Resumo:
Pontos obrigatórios para instalar um purgador: a) todos os pontos baixo da linha;
b) todos os pontos de elevação da linha;
c) A cada maximo de 30 m no mínimo (linha em nível); d) Fim de linha;
e) Antes de válvulas: bloqueio, regulagem, retenção, redutora,
f) Antes da entrada das maquinas: maquinas a vapor, turbinas a vapor, equipamentos etc.;
poderá ser controlada nas instalações e a transferência de calor, para o meio a ser aquecido é muito mais lenta do que a do vapor saturado.
Em condições de partida, à medida que o vapor sper-aquecido, vai passando pela tubulação ainda fria, ele transmitira primeiramente a quantidade extra de calor sensível de super-aquecimento, para depois, como saturado, transmitir o calor latente, e então condensar-se normalmente. Assim, embora a quantidade de condensado seja menor, devemos instalar os pontos de drenagem como se fossem para vapor saturado, pois, apesar do volume de condensado ser menor, as velocidades nas linhas de vapor super-aquecido geralmente são maiores, aumentando a periculosidade dos golpes de aríete. Se conservarmos o mesmo espaçamento entre os pontos de drenagem, uma coisa ira equilibrar a outra.
Observação
a) As válvulas globo, instaladas em tubulações horizontais com a haste na vertical, provocam, como podemos ver na figura 16, um acumulo de condensado em sua parte inferior, o que ocasiona uma freqüência bastante grande de golpes sobre a válvula, acarretando normalmente vazamentos pela haste. Todas as válvulas globo ou agulha, quando em redes de vapor horizontais, devem ter suas hastes no plano horizontal também.
b) As reduções concêntricas, instaladas nas tubulações horizontais de vapor, provocam também a formação de poços de condensado e consequentemente golpes de aríete (Figura 17).
c) Os filtros em Y ou em Tê, também, quando instalados em tubulações horizontais de vapor, servem como poço coletor de condensado, causando golpes de aríete, diminuindo tremendamente a área de filtragem e consequentemente aumentando a perda de carga, etc. A instalação correta seria com os bujões na horizontal par permitir um continuo escoamento do condensado (Figura 18)
capacidade da caldeira esta sendo utilizada, a pressão sobre a superfície da água, a quantidade de sólidos em suspensão, etc. Realmente, um desses fatores ou a combinação deles, ira influir na qualidade do vapor.
O errôneo tratamento de água de uma caldeira, é um fato bastante comum de acordo com testes levados a efeito pela Associação Britânica de Pesquisa de Utilização do Carvão, foi verificado que uma caldeira operando com água contendo 2000 ppm fornecia vapor 95% seco. No entanto, aumento-se o conteúdo de sólidos da água para 3000 ppm através da superdosagem no tratamento da água, a qualidade do vapor caira para 65% seco, isto é, a umidade passara de 5% para 35%. Essas partículas carregadas com o vapor, não contem calor latente, aumentam as películas nas superfícies de transferência de calor, consequentemente retardando o processo e possivelmente sobrecarregando os purgadores e o sistema de drenagem em geral. Embora muito se possa fazer para melhorar essa situação, através de controles mais rígidos da caldeira, etc, na grande maioria das instalações industriais é impraticável o fornecimento de vapor saturado seco, que é essencial para os equipamentos a vapor, e a única maneira como isso pode ser conseguido é mediante a aplicação de secadores, ou separadores de vapor (Figs 15).
O processo de separação é relativamente simples. Provoca-se uma diminuição de velocidade do vapor através do maior diâmetro do separador em relação à tubulação e , em seguida, força-se através de placas a mudanças de direção do fluxo e assim a separação de partículas d água, em suspensão no vapor. Após a separação, o vapor seco passara para os equipamentos e o condensado será drenado para fora do sistema, através de um purgador. Recomenda-se seja instalados separadores em cada um dos ramais secundários de alimentação dos equipamentos e um separador logo após a saída das caldeiras. Outra recomendação que também é feita é a instalação de separadores de umidade antes de cada uma das válvulas controladoras de pressão e / ou temperatura, para evitar como já foi dito, que partículas de água ou sólidos passem a altas velocidades pelas sedes, causando desgaste por erosão, aumentando os gastos de manutenção.
