Existem muitos tipos de purgadores de vapor, cada um com características e benefícios de sistema exclusivos. Decidir que tipo de armadilha usar às vezes é confuso e, em muitos casos, mais de um tipo pode ser usado. O objetivo a seguir é apontar as condições do sistema que podem ser encontradas e as características de cada tipo de purgador.
Requisitos funcionais do purgador de vapor
Dentro dos sistemas de vapor, considerações importantes devem ser levadas em conta. Estas considerações incluem a ventilação do ar durante a partida; variações de pressões do sistema e cargas de condensação; pressão operacional e carga do sistema; operação contínua ou intermitente do sistema; utilização de linhas de retorno secas ou úmidas; e probabilidade geral de golpe de aríete.
Ventilação de ar
Na inicialização, todas as tubulações de vapor, serpentinas, tambores, linhas traçadoras ou espaços de vapor contêm ar. Este ar deve ser ventilado antes que o vapor possa entrar. Normalmente o purgador de vapor deve ser capaz de ventilar o ar durante este período de inicialização. Um sistema de aquecimento a vapor funcionará várias vezes durante o dia. A ventilação rápida do ar é necessária para obter uma distribuição rápida do vapor para um bom equilíbrio térmico. Uma linha de vapor usada no processo só pode ser desligada uma vez por ano para reparos e a ventilação do ar pode não ser uma grande preocupação.
Modulando Cargas
Quando um regulador de vapor modulante é usado, como em um trocador de calor, para manter uma temperatura constante em uma ampla faixa de vazões e temperaturas de entrada variáveis, a carga de condensado e a pressão diferencial através do purgador mudarão. Quando a carga de condensado varia, o purgador de vapor deve ser capaz de lidar com uma ampla gama de condições com pressões diferenciais em constante mudança através do purgador.
Pressão diferencial através do purgador
Quando um purgador drena para uma linha de retorno por gravidade seca, a pressão na descarga do purgador é normalmente de 0 psig. Quando um purgador drena para uma linha de retorno úmido ou se o purgador precisar elevar o condensado para uma linha de retorno aérea, normalmente haverá uma pressão positiva na descarga do purgador. Para garantir a drenagem do condensado, deve haver uma pressão diferencial positiva através do purgador sob todas as condições de carga.
Martelo hidráulico
Quando um purgador drena condensado de alta temperatura para um retorno úmido, pode ocorrer flashing. Quando o condensado de alta temperatura na temperatura de saturação é descarregado em uma área de pressão mais baixa, esse flash causa a ocorrência de bolsas de vapor na tubulação e, quando o calor latente na bolsa de vapor é liberado, a bolsa implode causando golpe de aríete. Flutuadores e foles podem ser danificados por condições de golpe de aríete.
Quando os purgadores drenam para linhas de retorno úmidas, uma válvula de retenção deve ser instalada após o purgador para evitar refluxo. A válvula de retenção também reduz as forças de choque transmitidas ao purgador devido ao golpe de aríete. Sempre que possível, devem ser evitados retornos molhados.
Aplicativo
O projeto do equipamento a ser drenado é um elemento importante na seleção do purgador. Alguns equipamentos permitirão que o condensado volte. Quando isso ocorre, o vapor e o condensado se misturam e criam golpe de aríete à frente do purgador. Um trocador de calor de casco e tubo possui suportes de tubos no casco. Se o condensado acumular-se no invólucro do trocador de calor, o vapor que flui ao redor dos suportes do tubo se mistura ao condensado e causa a formação de bolsas de vapor no condensado. Quando essas bolsas de vapor liberam seu calor latente, elas implodem e ocorre o golpe de aríete, o golpe de aríete freqüentemente danifica o feixe de tubos do trocador de calor. A seleção do purgador para estes tipos de condições deve drenar completamente o condensado na temperatura de saturação sob todas as condições de carga.
A rede de vapor deve ser presa para remover todo o condensado na temperatura de saturação. Quando o condensado retorna em uma tubulação de vapor, o fluxo de vapor através do condensado pode causar golpe de aríete. É mais provável que isso ocorra em circuitos de expansão e perto de cotovelos na tubulação principal de vapor.
