Curso de Tubulações Industriais - aula04 - purg. separ. filtros, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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Conservar a energia do vapor (O CONDENSADO NÃO TEM AÇÃO MOTORA E NEM AÇÃO AQUECEDORA EFICIENTE) Evitar vibrações e golpes de aríete nas tubulações causados pelo condensado arrastado pelo vapor em alta velocidade Evitar erosão causada pelo impacto das gotas de condensado Diminuir os efeitos da corrosão evitando a formação de ácido carbônico (H2O + CO2 HCO3) Evitar o resfriamento do vapor MOTIVOS PELOS QUAIS O CONDENSADO DEVE SER RETIRADO DA LINHA DE VAPOR Evitar a diminuição da seção útil de escoamento AS TUBULAÇÕES DE VAPOR, ALÉM DO CONDENSADO, TAMBÉM CONTERÁ AR E OUTROS GASES INCONDENSÁVEIS (CO2 por exemplo) QUE TAMBÉM PRECISAM SER ELIMINADOS. TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 5 2 – Instalação para reter vapor em aparelhos de aquecimento ALGUNS CUIDADOS PARA INSTALAÇÃO DE PURGADORES O CONDENSADO DEVE, SEMPRE QUE POSSÍVEL, CORRER POR GRAVIDADE PARA O PURGADOR QUANDO NÃO EXISTIR ESCOAMENTO POR GRAVIDADE, DEVE SER COLOCADO UMA VÁLVULA DE RETENÇÃO (Como mostra a figura ao lado) AS TUBULAÇÕES DE ENTRADA E SIADA DOS PURGADORES DEVE TER O MENOR COMPRIMENTO POSSÍVEL QUANDO HOUVER DESCARGA PARA A ATMOSFERA, O PURGADOR DEVE SER COLOCADO DE MODO QUE O JATO QUENTE DE CONDENSADO NÃO ATINJA PESSOAS OU EQUIPAMENTOS OS PURGADORES DEVEM SER MONTADOS EM LOCAIS QUE PERMITAM ACESSO E MANUTENÇÃO TUBO DE CONDENSADO VÁLVULA DE RETENÇÃO ´VALVULA DE BLOQUEIO PURGADOR TUBO DE VAPOR FILTRODRENO POÇO L. UNIÃO L. UNIÃO ´VALVULA DE BLOQUEIO TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 6 PRINCIPAIS TIPOS DE PURGADORES A VAPOR Purgadores de bóia PURGADORES MECÂNICOS (Agem por diferença de densidade) Purgadores de panela invertida Purgadores de panela aberta Purgadores de expansão metálica PURGADORES TERMOSTÁTICOS (Agem por diferença de temperatura) Purgadores de expansão líquida Purgadores de expansão balanceada (de fole) PURGADORES ESPECIAIS Purgadores termodinâmicos Purgadores de impulso 1 - Purgador de bóia NÃO PERMITE A SAIDA DE AR E OUTROS GASES INCONDENSÁVEIS (Alguns purgadores possuem uma válvula termostática para eliminação de ar) DEPENDENDO DA QUANTIDADE DE CONDENSADO A DESCARGA PODE SER CONTÍNUA OU INTERMITENTE DEVIDO A POSSIBILIDADE DE DESCARGA CONTÍNUA, SÃO EMPREGADOS PARA RETER O VAPOR NA SAIDA DE APARELHOS DE AQUECIMENTO TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 7 2 - Purgador de panela invertida É UTILIZADO NA DRENAGEM DE TUBULAÇÕES DE VAPOR PARA QUAISQUER VALORES DE PRESSÃO E TEMPERATURA PRECISA ESTAR ESCORVADO PARA ENTRAR EM FUNCIONAMENTO A ELIMINAÇÃO DE AR É MODERADA E SÓ OCORRE SE A SAÍDA DE CONDENSADO NÃO FOR CONTÍNUA 3 – Purgador de panela aberta Utilização e funcionamento semelhante ao purgador de panela invertida TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 10 SELEÇÃO E DIMENSIONAMENTO DOS PURGADORES DE VAPOR Natureza da instalação e finalidade do purgador Pressão e temperatura do vapor na entrada do purgador Tipo de descarga do condensado (aberta ou fechada), pressão e temperatura do condensado no caso do sistema ser fechado. Quantidade de condensado a ser eliminado Perda admitida de vapor vivo Ocorrências de golpe de aríete ou vibrações na tubulação Ação corrosiva ou erosiva do vapor ou do condensado FATORES QUE INFLUEM NA SELEÇÃO DE PURGADOES Custo inicial PARA DETERMIÇÃO DA PRESSÃO 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 PRESSÃO DO CONDENSADO EM SISTEMAS DE DESCARGA FECHADA SE AS CONDIÇÕES DE PRESSÃO DO VAPOR E/OU DO CONDENSADO FOREM VARIÁVEIS, O PURGADOR DEVERÁ SER SELECIONADO PARA A MÍNIMA PRESSÃO DO VAPOR E PARA A MÁXIMA PRESSÃO DO CONDENSADO CARACTERÍSTICAS DOS PURGADORES TIPO Pressão máxima do vapor (kgf/cm2) Capacidade Máxima (kg/h) Permite descarga contínua ? Eliminação de ar Resistência a golpes de aríete Perda de vapor Necessidade de manutenção Bóia 35 50.000 sim pode ser não pouca regular Panela invertida 180 15.000 não sim