Desenho e Projeto de Tubulação Industrial

Transcrição

1 Desenho e Projeto de Tubulação Industrial Módulo IV Aula 02

2 Purgadores Definição e conceito Purgadores são equipamentos utilizados para eliminar condensado das tubulações que transportam vapor ou ar comprimido. Os bons purgadores além de remover condensado, removem também o ar e outros gases incondensaveis que possam existir. O aparecimento de condensado em tubulações de vapor pode se dar devido à perda de calor para o meio ambiente, arraste de gotículas, colocação em operação de determinado trecho de tubulação fria ou trechos de tubulações bloqueadas. O aparecimento de condensado em tubulações de ar comprimido ocorre em conseqüência da condensação da umidade do ar ou do arraste do óleo de lubrificação dos compressores. Remoção do Condensado Remove-se o condensado existente nas linhas de vapor pelas seguintes razões: Conservar a energia do vapor, pois condensado não tem ação motora (máquina a vapor) nem ação aquecedora eficiente (o vapor aquece cedendo calor de condensação). A entrada de condensado nas turbinas causa danos irreparáveis em suas palhetas. Evitar vibrações e martelos hidráulicos nas tubulações causados pelo arrastamento do condensado e encontro do vapor com bolsões de condensado. Reduzir os efeitos de corrosão. Remove-se o condensado das linhas de ar comprimido, porque os arrastes de óleo ou água danificam os instrumentos e prejudicam o processo em que o ar é utilizado. Tipos de purgadores Purgadores Mecânicos: Agem por diferença de densidade. Purgadores de bóia; Purgadores de panela invertida. Purgadores Termostáticos Agem por diferença de temperatura. Purgadores de expansão metálica; Purgadores de expansão líquida; Purgadores de expansão balanceada.(fole). Purgadores Especiais: Purgadores termodinâmicos; Purgadores de impulso. Purgador de Bóia Consiste em uma caixa com uma entrada de vapor e uma saída de condensado. A saída do condensado é fechada por uma válvula comandada por bóia; quando há condensado, a bóia flutua e abre a saída do condensado, que é expulso pela própria pressão do vapor. É necessário que a força de flutuação da bóia seja suficiente, através das alavancas, para vencer a pressão do vapor, que tende a fechar a válvula. Esse purgador tem descarga contínua e não permite a saída de ar e de outros gases. É empregado para baixas pressões de vapor (até 35 Kgf/cm2), quando se deseja descarga rápida e contínua e quando não há necessidade de eliminação de ar 1

3 Purgador de bóia Purgador de Panela Invertida É o tipo de purgador mais usado em tubulações de vapor. Consiste em uma caixa com entrada de vapor e saída de condensado, dentro da qual existe uma panela com fundo para cima, comandando a válvula que fecha a saída do condensado. Para o início de operação, o purgador deve estar cheio de água; a panela fica pousada no fundo, abrindo a válvula, por onde sai o excesso de água. O vapor, quando chega, é lançado dentro da panela, de onde é expulsa a água (que escapa pela saída), até que a quantidade de água dentro da panela, tornando-se pequena, faz com que a panela flutue, fechando a válvula de saída. O ar contido na panela sai pelo pequeno furo existente no fundo da panela, por onde escapa também um pouco de vapor; o ar acumula-se, então, no topo do purgador e o vapor é condensado por saturação do ambiente. Chegando mais condensado, a panela enche se de água, perde flutuação e afunda, abrindo a válvula. A pressão do vapor faz sair o ar acumulado e o condensado, até que, diminuindo a quantidade de condensado dentro da panela, a flutuação é restabelecida, fechando-se a válvula e repetindo-se, assim, o ciclo. 2

4 Purgador Termostático de Fole Consiste em uma caixa contendo no interior um pequeno fole que comanda a válvula de saída do condensado. O fole contém um líquido de ponto de ebulição inferior ao da água. O purgador funciona pela diferença de temperatura que existe sempre, para a mesma pressão, entre o vapor e o condensado. O vapor, por ser mais quente, vaporiza o líquido dentro do fole, que se dilata, fecha a válvula e impede, portanto, a saída do vapor. O condensado e o ar, como são mais frios, contraem o fole que abre a válvula deixando-os escapar. Esse tipo de purgador é empregado para médias e baixas pressões (até 35 kgf/cm2), principalmente quando se tem grande volume de ar a eliminar. A descarga de condensado é intermitente, demorada, e a perda de vapor é relativamente grande. Não pode ser empregado para vapor superaquecido. 3

