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1. Introdução...................................................................................................................................................... 2. Dimensionamento da Tubulação................................................................................................................... 3. Distribuição de Vapor e Drenagem............................................................................................................... 3.1 Purgadores.................................................................................................................................... 4. Tubulações..................................................................................................................................................... 4.1 Dilatação........................................................................................................................................ 4.2 Contorno......................................................................................................................................... 4.3 Lira ou Ferradura............................................................................................................................ 4.4 Juntas............................................................................................................................................. 4.5 Juntas Sanfonadas......................................................................................................................... 4.6 Ancoragem..................................................................................................................................... 4.7 Tubulações Secundárias................................................................................................................ 4.8 Ar..................................................................................................................................................... 4.9 Vapor Superaquecido..................................................................................................................... 4.10 Notas Gerais................................................................................................................................. 4.11 Isolamento Térmico...................................................................................................................... 4.12 Redução de Pressão.................................................................................................................... 4.12.1 Válvulas de Ação Direta............................................................................................... 4.12.2 Válvulas de duplo diafragma ou de ação por piloto................................................... 4.12.3 Válvulas de Controle.................................................................................................. 4.13 Redução de Pressão x Tubulações Industriais............................................................................ 4.14 Válvulas em paralelo.................................................................................................................... 4.15 Erosão.......................................................................................................................................... 4.16 Dimensionamento das válvulas para um sistema de válvulas múltiplas.................................... 5. Purgadores.................................................................................................................................................... 5.1 Mecânicos...................................................................................................................................... 5.1.1 Bóia................................................................................................................................ 5.1.1.1 Termostáticos de bóia................................................................................... 5.1.1.2 Purgador de bóia com eliminador de vapor preso....................................... 5.1.2 Purgadores de balde invertido...................................................................................... 5.2 Purgadores Termostáticos.............................................................................................................. 5.2.1 Termostáticos de pressão balanceada.......................................................................... 5.2.2 Termostáticos de expansão líquida............................................................................... 5.2.3 Bimetálicos..................................................................................................................... 5.3 Purgadores Termodinãmicos......................................................................................................... 5.3.1 Simples.......................................................................................................................... 5.3.2 Purgadores termodinâmicos com fluxo distribuido...................................................... 5.3.3 Simples com filtro incorporado...................................................................................... 5.3.4 Fluxo distribuído com filtro incorporado........................................................................ 5.4 Outros............................................................................................................................................. 6. Retorno de Condensado............................................................................................................................... 