Vapor super-aquecido
Vapor super-aquecido é empregado para gerar energia elétrica através da energia mecânica, não é utilizado como meio de aquecimento, pois sua temperatura dificilmente
Em algumas instalações que operam em regime continuo isso somente se aplica uma vez por ano, quando se reinicia a operação, após a parada para manutenção. Mas, na maioria dos casos, as condições de inicio de operação ocorrem diária ou semanalmente. Se, por falta de previsão para a eliminação automática de ar, 50 operadores ficarem aguardando meia hora ate o aquecimento dos equipamentos, teremos 25 valiosas horas/homem de produção, perdidas. Se, no entanto, tivermos o operador da caldeira, chegando uma ou duas horas antes, para elevar a pressão e aquecer as linhas, teremos uma ou duas horas de consumo de combustível, não produtivas.
O que também ocorre com razoável freqüência, é o operador de um equipamento abrir a válvula de admissão de vapor de seu equipamento, quando a caldeira entra em funcionamento, fazendo com que o ar existente nas tubulações de distribuição se localize nas superfícies de transferências de calor, fazendo com que o tempo de aquecimento seja grandemente aumentado. Assim, particularmente, nos casos onde a intermitência de trabalho seja acentuada, torna-se essencial uma eliminação automática e perfeita do ar. Os purgadores escolhidos para drenagem das linhas de distribuição de vapor são normalmente dos tipos que tem grande resistência a golpes de aríete, e raramente tais tipos possuem uma grande capacidade de eliminação de ar. Normalmente, quando nos referimos a vapor saturado, referindo-nos a vapor saturado seco, o que não deixa de ser um engano pois, geralmente, o vapor fornecido pelas caldeiras normais é úmido. Tão úmido será esse vapor, ira depender de muitos fatores. O nível da caldeira, os efeitos de pico de carga, quanto da
condensado. Alem do problema do desempenho teremos também sérios problemas de manutenção, pois termos partículas de água passando sobre as sedes de válvulas, a velocidades elevadíssimas, causando uma forte erosão.
Ar
Quando desligamos a caldeira ou fechamos o vapor de uma determinada tubulação, o vapor residual ira condensar-se e a mesma ficar cheia de ar, que será admitido através das flanges, conexão, etc. Quando ligarmos novamente a caldeira, o vapor entrara pelas linhas de distribuição como um pistão, empurrando o ar existente e os cuidados tomados para a perfeita eliminação de ar, irão determinar a rapidez com que o vapor ocupara toda a instalação (Fig 14).
pretendida, assim, o uso dessas juntas deve ser controlado para minimizar as forças aplicadas sobre o sistema de ancoragem.
Quando a ancoragem for na horizontal, é quase sempre essencial soldar as braçadeiras de fixação à tubulação, (Fig 11) – ou a aplicação de flanges (Fig. 12).
Tubulações Secundarias
Todas as tubulações secundarias devem ser tomadas pela parte superior das tubulações primarias, a fim de suprir toda a instalação com vapor o mais seco possível. Haverá sempre, sem sombra de duvida, condensado na parte inferior de qualquer tubulação, sendo levado para o próximo ponto de drenagem, assim, se fizermos uma tomada de vapor pela parte inferior da tubulação, ela aturara como um ponto de drenagem auxiliar, levando uma mistura de vapor úmido e condensado para o equipamento. Se a tomada for pela lateral, o problema será atenuado, porem não resolvido, uma vez que estaremos tomando vapor de péssima qualidade, o que ira afetar diretamente a produtividade do mesmo. Sempre que, digamos, a tubulação de distribuição de vapor estiver em um nível superior ao do equipamento, devemos efetuar uma drenagem antes da entrada do mesmo (Fig 13). Principalmente se estiver (ou for ser) instalada uma válvula de controle ou de redução de pressão – uma válvula projetada para vapor não pode trabalhar eficientemente com
Devido a esse tipo de problema, as juntas sanfonadas são normalmente aplicadas paralelamente às curvas rígidas. (Fig. 10). Dessa maneira, a curva em Z absorvera a expansão e as juntas atuarão praticamente como um flexível para evitar tensões indevidas nas conexões.