5 Purgador Termodinâmico É um aparelho de construção extremamente simples, cuja única peça móvel é um disco, trabalha dentro de uma pequena câmara, abrindo ou fechando, simultaneamente, as passagens que dão para a entrada de vapor e para a saída de condensado. O funcionamento de um purgador termodinâmico encontra-se descrito a seguir: O condensado ou o ar chegando ao purgador são empurrados pela pressão do vapor, levantam o disco e escapam para fora. Quando o vapor chega ao purgador, a princípio também escapa; mas, logo em seguida, o jato de vapor em alta velocidade passando por baixo do disco, cria uma zona de baixa pressão (Teorema de Bernoulli) e o disco abaixa-se tendendo a fechar a saída do vapor. Assim que o disco começa a abaixar, parte do vapor que sai para a câmara acima do disco, e a pressão do vapor força, então, o disco para baixo. Ao mesmo tempo, o movimento do disco causa uma redução na seção de saída do vapor; em conseqüência, a velocidade aumenta e a depressão causada também, o disco encosta-se, então, na sede, fechando a saída do vapor. O disco fica, assim, em equilíbrio (a mesma pressão nas duas faces) até que o vapor repetido em cima começa a condensar, a pressão cai, o disco sobe, repetindo-se todo o ciclo.esse purgador, barato,pequeno, simples e de baixa manutenção, está sendo empregado,cada vez mais para linhas de vapor e de aquecimento, desde que a quantidade de condensado não seja muito grande. Não deve ser usado quando a contrapressão do condensado for maior do que 50% da pressão do vapor, ou quando a pressão do vapor for inferior a 0,7 kgf/cm2. Pode ser empregado para altas pressões e altas temperaturas. 4

6 Tabela comparativa de purgador Pressão Capacidade Descarga Descarga Eliminação Resistência Perda de Necessidade a de tipo Máxima do Máxima Contínua Contínua do Ar Golpes de Vapor Manutenção Vapor (kg/cm2) (kg/h) Aríete Bóia Sim Sim Não Não Pouca Regular Panela Invertida Não Não Sim Sim Pouca Bastante Panela Aberta Não Não Sim Sim Pouca Bastante Expansão Metálica Não Não Sim Sim Bastante Regular Expansão Líquida Não Não Sim Não Bastante Regular Expansão Não Não Sim Não Bastante Regular Balanceada Termodinâmico Não Não Sim Sim Regular Quase Nenhuma Impulso Não Não Não Sim Regular Quase Nenhuma Outros dispositivos separadores Separadores Além dos purgadores de vapor, outros dispositivos separadores são também usuais em tubulações industriais. As operações mais comumente efetuadas por esses aparelhos são as seguintes: Separação de água e/ou óleo em tubos de ar comprimido e de outros gases; Separação de poeiras e sólidos em tubos de gasolina e de outros líquidos leves; Separação de ar em tubos de vapor. Os princípios gerais de funcionamento da maioria desses aparelhos são flutuação, inércia, capilaridade e absorção. Alguns separadores aproveitam-se, simultaneamente, de mais de um dos fenômenos mencionados. Os aparelhos que trabalham por flutuação, são inteiramente semelhantes aos purgadores de bóia, são empregados na separação e eliminação de água e de outros líquidos nas tubulações de ar e de gases em geral. Esses separadores, que são sempre peças pequenas (fabricadas com até 2 de diâmetro nominal), são muito usados para a drenagem da água formada, denominados às vezes de purgadores de água. O princípio da inércia é utilizado nos aparelhos destinados a separar líquidos e sólidos de gases. Nesses separadores, a corrente de gás, carregada de partículas líquidas ou sólidas, é obrigada a mudar de direção várias vezes em grande velocidade. Nessas mudanças de direção, as partículas líquidas ou sólidas separam-se por serem mais pesadas (devido à inércia) e são, então, recolhidas e eliminadas. 5

7 Separadores que agem por capilaridade Servem, principalmente, para a coleta e eliminação de ar e de água em tubulações de líquidos leves. Nesses aparelhos, a corrente líquida atravessa elementos de tela fina ou de palhas especiais, onde se formam, por diferença de capilaridade, bolhas de ar ou gotículas de água que são depois coletadas. Separadores de absorção São aparelhos no interior dos quais existem elementos de substâncias especiais capazes de absorver e reter o material que se deseja separar. A veia fluida atravessa esses elementos, onde a absorção ocorre geralmente por meio de reações químicas. Os elementos absorventes têm uma vida relativamente curta, ao final da qual devem ser substituídos. Os desumidificadores de silicagem ou de alumina, empregados para remover umidade em correntes de ar ou de outros gases, funcionam segundo este princípio. 3.5 Filtros 6