6.1 Dimensionamento da Tubulação de Retorno de Condensado..................................................... CAPÍTULO1 - DISTRUBUIÇÃO DE VAPORCAPÍTULO1 7 7 14 15 15 15 15 16 16 16 17 17 18 19 20 20 21 21 22 22 22 23 23 24 25 25 25 26 26 26 27 27 28 28 29 29 29 29 29 29 31 32 1. Drenagem de Condensado 1.1 Condensado................................................................................................................................. 1.2 O que é um purgador................................................................................................................... 1.3 Tipos de Purgadores.................................................................................................................... 1.3.1 Purgadores do tipo Bóia.............................................................................................. 1.3.2 Purgadores do tipo Balde Invertido............................................................................. 1.3.3 Purgadores Termostáticos de Pressão Balanceada................................................... 1.3.4 Purgadores Bimetálicos............................................................................................... 1.3.5 Purgadores Termostáticos de Expansão Líquida........................................................ 1.3.6 Purgadores Termodinâmicos....................................................................................... 2. Tipos de Descargas de Purgadores............................................................................................................ 3. Proteção de Purgadores.............................................................................................................................. 4. Dimensionamento de Purgadores............................................................................................................... 4.1 Vazões em início de processo..................................................................................................... 4.2 Controle de Temperatura Modulante............................................................................................4.3 Pressão Máxima de Trabalho....................................................................................................... 5. Verificação de Falhas em Purgadores......................................................................................................... 6. Válvulas de Retenção.................................................................................................................................. 7. Manutenção em Purgadores....................................................................................................................... 7.1 Purgadores Selados..................................................................................................................... 8. Esquemas Típicos de Instalação de Purgadores........................................................................................ 8.1 Linhas de Vapor............................................................................................................................ 8.1.1 Separadores de Umidade............................................................................................ 8.1.2 Linhas Horizontais........................................................................................................ 8.1.3 Eliminação de Ar.......................................................................................................... 8.1.4 Linhas Ramais para Processos................................................................................... 8.2 Equipamentos para Aquecimento............................................................................................... 8.2.1 Trocadores de Calor..................................................................................................... 8.2.2 Radiadores................................................................................................................... 8.2.3 Aquecedores por Convecção...................................................................................... 8.2.4 Trocadores de Placa.................................................................................................... 8.2.5 Serpentinas Múltiplas e Finais de Linha...................................................................... 8.2.6 Aquecedores de Ar - Radiadores................................................................................ 8.3 Equipamentos de Cozinhas Industriais....................................................................................... 8.3.1 Panelões...................................................................................................................... 8.3.2 Panelões com Pedestal............................................................................................... 8.3.3 Panelões Basculantes.................................................................................................. 8.3.4 Fornos a Vapor............................................................................................................. 8.3.5 Mesas Quentes............................................................................................................ 8.4 Equipamentos Hospitalares......................................................................................................... 8.4.1 Esterilizadores (autoclaves)......................................................................................... 8.5 Equipamentos de Processo......................................................................................................... 