Aplicações como linhas traçadoras ou aquecedores de unidades verticais não misturam vapor e condensado. Em uma linha traçadora, à medida que o vapor se condensa, ele flui até o final da linha traçadora. O acúmulo de condensado à frente do purgador não causa golpe de aríete. O vapor não passa pelo condensado.
Os aquecedores verticais normalmente possuem um coletor de vapor na parte superior. À medida que o vapor se condensa nos tubos verticais, ele é drenado para um coletor de condensado inferior. Como o vapor não passa através do condensado, o golpe de aríete não deve ocorrer.
OPERAÇÃO DE ARMADILHA
Uma revisão do princípio de funcionamento do purgador mostrará como vários tipos de purgadores atendem às diferentes características do sistema.
Purgadores flutuantes e termostáticos
Durante a inicialização, a ventilação termostática é aberta para permitir a livre passagem de ar.
A ventilação termostática fechará próximo à temperatura de saturação. O projeto balanceado permitirá a ventilação de não condensáveis que se acumulam na câmara da bóia, quando operando na pressão projetada.
A porta de condensado normalmente está fechada durante
sem carga. À medida que o condensado entra na câmara da bóia, a sede se abre para fornecer drenagem igual
à taxa de condensação.
Aplicações Primárias
- Aquecendo sifões principais de gotejamento.
- Trocadores de calor casco e tubo.
- Aquecedores de tanque com temperatura modulante
- reguladores.
- Aquecedores de unidade que requerem ventilação rápida.
- Umidificadores a vapor.
- Serpentinas de aquecimento por jato de ar.
- Serpentinas de pré-aquecimento de ar.
- Cargas moduladoras.
- Aplicações de arranque rápido de aquecimento.
Vantagens
- Drena completamente o condensado na temperatura de saturação.
- Modula para lidar com cargas leves ou pesadas, descarga contínua igual à carga de condensação.
- Portas grandes suportam altas capacidades.
- A ventilação termostática separada permite a rápida ventilação do ar durante a inicialização.
- As portas modulantes proporcionam longa vida útil.
- Corpos de ferro fundido.
Desvantagens
- A boia ou o fole podem ser danificados pelo golpe de aríete.
- O modo de falha primário está fechado.
- Não suporta temperaturas congelantes.
- Limite de pressão de 175 psig.
Armadilhas de Balde
O corpo do purgador deve ser preparado manualmente na inicialização. Durante a operação, o corpo permanecerá cheio de condensado.
Durante a partida, o ar é ventilado através do orifício de sangria na parte superior da caçamba para a linha de retorno.
O condensado que entra no purgador fluirá ao redor da caçamba e será drenado pela sede aberta.
À medida que o vapor flui para dentro do purgador, ele se acumula no
topo do balde. A flutuabilidade do vapor
levanta a caçamba e fecha o assento.
Uma ventilação térmica opcional instalada na caçamba permite uma ventilação de ar mais rápida durante a partida.
Aplicações Primárias
- Processe as armadilhas de gotejamento principais.
- Onde o condensado é elevado ou drenado para a linha de retorno úmido.
- Secadores de rolo tipo tambor.
- Separadores de vapor.
- Tipo de sifão ou chaleiras basculantes
Vantagens
- Drena completamente o condensado na temperatura de saturação.
- O balde aberto tolera golpe de aríete moderado.
- Disponível em pressões de até 250 psig.
- O modo de falha normal está aberto.
- Corpos de ferro fundido.
Desvantagens
- Manuseio de ar marginal durante a partida.
- Ciclos totalmente abertos ou fechados.
- Pode perder energia durante cargas leves e liberar vapor vivo.
- Requer escorva manual para fornecer vedação de água.
- Não suporta temperaturas congelantes.
Armadilha tipo fole termostático
Os purgadores termostáticos estão normalmente abertos. Esse
permite a rápida ventilação do ar durante a inicialização.
O condensado frio durante a inicialização é drenado pelo purgador. À medida que as temperaturas atingem 10° a 30° F de saturação, a armadilha fecha.
Durante a operação, os purgadores termostáticos encontram um ponto de equilíbrio para drenar o condensado aproximadamente 10° a 30°F abaixo da saturação em um fluxo contínuo.