Ancoragem
A ancoragem das tubulações entre juntas de expansão é essencial para forçá-las a executar sua tarefa. Se as tubulações estiverem livres para executar quaisquer movimentos, nada haverá para forçar as juntas a se comprimirem, absorvendo a expansão. Foi mostrado que alguns tipos de juntas de dilatação exercem uma força contraria à movimentação
Juntas Sanfonadas
Propriamente projetadas e aplicadas, as juntas de expansão sanfonadas, podem ser usadas, não somente para absorver os movimentos axiais, como também alguns movimentos laterais e angulares. Como as juntas anteriores a pressão tenderá a afastar suas dobras, assim, a ancoragem e os suportes deverão ser projetadas para suportar também essa pressão (Figs. 9 e 10).
Nesse caso, a pressão interna não tende a abri-lo, haverá tendência pequena para a deformação, que não devera causar problemas nas flanges. Sempre que for instalado na vertical, devemos prever pontos de drenagem. Como regra pratica, recomenda-se que o raio da lira seja de, pelo menos, 6 vezes o diâmetro da tubulação para vapor saturado.
Juntas
São frequentemente empregadas, porque ocupam um espaço muito pequeno, porem é absolutamente necessário que a tubulação esteja rigidamente ancorada e dirigida por suportes. Isso porque a pressão do vapor atuando sobre a área seccional da tubulação interna (deslizante) tendera a forçá-la em oposição à pressão exercida pela tubulação, expandindo-se (Fig. 8).
Contorno
È simplesmente uma volta completa da tubulação que deve ser instalada, de preferência no plano horizontal, tendo a entrada pela parte superior, e a saída pela parte inferior para evitar em ambos os casos, o acumulo de condensado ou a formação de bolsas a montante (Fig 6)
O contorno, como alguns outros tipos, produz uma força contraria à expansão da tubulação, no entanto, como a existência de pressão dentro do mesmo, ele tendera a abrir-se causando tensões adicionais às flanges e conexões.
Lira ou Ferradura
Sempre que haja espaço suficiente, esse tipo é largamente aplicado, como no caso anterior, é recomendável que seja instalado no plano horizontal, isto é, no mesmo plano da tubulação, par evitar o acumulo de condensado à montante. (Fig7)
tenha inclinação contraria ao sentido do fluxo, como na figura 5. Talvez seja necessário em tais circunstancias aumentar a freqüência dos pontos de drenagem, de acordo com a inclinação do solo. Encontraremos evidentemente algumas instalações onde será impraticável termos a inclinação no sentido do fluxo. Nesses casos, será muito importante observarmos a velocidade de fluxo e a freqüência dos pontos de drenagem. O condensado tendera a escoar-se no sentido inverso ao do vapor. O que devemos fazer é reduzir a velocidade do vapor, a fim de que ele não force o condensado a mudar o sentido de fluxo. Nessas instalações, talvez seja conveniente aumentarmos o diâmetro da tubulação, de maneira tal que a velocidade no trecho, mantenha-se abaixo de 15 m/seg e, ao mesmo tempo, instalarmos os pontos de drenagem com maior freqüência, de maneira tal que se evite o acumulo de condensado na tubulação.