8.5.1 Panelões Fixos............................................................................................................. 8.5.2 Panelões Basculantes para Produção........................................................................ 8.5.3 Retortas....................................................................................................................... 8.5.4 Digestores.................................................................................................................... 8.5.5 Mesas Quentes............................................................................................................ 8.5.6 Vulcanizadoras............................................................................................................ 8.5.7 Evaporadores, Calandras e Reboilers........................................................................ 8.5.8 Cozinhadores de Cerveja............................................................................................ CAPÍTULO 2 - DRENAGEM DE CONDENSADOCAPÍTULO 2 37 37 37 37 37 38 38 38 38 39 39 40 41 41 41 44 45 45 46 46 46 46 47 47 47 47 47 48 48 49 49 49 50 50 50 50 51 51 51 51 52 52 52 53 53 53 54 54 55 8.6 Secadores Industriais................................................................................................................... 8.6.1 Secadores a Ar Quente................................................................................................ 8.6.2 Serpentinas de Secagem............................................................................................ 8.6.3 Secadores Multi-Estágios............................................................................................ 8.6.4 Cilindros Secadores..................................................................................................... 8.6.5 Máquinas Multi-Cilindros............................................................................................. 8.6.6 Secadores Multi-Cilindros............................................................................................ 8.7 Equipamentos de Lavanderia...................................................................................................... 8.7.1 Passadeiras de Calandras........................................................................................... 8.7.2 Prensas Garnment....................................................................................................... 8.7.3 Secadoras.................................................................................................................... 8.7.4 Máquinas de Lavagem a seco.................................................................................... 8.8 Tanques e Boiler............................................................................................................................ 8.8.1 Boiler de Processo (drenagem pela parte superior)................................................... 8.8.2 Boiler de Processo (descarga pela parte inferior)....................................................... 8.8.3 Tanques Pequenos para Aquecimento de Água......................................................... 8.8.4 Injeção Direta de Vapor................................................................................................ 8.9 Prensas......................................................................................................................................... 8.9.1 Prensas Multi-Pratos (conexões paralelas)................................................................. 8.9.2 Prensas Multi-Pratos (conexões em série).................................................................. 8.9.3 Prensas Vulcanizadoras............................................................................................... 8.10 Armazenamento e Bombeamento............................................................................................. 8.10.1 Serpentinas de Tanques de Armazenamento............................................................ 8.10.2 Aquecedores de Óleo................................................................................................ 8.10.3 Aquecedores de Linha...............................................................................................8.10.4 Linhas de Traceamento............................................................................................. 8.10.5 Tubulações Encamisadas.......................................................................................... 8.11 Drenagem do Condensado em Sistemas a Vácuo................................................................... 8.11.1 Drenagem sob Vácuo................................................................................................ CAPÍTULO 2 - DRENAGEM DE CONDENSADOCAPÍTULO 2 55 55 55 56 56 56 56 57 57 58 58 58 58 58 58 59 59 59 59 59 60 60 60 61 61 61 61 61 61 1. Retorno do Condensado............................................................................................................................. 2. Dimensionamento de linhas de Retorno de Condensado.......................................................................... 2.1 Linhas de Drenagem dos Purgadores......................................................................................... 2.2 Linhas de Descarga dos Purgadores.......................................................................................... 2.3 Purgadores Operando a Pressões Diferentes............................................................................. 2.4 Contrapressão nos Purgadores................................................................................................... 2.5 Linhas de Retorno com Aplicação de Bomba de Condensado.................................................. 3. Linhas de Retorno de Condensado Extensas............................................................................................. 4. Linhas de Retorno Inundadas..................................................................................................................... 5. Geral............................................................................................................................................................. 5.1 Elevando o Condensado............................................................................................................. 5.2 Condensado Contaminado.......................................................................................................... 6. Bombeamento de Condensado.................................................................................................................. 7. Vapor Reevaporado (Flash)......................................................................................................................... 7.1 Por que Recuperar o vapor reevaporado..................................................................................... 7.2 Quanto de vapor reevaporado pode se recuperar...................................................................... 7.3 Condensado sub-resfriado e recuperação sob pressão............................................................ 7.4 Dimensionamento de tanques para recuperar vapor reevaporado............................................ 7.5 Cuidados para a aplicação satisfatória de vapor reevaporado................................................... 7.6 Controle da Pressão do vapor reevaporado 8. Aplicações Típicas....................................................................................................................................... 8.1 Fornecimento e Demanda de vapor reevaporado...................................................................... 8.2 Fornecimento de vapor reevaporado e Demanda não coordenados......................................... 8.3 Aplicações para a descarga de caldeira..................................................................................... 8.4 Condensação por pulverização................................................................................................... 9. Tabelas de Vapor......................................................................................................................................... 10. Informações Adicionais............................................................................................................................. CAPÍTULO 3 - RECUPERAÇÃO DE CONDENSADOCAPÍTULO 3 65 66 66 67 69 70 72 72 74 75 75 77 78 80 80 81 81 83 83 84 84 86 87 87 88 90 CAPÍTULO 1 DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR 1.INTRODUÇÃO O sistema de distribuição de vapor é, sem dúvida, o mais importante elo de ligação entre o produtor (caldeira), e o consumidor de vapor. O investimento feito na produção e utilização eficiente do vapor poderá ser desperdiçado se o sistema de distribuição não fizer com que o vapor atinja seu objetivo a uma dada pressão, livre de ar, seco, e em quantidade suficiente. O nosso objetivo é o de enfocar os vários aspectos que tomam um sistema de distribuição de vapor eficiente. Na maioria dos casos, devido à impraticabilidade da extração de calor do combustível no ponto de consumo, é que isso é feito em um trocador de calor central - a caldeira. Assim, dessa maneira, o calor é transferido para um meio de aquecimento, normalmente vapor, água, ou, em alguns casos, óleo. Desses o vapor saturado é o mais comumente aplicado, devido, sem dúvida, às facilidades que oferece, de produção e utilização. A correlação existente entre pressão e temperatura é a sua característica mais conhecida, como pode ser visto na Tabela 1. Essa é uma característica importante, tanto para processos como para sistemas de aquecimento, mas, particularmente, para aqueles casos onde a temperatura mínima é crítica, abaixo da qual, a desejada mudança de estado do produto, não é efetuada, ou onde houver um limite máximo de temperatura, acima da qual o produto poderá ser danificado ou talvez se tornar perigoso. Um exemplo típico disso é o caso de certo processo de aquecimento de borracha, onde a temperatura tem que ser mantida entre 150 e 153ºC, pois abaixo de 150ºC não haverá a necessária vulcanização, e acima de 153ºC iniciar-se-á um processo de endurecimento da borracha, apresentando um produto de qualidade inferior. Se dermos uma olhada na Tabela I, verificaremos que, a priori, usaremos vapor a 4 kg/cm². Se não considerarmos esses limites conhecidos, uma redução de pressão e conseqüente redução de temperatura poderão ocasionar uma redução da produtividade de determinado equipamento. Se uma bateria de aquecimento é projetada para trabalhar a 6 kg/cm² e estiver trabalhando com vapor saturado a 4,7 kg/cm², sua produção deverá, em condições normais, cair entre 10 e 15 % . A tarefa do engenheiro, então, não é somente produzir vapor a uma certa pressão na caldeira, mas fazer com que esse vapor atinja seu objetivo, à pressão e temperatura certas. Toma-se evidente, pelo que já foi visto, que deve ser instalada uma tubulação de diâmetro conveniente para uma dada vazão de vapor. Se sub dimensionada, teremos erosão provocada por velocidade excessiva, e alta perda de carga. Se super dimensionada, teremos uma elevação considerável no custo inicial da instalação, embora isso não prejudique, de forma alguma, o funcionamento da mesma. Existem dois métodos básicos de dimensionamento de tubulações, sendo que, em ambos os casos, terão que estimar um dado: 1 - Velocidade. 2 - Perda de carga. Se optarmos pela velocidade, nossos cálculos basear- se-ão na relação volume específico do vapor / área seccional da tubulação. A prática nos mostra que entre 20 e 35 m/seg situa-se a velocidade razoável para vapor saturado. No entanto, 35 m/seg deve ser tomada como máxima, acima da qual começaremos a ter problemas de ruído e erosão, principalmenteem se tratando de vapor de baixa qualidade (úmido). Mesmo essas velocidades são altas, em termos de perda de carga. Em condições normais, principalmente nos ramais secundários e tubulações curtas, a velocidade de 15 m/seg é mais conveniente se tivermos que evitar perdas de carga. A Tabela 2 nos dá uma idéia rápida do dimensionamento de tubulações, pela velocidade e, na maioria dos casos, poderá ser empregada para o dimensionamento de pequenas tubulações que, saindo de um ramal, alimentem um só equipamento. Nesse caso, a velocidade nunca deverá exceder 15 m/seg. 2. DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO 07 Existe também o problema de que o dimensionamento, pela velocidade, não prevê o comprimento da tubulação e, nesse caso, a perda de carga total poderá ser surpreendentemente grande, no final da mesma; quanto mais longa for a tubulação, menor será a pressão disponível no ponto de consumo. Sabemos que geralmente, a temperatura do meio de aquecimento pode ser importante. Sabemos também que, em se tratando de vapor saturado, existe uma relação direta pressão/ temperatura. Assim, no nosso esforço para maximizar o aproveitamento de vapor, teremos maior oportunidade de at ingir nosso objet ivo, se dimensionarmos a tubulação pelo método de perda de carga, que nos fornece dados de pressão em qualquer ponto da tubulação. Vamos explicar como isso poderá ser feito: Existe um número enorme de gráficos, nomogramas e tabelas para o dimensionamento de tubulações pela perda de carga. Um método inglês tem sido considerado bastante satisfatório através dos anos e pode ser encontrado nas Tabelas 3 e 4. A entrada na tabela é feita através da fórmula abaixo: Onde: fP1 = fator pressão inicial em kg/cm² FP2 = fator pressão final em kg/cm² L = comprimento equivalente da tubulação em metros. Tabela 3 - A coluna da esquerda, é composta por uma série de fatores (F), baseados na perda de carga por metro de tubulação. Sob as várias bitolas de tubulações, encontramos duas linhas X e Y para cada fator de perda de carga. X nos dá a quantidade de vapor em kg/hr, que passa pela tubulação, para fator de perda de carga. Y nos dá o fator de velocidade, em m/seg para a mesma quantidade de vapor. A perda de carga (fP1 fP2 na Tabela 3) é dada pela Tabela 4. Supondo-se que a pressão inicial seja 7 kg/cm², iremos encontrar o fP1 na Tabela 4, que é 9.700. L fPfP F 21 Supondo-se que a pressão desejada no ponto de consumo seja de 6,3 kg/cm², teremos fP2 = 8.140. Supondo-se ainda que o comprimento equivalente (comprimento real + perdas nas válvulas, conexões, etc) seja de 236 m. teremos: Pela Tabela 3 veremos que, descendo pela coluna da esquerda até F = 6,6, daí indo para a direita, uma tubulação de 2 1/2", terá capacidade para (X) 1000 kg/hr de vapor com um fator velocidade (Y) de 75. A figura apresentada na linha Y, da Tabela 3, representa o fator velocidade, que é baseado no volume específico de 1 m³/kg e pode rapidamente ser convertido à velocidade real para outros volumes. Assim: sendo: V = velocidade real em m/seg Y = fator velocidade Vg = volume real em m³/kg. 6,6 236 81409700 21 F L fPfP g g VYVou VY Vou realvolume realvelocidade Y 1 1 08 TABELA 1 Pressão Relativa Pressão Absoluta ºC Calor Total 3 m / Kg Cal / Kg 2 Kg/cm Temperatura Volume Específico Calor Sensível Cal / Kg Calor Latente Cal / Kg 2 Kg/cm 0,01 0,15 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 0,025 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 140 150 160 180 200 220 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 54 59 64 69 74 79 84 89 94 99 109 119 129 139 149 159 179 199 219 6,7 12,7 17,2 20,8 23,8 28,6 32,5 35,8 41,2 45,4 49,1 53,6 59,7 65,6 68,7 72,2 75,4 80,9 85,5 89,5 92,9 96,2 99,1 101,8 104,2 106,6 108,7 110,8 112,7 116,3 119,6 122,6 125,5 128,1 130,5 132,9 135,1 137,2 139,2 141,1 142,9 147,2 151,1 154,7 158,1 161,2 164,2 167,0 196,6 172,1 174,5 176,8 179,0 183,2 187,1 190,7 194,1 197,4 200,4 203,4 206,1 208,8 211,4 216,2 220,8 225,0 229,0 232,8 236,3 239,8 243,0 246,2 249,2 252,1 254,9 257,6 260,2 262,7 26837 274,3 279,5 284,5 289,2 293,6 297,9 301,9 305,8 309,5 316,6 323,2 329,3 335,1 340,6 345,7 355,3 364,1 373,6 131,7 89,64 68,27 55,28 46,53 35,46 28,73 24,19 18,45 14,95 12,60 10,21 7,795 6,322 5,328 4,614 4,069 3,301 2,783 2,409 2,125 1,904 1,725 1,578 1,455 1,350 1,259 1,180 1,111 0,995 0,902 0,826 0,7616 0,7066 0,6592 0,6166 0,5817 0,5495 0,5208 0,4951 0,4706 0,4224 0,3816 0,3497 0,3213 0,2987 0,2778 0,2609 0,2448 0,2317 0,2189 0,2085 0,1981 0,1808 0,1664 0,1541 0,1435 0,1343 0,1262 0,1190 0,1126 0,1068 0,1016 0,0925 0,0849 0,0785 0,0729 0,06802 0,06375 0,05995 0,05658 0,05353 0,05078 0,04828 0,04601 0,04393 0,04201 0,04024 0,03636 0,03310 0,03033 0,02795 0,02587 0,02404 0,02241 0,02096 0,01964 0,01845 0,01637 0,01462 0,01312 0,01181 0,01065 0,00962 0,00781 0,00620 0,00394 6,7 12,8 17,2 20,8 23,8 28,6 32,5 35,8 41,1 45,4 49,0 53,5 59,6 64,5 68,6 72,2 75,4 80,8 85,4 89,4 92,9 96,2 99,1 101,8 104,3 106,7 108,9 110,9 112,9 116,5 119,9 123,0 125,8 128,5 131,0 133,4 135,7 137,8 139,9 141,8 143,6 143,1 152,1 155,9 159,3 162,7 165,6 168,7 171,3 174,0 176,4 179,0 181,2 185,6 189,7 193,5 197,1 200,6 203,9 207,1 210,1 213,0 215,8 221,2 226,1 230,8 235,2 239,5 243,6 247,5 251,2 254,8 258,2 261,6 264,9 268,0 271,2 274,2 281,4 288,4 294,8 300,9 307,0 312,6 318,2 323,6 328,8 334,0 334,0 353,9 363,0 372,4 381,7 390,8 410,2 431,5 478,0 600,1 602,8 604,8 606,4 607,7 609,8 611,5 612,9 615,2 617,0 618,5 620,5 623,1 625,1 626,8 628,2 629,5 631,6 633,4 634,9 636,2 637,4 638,5 639,4 640,3 641,2 642,0 642,8 643,5 644,7 645,8 646,9 648,0 649,1 650,2 650,3 651,0 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2½” 3” 4” 5” 6” 0,25 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 7 8 9 10 13 12 13 14 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 6 13 20 9 15 24 12 20 32 15 25 40 18 30 47 20 34 54 23 39 61 26 43 69 29 48 76 32 52 84 34 56 90 39 66 104 45 72 118 50 82 130 55 92 145 60 100 159 66 110 173 72 119 190 77 126 200 83 136 220 13 22 36 16 27 43 21 35 56 26 44 70 31 52 84 36 60 96 41 68 108 45 76 120 50 84 133 55 94 145 59 100 158 69 115 182 79 130 210 88 145 232 96 160 255 105 176 280 115 193 307 125 210 335 134 226 360 143 242 385 22 37 59 26 44 70 35 58 92 46 72 115 51 85 135 59 97 155 67 110 176 75 123 195 82 135 220 90 150 240 98 162 260 113 186 300 128 215 340 142 240 380 157 260 420 172 285 460 190 315 500 205 340 542 220 365 580 240 390 620 38 64 100 45 76 120 60 100 155 74 123 195 89 146 235 100 163 270 115 188 305 127 210 340 140 233 375 155 255 410 167 275 450 195 320 510 220 363 580 247 400 650 270 445 710 298 485 790 328 530 860 355 580 940 380 615 1000 405 660 1060 38 64 100 45 76 120 60 100 155 74 123 195 89 146 235 100 163 270 115 188 305 127 210 340 140 233 375 155 255 410 167 275 450 195 320 510 220 363 580 247 400 650 270 445 710 298 485 790 328 530 860 355 580 940 380 615 1000 405 660 1060 86 145 230 102 170 270 134 225 310 165 275 440 198 330 520 230 380 600 260 430 680 288 480 760 320 530 840 350 590 920 380 625 1000 435 720 1140 495 820 1300 550 920 1440 600 1010 1600 665 1100 1750 730 1200 1920 790 1300 2090 850 1400 2230 910 1500 2400 124 205 330 147 245 390 193 320 510 240 395 630 295 470 750 330 540 860 375 610 980 415 380 1080 460 1750 1200 500 830 1320 540 900 1430 620 1030 1650 710 1160 1870 790 1300 2090 870 1430 2300 960 1570 2520 1040 1720 2750 1130 1860 3000 1215 2000 3220 1300 2150 3480 190 320 500 228 380 600 295 495 780 370 610 970 440 730 1140 500 840 1310 570 950 1500 640 1050 1660 700 1160 1840 770 1270 2020 840 1380 2200 960 1600 2500 1090 1820 2880 1200 2020 3200 1340 2220 3550 1470 2450 3900 1600 2690 4250 1740 2900 4620 1860 3120 4950 2000 3350 5150 330 550 860 390 650 1025 510 850 1340 630 1050 1660 750 1240 1970 860 1430 2250 980 1630 2600 1080 1800 2850 1200 2000 3200 1320 2200 3500 1425 2400 3800 1650 2750 4350 1880 3150 5000 2100 3500 5500 2300 3850 6100 2520 4250 6700 2725 4650 7350 3000 5000 8000 3220 5400 8500 3500 5800 9200 520 860 1350 610 1000 1600 800 1320 2100 1000 1650 2600 1175 1950 3100 1350 2240 3560 1530 2550 4050 1700 2800 4550 1900 3150 5000 2100 3480 5500 2250 3720 5950 2600 4300 6900 2950 4900 7850 2300 5400 8700 3620 6000 9600 4000 6600 10600 4350 7250 11500 4750 7900 10500 5050 8450 13400 5450 9100 14400 740 1220 1950 890 1450 2320 1150 1900 3050 1430 2370 3800 1700 2800 4500 1950 3200 5200 2200 3680 5900 2450 4100 6600 2730 4550 7300 3000 5000 8000 3250 5380 8600 3750 6200 10000 4300 7100 11300 4750 7900 12500 5200 8700 13800 5800 9600 15300 6300 10400 16600 6800 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61500 238 69000 268 78200 301 12” 11 TABELA 4 P 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 5 10 16 24 32 43 55 69 85 101 120 140 160 183 220 260 300 345 390 440 495 550 610 680 745 810 885 960 1040 1120 1200 1290 1380 1485 1590 1685 1785 1890 1990 2095 2210 2325 2440 2550 2680 2815 2940 10,500 7,700 5,700 4,650 3,900 3,500 3,100 2,700 2,500 2,250 2,100 1,950 1,850 1,727 1,580 1,457 1,352 1,261 1,182 1,113 1,000 0,997 0,950 0,903 0,865 0,826 0,795 0,761 0,732 0,707 0,685 0,659 0,640 0,618 0,602 0,582 0,565 0,549 0,535 0,521 0,507 0,495 0,484 0,472 0,455 0,444 0,438 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 6,8 6,9 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 8,0 3070 3210 3355 3500 3640 3770 3925 4085 4240 4400 4550 4730 4900 5070 5225 5400 5570 5760 5940 6130 6325 6530 6730 6930 7120 7325 7510 7715 7935 8140 9345 8560 8790 9015 9240 9475 9700 9940 10190 10445 10680 10915 11175 11425 11680 11930 12175 0,428 0,422 0,412 0,403 0,394 0,386 0,380 0,372 0,364 0,360 0,354 0,350 0,340 0,337 0,331 0,326 0,322 0,315 0,312 0,306 0,301 0,299 0,294 0,290 0,287 0,281 0,279 0,275 0,272 0,268 0,263 0,260 0,257 0,253 0,250 0,248 0,246 0,244 0,242 0,238 0,235 0,232 0,230 0,227 0,225 0,223 0,220 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5 8,6 8,7 8,8 8,9 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 9,7 9,8 9,9 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 10,6 10,7 10,8 10,9 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 11,6 11,7 11,8 11,9 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 12,7 12460 12730 13000 13255 13535 13805 14075 14365 14655 14940 15235 15520 15820 16120 16425 16725 17035 17330 17630 17950 18260 18575 18880 19215 19550 19890 20220 20555 20890 21230 21560 21905 22270 22620 22985 23440 23690 24040 24400 24775 25160 25530 25900 26285 26660 27055 27435 0,218 0,216 0,213 0,210 0,208 0,206 0,204 0,202 0,201 0,200 0,198 0,196 0,194 0,192 0,190 0,187 0,186 0,185 0,184 0,182 0,180 0,178 0,176 0,175 0,174 0,172 0,170 0,169 0,168 0,167 0,166 0,165 0,164 0,163 0,162 0,161 0,160 