sim pouca bastante Panela aberta 100 6.000 não sim sim pouca bastante Expansão metálica 50 4.000 pode ser sim sim bastante regular Expansão líquida 35 4.000 pode ser sim não bastante regular Expansão balanceada (fole) 35 1.000 pode ser sim não bastante regular Termodinâmico 100 3.000 não sim sim regular quase nenhuma Impulso 100 5.000 não não sim regular quase nenhuma TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 11 PARA QUALQUER PURGADOR A CAPACIADE DE ELIMINAÇÃO DE CONDENSADO É SEMPRE FUNÇÃO DA PRESSÃO DIFERENCIAL ATRAVÉS DO PURGADOR E DA TEMPERATURA DO CONDENSADO CASOS TÍPICOS DE EMPREGO DE PURGADORES Serviço Condições de trabalho Tipos recomendados Coeficiente de segurança Alta pressão: mais de 2 MPa (≅ 20 Kgf/cm2) B 2 Média pressão: até 2 MPa B - C 2 Vapor saturado Baixa pressão: até 0,2 MPa C - B 3 Alta pressão: mais de 2 MPa B – C 2 Média pressão: até 2 MPa C – B 2 Drenagem de tubulação de vapor (com retorno de condensado) Vapor superaquecido Baixa pressão: até 0,2 MPa C – B 3 Pressões até 0,1 MPa (≅ 1 Kgf/cm2) C 2 Drenagem de tubulação de vapor (descarga aberta) Vapor superaquecido ou saturado Pressões acima de 0,1 MPa D 3 Aquecimento de tubulações - - D 3 Vazão constante A – B 2 Altas vazões (mais de 4.000 Kg/h) Vazão variável A – B 4 Vazão constante A – B 2 Aparelhos de aquecimento a vapor Médias e baixas vazões (até 4000 Kg/h) Vazão variável C – A 4 Serpentinas de tanques - - B - A 3 A – purgador de bóia B – purgador de panela invertida C – purgador termostático ou de expansão metálica D – purgador termodinâmico FIXADO O TIPO DE PURGADOR E CALCULADO A PRESSÃO DIFERENCIAL MÍNIMA E A QUANTIDADE DE CONDENSADO A ESCOLHA DO MODELO ADEQUADO RESUME-SE A UMA CONSULTA A CATÁLAGOS TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 12 CÁLCULO 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 eliminação do purgador deverá ser igual ou maior do que Q ) n Coeficiente de segurança aQ Quantidade de condensado formado durante o aquecimento da tubulação (Início de funcionamento do sistema) sQ Quantidade de condensado formado com a tubulação em operação normal L = comprimento da tubulação (pés) w = peso unitário do tubo vazio (lb/pés) t∆ = diferença de temperatura entre o vapor e o ambiente (°F) iQ = calor latente do vapor na temperatura final em (Btu) N = numero de minutos de duração do aquecimento da tubulação (toma-se geralmente N=5) a = área lateral unitária do tubo (pé2/pé) NQ tLwQ i a ∆ = 84,6 i s Q tULaQ ∆= U = perda unitária de calor através do isolamento térmico. Como exemplo temos, para o isolamento usual de hidrossilicato de cálcio com 2” de espessura U = 0,286 Btu/pé2/°F/h OS PURGADORES PRÓXIMOS DAS LINHAS DE SAÍDA DE CALDEIRA DEVEM SER SUPERDIMENSIONADOS (coeficiente de segurança = 4) PARA ELIMINAR A ÁGUA ARRASTADA PELO VAPOR. QUANDO HOUVER GRANDES QUANTIDADES DE AR OU OUTROS GASES DEVE-SE ADOTAR COEFICIENTES DE SEGURANÇA MAIORES QUE OS RECOMENDADOS. 2 – Para reter vapor na saída de aparelhos de aquecimento A QUANTIDADE DE CONDENSADO A SER ELIMINADO É IGUAL À QUANTIDADE DE VAPOR CONSUMIDO PELO APARELHO DE AQUECIMENTO TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 15 Para facilitar a colocação e posterior retirada dos filtros provisórios, deve-se utilizar um carretel A CESTA DE TELA DEVE TER UMA ÁREA FILTRANTE DE NO MÍNIMO 3 A 4 VEZES A ÁREA DA SEÇÃO TRANSVERSAL ÚTIL DA TUBULAÇÃO 2 – Filtros permanentes OS ELEMENTOS FILTRANTES (mesmo nos filtros provisórios) DEVEM SER SEMPRE DE MATERIAIS RESISTENTES À CORROSÃO EM LINHAS DE FUNCIONAMENTO CONTÍNUO E COM NECESSIDADE DE FILTRAGEM CONSTANTE, COLOCA-SE FILTROS EM PARALELO OS FILTROS CAUSAM PERDAS DE CARGA MUITO ELEVADAS TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 16 PURGADOR E FILTRO COM SEPARADOR PARA AR COMPRIMIDO CAPÍTULO 8 – RECOMENDAÇÕES DE MATERIAIS PARA ALGUNS SERVIÇOS ESPECIFICÃO DE MATERIAL PARA TUBULAÇÃO - AULA 4 ANEXO 1 AULA 4 Referente ao Capítulo 7 do Livro Texto TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio 17 ANEXO 1 – Livro Texto (pág. 104) Folha 1 de 1