Aplicações Primárias
- Radiadores, convectores, aquecedores unitários.
- Chaleiras de cozinha.
- Esterilizadores.
- Bobinas de aquecimento.
- Linhas rastreadoras.
- Evaporadores
Vantagens
- Sub-resfria o condensado geralmente de 10° a 30°F.
- Normalmente aberto na inicialização para fornecer ventilação rápida de ar.
- Segue a curva de saturação de vapor para operar em uma ampla variedade de condições.
- Corpos de latão.
- Auto drenante.
- Energia eficiente.
- Tamanho compacto e barato.
- Resposta rápida às mudanças nas condições.
- Falha em modelos abertos.
Desvantagens
- O golpe de aríete pode danificar o fole.
- O superaquecimento pode danificar o fole se exceder a classificação de temperatura do purgador.
- Limite de pressão de 125 psig.
- Perna de resfriamento necessária em algumas aplicações.
Armadilhas de disco
Purgadores de vapor termodisco fornecem desempenho confiável para aplicações com cargas de condensado leves a moderadas. Os purgadores termodiscos são excelentes para aplicações de gotejamento de alta pressão e rastreamento de vapor.
Como o disco é a única parte móvel, os purgadores são robustos e resistentes a danos. No entanto, se a sede e o disco necessitarem de manutenção, eles poderão ser facilmente substituídos sem remover o corpo do purgador da tubulação.
Operação da Armadilha de Disco
O disco é empurrado para fora da sede pela pressão de entrada e é mantido aberto pela força de impacto do condensado que atinge o disco.
À medida que o condensado se aproxima da temperatura de saturação, maiores quantidades de vapor flash aparecerão. Parte do vapor flash escapa para a área acima do disco, fazendo com que a pressão acima do disco aumente, empurrando o disco para mais perto da sede.
Quando todo o condensado é descarregado, o vapor flash entra na câmara do disco da sede em alta velocidade. Esta alta velocidade causa uma queda repentina de pressão na parte inferior do disco e ele se fecha contra a sede.
No instante em que o disco se fecha na sede, a pressão acima do disco é aproximadamente igual à pressão da linha a montante. O disco é mantido fechado porque a área pressurizada acima do disco é muito maior que a área de entrada. A pressão acima do disco diminui pela condensação do vapor ou pela remoção de materiais não condensáveis através da micro-sangria no disco. Quando a pressão é suficientemente baixa, o disco é empurrado para fora da sede e o processo é repetido.
Aplicações Primárias
- Linhas traçadoras de vapor onde a temperatura máxima é necessária.
- Aplicações externas, incluindo gotejamentos em redes de vapor.
- Mesas de secagem.
- Equipamento de prensagem e vulcanização de moldes de pneus. Fornos secos.
- Máquinas de prensar.
- Rugged applications (superheat & water hammer).
Vantagens
- Drena completamente o condensado na temperatura de saturação.
- Pode ser instalado verticalmente, para drenar o corpo do purgador quando o vapor estiver desligado, para evitar congelamento.
- Tamanho compacto.
- Easily serviced in line, replaceable seat and disc (some models).
- Todo aço inoxidável.
- Tolerará golpe de aríete e superaquecimento.
Desvantagens
- Barulho.
- Sensível à sujeira, evita o fechamento hermético do disco.
- Disponível apenas em tamanhos de até 1”.
Purgadores de Orifício
Aplicações Primárias
Deve ser limitado à operação contínua com carga constante.
Vantagens
Sem peças móveis para vestir.
Desvantagens
- Não fecha contra o vapor.
- Pequeno orifício se conecta facilmente devido à sujeira.
- Faz backup da condensação em cargas pesadas e durante a inicialização.
- Não responde a cargas modulantes.
- Não libera ar ao manusear condensado – causa inicialização lenta do sistema e pode causar golpe de aríete.
- Não é facilmente reconhecido como armadilha durante a pesquisa energética.
- A tela pequena integrada se conecta facilmente.
- Descarrega o condensado na temperatura de saturação com algum vapor vivo, muitas vezes causando temperaturas excessivas do condensado e cavitação nas bombas de condensado.
- Desperdiça energia.
- O dimensionamento é crítico.
Purgadores de Vapor Hoffman Specialty®
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