0,159 0,158 0,157 0,156 0,155 0,154 0,153 0,152 0,151 0,150 12,8 12,9 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 13,5 13,6 13,7 13,8 13,9 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,8 14,9 15,0 15,1 15,2 15,3 15,4 15,5 15,6 15,7 15,8 15,9 16,0 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 16,6 16,7 16,8 16,9 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 27820 28215 28610 29005 29395 29805 30210 30625 31025 31435 31840 32265 32690 33110 33540 33965 34380 34820 35270 35715 36150 36590 37050 37485 37925 38405 38880 39325 39780 40240 40710 41140 41620 42080 42560 43030 43535 44025 44510 45005 45490 45980 46485 46995 47490 47995 48530 0,149 0,148 0,147 0,146 0,145 0,144 0,143 0,142 0,141 0,140 0,139 0,138 0,137 0,136 0,135 0,134 0,133 0,132 0,131 0,130 0,129 0,128 0,127 0,126 0,125 0,124 0,123 0,123 0,122 0,121 0,121 0,120 0,120 0,119 0,119 0,118 0,118 0,117 0,117 0,116 0,116 0,115 0,115 0,114 0,114 0,113 0,113 fP Vg P fP Vg P fP Vg P fP Vg E m m m d e c o lu n a d e m e r c ú r io 2 P r e s s ã o M a n o m é tr ic a e m K g /c m 12 Assim, no caso citado, teremos: P1 = 7,0 kg/cm² P2 = 6,3 kg/cm² Q = 1000 kg/hr. Procurando-se o volume específico (Vg) do vapor a 6,6 kg/cm², que é a pressão média, veremos que: Vg = 0,257m³/kg e assim: V = 0,257 . 75 V = 19,3 m/seg Tomemos outro exemplo, conforme Figura 1: Neste caso, o comprimento é conhecido, no entanto temos que dar uma margem para as perdas na tubulação. Se soubéssemos o diâmetro da tubulação, não haveria problema em determinar as perdas. Como ainda não temos esse dado, vamos permitir uma margem para essas perdas. Se a tubulação for acima de digamos, 100 m de comprimento, e razoavelmente reta (como o exemplo), 10% é razoável, porém, se ela for curta, mesmo sendo razoavelmente reta, 20% de margem será mais apropriado. Uma outra margem deve ser considerada para as perdas por radiação da tubulação principal. No nosso caso, o aquecedor requer 270 kg/hr; no entanto, a tubulação deve transportar isso, mais a quantidade de vapor que será condensado pelas perdas por radiação. Como a tubulação ainda não está dimensionada, cálculos reais ainda não podem ser feitos; no entanto, presumindo que a tubulação esteja isolada, será bem razoável permitimos 1% para cada 30 m de comprimento. Assim, pela Tabela 4: P1 = 7,0 kg/cm² fP1 = 9700 P2 = 6,7 kg/cm² fP2 = 9015 Portanto: Descendo-se pela coluna esquerda da Tabela 3, verificaremos que os pontos mais próximos do requerido são 4,3 e 5,25. É desaconselhável dimensionarmos uma tubulação principal no limite absoluto de sua capacidade, assim, será melhor trabalharmos com 4,3. Alternativamente, a leitura poderá ser interpolada com uma aproximação razoável, embora a Tabela 3 não represente graficamente uma reta. Partindo-se pela linha de 4,3 para a direita, em X veremos que uma tubulação de 1 1/2" terá capacidade para somente 205 kg/hr. e a de 2", para 440 kg/hr. Evidentemente, a tubulação principal será a de 2". Nesse caso, pela tubulação, que tem capacidade para 440 kg/hr irão passar somente 284 kg/hr. Assim, descendo-se pela coluna de 2", verificaremos que o fator Y será 37 para a vazão efetiva. Assim: V= 37 x 0,25. V= 9,25 m/seg. Para determinaçãode Vg foi adotada a pressão intermediária de 6,8 kg/cm². Poderíamos pensar que talvez essa velocidade seja baixa, em relação à máxima recomendada, no entanto, deve ser lembrado que a 136m + 10% ± 150m comprim. equivalente caldeira 2 7,04 Kg/cm 284 Kg/h Bateria de Aquecimento 270 Kg/h 2 6,7 Kg/cm 55,4 55,4 150 90159700 21 F L fPfP F Fig. 1 13 mais comuns encontradas nos pontos de drenagem é a colocação de coletores de 1/2" ou 3/4" em tubulações bem maiores, conforme a Figura 2. 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 Tê do mesmo diâmetro da tubulação, digamos até 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 está indicado na Figura 3. tubulação principal foi dimensionada para limitar a perda de carga. Em alguns processos industriais a injeção de vapor vivo é utilizada, mas nesse caso não se recomenda o dimensionamento pela perda de carga. Quando o vapor é injetado no líquido, a pressão, no ponto de injeção, é determinada pela pressão do líquido nesse ponto; no entanto, a utilização disso para a determinação da pressão de injeção irá provocar invariavelmente altÍssimas velocidades. Nessas condições, a tubulação deve ser protegida do desgaste por erosão. É muito melhor o dimensionamento por velocidade, e, nesse caso, a Tabela 2 pode ser de muita utilidade. 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, irá condensar aproximadamente 16 kg/hr 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 providência para a retirada daquele condensado da tubulação. Sempre que possível, as tubulações devem ser inclinadas, no sentido do fluxo, pelo menos, 0,5 %. Existe uma boa razão para isso. Se as tubulações de distribuição de vapor tiverem inclinação ascendente (contra fluxo), o condensado deverá tender a descer, porém, o fluxo de vapor que deverá estar entre 60 e 80 km/hr. ou mais, irá empurrá-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 e 50m 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 3 - DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR E DRENAGEM vapor tubo de pequeno diâmetro purgador vapor bolsa de drenagem purgador condensado Fig. 2 Fig. 3 14 Válvula de descarga e by pass Caso não haja dificuldades em inclinar a tubulação, recomendaríamos um sistema como na Figura 4. Desta maneira, é praticamente inexistente a restrição à inclinação mínima, pois haverá 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 tenha inclinação contrária ao sentido do fluxo, como na Figura 5 Talvez seja necessário em tais circunstâncias, 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 de pontos de drenagem. O condensado tenderá a escapar-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 acúmulo de condensado na tubulação. A escolha dos purgadores para esse tipo de aplicação requer atenção especial em vários pontos. Levando-se em conta que nas melhores instalações temos encontrado golpes de aríete, toma-se aconselhável que o purgador para esse tipo de aplicação seja resistente. 