Tubulações
Dilatação
As tubulações sendo instaladas a frio, irão evidentemente expandir-se, sempre que aquecidas. A expansão media de um tubo padrão é de aproximadamente 1,25mm/ºCx100m de temperatura diferencial (T1 – T0). Parece-nos que seria loucura, após projetar toda uma instalação de vapor com inclinações, pontos de drenagem, etc, corretos, colocarmos tudo a perder devido às distorções causadas pela expansão descontrolada da tubulação. Assim, alguns cuidados precisam ser tomados, a fim de assegurarmos que a tubulação permaneça dentro do alinhamento desejado, estando fria ou aquecida.
Na maioria das instalações, onde predominam as tubulações curtas de pequeno diâmetro e cheias de curvas, existirá movimento suficiente, nas mudanças de direção, para permitir a expansão. No entanto, nas instalções de maior diâmetro, mais extensas, com menos curvas, consequentemente mais rígidas, precisamos enfrentar o problema da expansão. Muitas vezes isso é feito provocando-se tensões nas tubulações quando as mesmas estão frias, porem é muito mais comum a aplicação de alguns acessórios para absorver a expansão, como a seguir:
Isso é absolutamente, inútil, uma vez que somente uma proporção insignificante de condensado irá encontrar o pequeno orifício de saída. Uma drenagem eficiente somente poderá ser conseguida se tivermos um coletor de diâmetro aproximadamente igual ao da tubulação a ser drenada. O ideal é que fosse ambas do mesmo diâmetro. No entanto, sempre que possível, devemos instalar um Te do mesmo diâmetro da tubulação, digamos ate 4”, e daí para cima; por medida de economia, poderíamos aplicar, por exemplo, uma drenagem de 4” em tubulação de 6”, ou uma drenagem de 6” em tubulação de 8”, etc. A melhor instalação do coletor será como esta indicado na figura3.
Caso não haja dificuldades em inclinar a tubulação, recomendaríamos um sistema como na figura abaixo:
Desta maneira, é praticamente inexistente a restrição à inclinação mínima, pois haver uma separação efetiva do condensado em cada ponto de elevação da rede. Esse processo também é muito aplicado para a solução de drenagem, nas instalações, onde o solo
Distribuição de vapor e drenagem
Em qualquer sistema de distribuição de vapor saturado, haverá sempre a condensação, provocada pelas perdas por radiação. Por exemplo, uma tubulação de 4”, bem isolada, com 30m de comprimento com vapor a 7,04 Kg/cm2 e sendo a temperatura ambiente de 10ºC, ira condensar aproximadamente 16Kg/h de vapor. Isso é provavelmente, menos que 1% da capacidade da tubulação, no entanto, significa que, ao final de uma hora, a tubulação terá, não somente vapor como também 16 kg de condensado, após duas horas terá 32 Kg, etc. Dessa maneira, teremos que tomar alguma providencia para a retirada daquele condensado da tubulação.
Sempre que possível, as tubulações devem ser inclinadas, no sentido do fluxo em, pelo menos, 0,5%. Existe uma boa razão para isso. Se as tubulações de distribuição de vapor tiverem inclinação ascendente (contra fluxo), o condensado devera descer porem, o fluxo de vapor que devera estar entre 60 a 80 Km/h. ou mais, ira empurra-lo. Dessa forma, torna-se extremamente difícil separar e retirar o condensado da tubulação e, o que é pior, teremos a formação de golpes de aríete, e condensado, misturando-se com o vapor, daí baixando sua qualidade. Fazendo-se a inclinação no sentido do fluxo, teremos o escoamento de ambos no mesmo sentido, facilitando a tarefa de eliminação do condensado. Evitaremos assim, a contaminação ou deterioração da qualidade do vapor, Tais pontos de drenagem devem ser instalados a intervalos, que geralmente poderão variar entre 30 a 50 m ao longo da tubulação. No entanto, todos os pontos baixos devem também ser drenados. A maneira como os pontos de drenagem são feitos, é muito importante. Uma das falhas mais comuns encontradas nos pontos de drenagem é a colocação de coletores de ½” ou ¾” em tubulações bem maiores, conforme a figura abaixo:
