Termodinmico 100 3.000 no sim sim regular quase nenhuma
Impulso 100 5.000 no no sim regular quase nenhuma
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PARA QUALQUER PURGADOR A CAPACIADE DE ELIMINAO DE CONDENSADO SEMPRE FUNO DA PRESSO DIFERENCIAL ATRAVS DO PURGADOR E DA TEMPERATURA DO CONDENSADO
CASOS TPICOS DE EMPREGO DE PURGADORES
Servio
Condies de trabalho
Tipos
recomendados
Coeficiente de
segurana
Alta presso: mais de 2 MPa ( 20 Kgf/cm2) B 2
Mdia presso: at 2 MPa
B - C 2
Vapor saturado
Baixa presso: at 0,2 MPa
C - B 3
Alta presso: mais de 2 MPa
B C 2
Mdia presso: at 2 MPa
C B 2
Drenagem de tubulao de vapor
(com retorno de condensado)
Vapor superaquecido Baixa presso: at
0,2 MPa C B 3
Presses at 0,1 MPa ( 1 Kgf/cm2) C 2 Drenagem de tubulao de vapor
(descarga aberta)
Vapor superaquecido
ou saturado Presses acima de 0,1 MPa
D 3
Aquecimento de tubulaes
- - D 3
Vazo constante A B 2 Altas vazes (mais de 4.000 Kg/h) Vazo varivel A B 4
Vazo constante A B 2
Aparelhos de
aquecimento a vapor Mdias e baixas vazes (at 4000 Kg/h) Vazo varivel C A 4
Serpentinas de tanques
- - B - A 3
A purgador de bia B purgador de panela invertida
C purgador termosttico ou de expanso metlica D purgador termodinmico
FIXADO O TIPO DE PURGADOR E CALCULADO A PRESSO DIFERENCIAL MNIMA E A QUANTIDADE DE CONDENSADO A ESCOLHA DO MODELO
ADEQUADO RESUME-SE A UMA CONSULTA A CATLAGOS
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CLCULO DA QUANTIDADE DE CONDENSADO A ELIMINAR
1 Para drenagem de linhas de vapor ( )sa QQnQ 5,0+= Onde:
Q Quantidade total de condensado (A capacidade de eliminao do purgador dever ser igual ou maior do que Q )
n Coeficiente de segurana
aQ Quantidade de condensado formado durante o aquecimento da tubulao (Incio de funcionamento do sistema)
sQ Quantidade de condensado formado com a tubulao em operao normal
L = comprimento da tubulao (ps) w = peso unitrio do tubo vazio (lb/ps)
t = diferena de temperatura entre o vapor e o ambiente (F) iQ = calor latente do vapor na temperatura final em (Btu)
N = numero de minutos de durao do aquecimento da tubulao (toma-se geralmente N=5)
a = rea lateral unitria do tubo (p2/p)
NQtLwQ
ia
= 84,6
is Q
tULaQ = U = perda unitria de calor atravs do isolamento trmico. Como exemplo temos, para o isolamento usual de hidrossilicato de
clcio com 2 de espessura U = 0,286 Btu/p2/F/h
OS PURGADORES PRXIMOS DAS LINHAS DE SADA DE CALDEIRA DEVEM SER SUPERDIMENSIONADOS (coeficiente de segurana = 4) PARA
ELIMINAR A GUA ARRASTADA PELO VAPOR.
QUANDO HOUVER GRANDES QUANTIDADES DE AR OU OUTROS GASES DEVE-SE ADOTAR COEFICIENTES DE SEGURANA
MAIORES QUE OS RECOMENDADOS.
2 Para reter vapor na sada de aparelhos de aquecimento A QUANTIDADE DE CONDENSADO A SER ELIMINADO IGUAL QUANTIDADE DE VAPOR CONSUMIDO PELO APARELHO DE AQUECIMENTO
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OUTROS DISPOSITIVOS SEPARADORES
Separao de gua e/ou leo em tubulaes de ar comprimido e de outros gases Separao de poeiras e slidos em suspenso em tubulaes de ar e de gases diversos Separao de ar e/ou gua em tubulaes de gasolina e outros lquidos leves
OPERAES MAIS COMUNS
Separao de ar e/ou gua em tubulaes de vapor
FLUTUAO INRCIA CAPILARIDADE ABSORO
SEPARADORES DE INRCIA
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CLCULO DA EFICINCIA DE UM SEPARADOR
m1=mv1+mu1 m2=mv2+mu2
m3=ma
%1001
=u
a
mme %100
100 112
=xxxe
ma = massa de gua separada mu1 = massa de umidade no vapor antes do separador ma e mu1 so calculados para a mesma massa de vapor mido entrando
no separador x1 e x2 so respectivamente o ttulo do vapor antes e depois do
separador Em uma massa m de vapor mido de ttulo x, a massa de gua dada por
mu = m(100-x)
pois, por definio,
totalmassa vaporde massa x =
av
v
m mm
+=
FILTROS PROVISRIOS E PERMANENTES
1 Filtros provisrios
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Para facilitar a colocao e posterior retirada dos filtros provisrios, deve-se utilizar um carretel
A CESTA DE TELA DEVE TER UMA REA FILTRANTE DE NO MNIMO 3 A 4 VEZES A REA DA SEO TRANSVERSAL TIL DA TUBULAO
2 Filtros permanentes
OS ELEMENTOS FILTRANTES (mesmo nos filtros provisrios) DEVEM SER SEMPRE DE MATERIAIS RESISTENTES CORROSO
EM LINHAS DE FUNCIONAMENTO CONTNUO E COM NECESSIDADE DE FILTRAGEM CONSTANTE, COLOCA-SE FILTROS EM PARALELO
OS FILTROS CAUSAM PERDAS DE CARGA MUITO ELEVADAS
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PURGADOR E FILTRO COM SEPARADOR PARA AR COMPRIMIDO
CAPTULO 8 RECOMENDAES DE MATERIAIS PARA ALGUNS SERVIOS ESPECIFICO DE MATERIAL PARA TUBULAO - AULA 4 ANEXO 1
AULA 4 Referente ao Captulo 7 do Livro Texto
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ANEXO 1 Livro Texto (pg. 104) Folha 1 de 1
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