3.1 - Purgadores No entanto, deixaremos os purgadores para um capítulo especial, mais adiante, onde daremos as características dos principais tipos. As tubulações sendo instaladas a frio, irão evidentemente expandir-se, sempre que aquecidas. A expansão média de um tubo padrão é de aproximadamente 1,25 mm/ºC x 100 m. 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 instalações de maior diâmetros, mais extensos, com menos curvas, conseqüentemente mais rígidas, precisam enfrentar o problema da expansão. Muitas vezes isso é feito provocando-se tensões nas tubulações quando as mesmas estão frias, porém é muito mais comum a aplicação de alguns acessórios para absorver a expansão, como a seguir: É 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 acúmulo de condensado ou a formação de bolsas a montante. (Fig. 6) 4 - TUBULAÇÕES 4.1 - Dilatação 4.2 - Contorno Fig. 4 Fig. 5 15 O contorno, como alguns outros tipos, produz uma força contrária à expansão da tubulação, no entanto, como a existência de pressão dentro do mesmo, ele tenderá a abrir-se causando tensões adicionais às flanges e conexões. 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, para evitar o acúmulo de condensado à montante. (Fig. 7) Nesses caso, a pressão interna não tende a abri-lo, haverá tendência pequena para a deformação, que não devera causar problemas nos flanges. Sempre que for instalado na vertical,devemos prever pontos de drenagem. Como regra prática, recomenda-se que o raio da lira seja de, pelo menos, 6 vezes o diâmetro da tubulação para vapor saturado. São freqüentemente empregadas, porque ocupam um espaço muito pequeno, porém é absolutamente necessário que a tubulação esteja rigidamente ancorada 4.3 - Lira ou Ferradura 4.4 - Juntas e dirigida por suportes. Isso porque a pressão do vapor atuando sobre a área seccional da tubulação interna (deslizante) tenderá a força-lo em oposição à pressão exercida pela tubulação, expandindo-se. (Figura 8) 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 à pressão tenderão a afastar suas dobras, assim, a ancoragem e os suportes deverão ser projetados para suportar também essa pressão. (Fig 9) Devido a esse tipo de problema, as juntas sanfonadas são normalmente aplicadas paralelamente às curvas rígidas. (Figura 10). 4.5 - Juntas Sanfonadas Fig. 6 Vista Superior Fig. 7 Vista Superior Fig. 8 Fig. 9 16 Dessa maneira, a curva em Z absorverá a expansão e as juntas atuarão praticamente como um flexível para evitar tensões indevidas nas conexões. A ancoragem das tubulações entre juntas de expansão é essencial para força-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 contrária à movimentação 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, (figura 11). ou a aplicação de flanges (figura 12). 4.6 - Ancoragem 4.7 - Tubulações Secundárias Todas as tubulações secundárias devem ser tomadas pela parte superior das tubulações primárias, a fim de suprir toda a instalação com vapor o mais seco possível. Haverá sempre, sem sombra de dúvida,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 atuará 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, .porém não resolvido, uma vez que estaremos tomando vapor de péssima qualidade, o que irá 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 (figura 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 condensado. Além do problema do desempenho teremos também sérios problemas de manutenção, pois teremos partículas de água passando sobre as sedes de válvulas (qualquer que seja ela), a velocidades elevadíssimas, causando uma forte erosão. Fig. 10 Fig. 11 batente braçadeira batente linha principal ramal purgador válvula de bloqueio válvula de controle 17 4.8 - Ar Já vimos à relação existente entre a pressão e a temperatura do vapor saturado, e a necessidade de levar-se o vapor à temperatura correta até as superfícies de aquecimento. Para qualquer pressão dada, uma mistura de vapor e ar estará sempre a uma temperatura inferior a do vapor saturado, assim uma indicação de pressão não dá absoluta certeza de que teremos atingido ou estejamos atingindo a temperatura desejada. Como no momento estamos especificamente tratando de distribuição de vapor, iremos comentar somente o efeito do ar nas linhas de distribuição. Quando desligamos a caldeira ou fechamos o vapor de uma determinada tubulação, o vapor residual irá condensar-se e a mesma ficará cheia de ar, que será admitido através dos flanges, conexão, etc. Quando ligarmos novamente a caldeira, o vapor entrará 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 ocupará toda a instalação (figura 14). Em algumas instalações que operam em regime contínuo, 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 início de operação ocorrem diária ou semanalmente. Se, por falta de previsão para a eliminação automática de ar, 50 operadores ficarem aguardando meia hora até 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 transferência 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 têm 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, referimo-nos a vapor saturado seco, o que não deixa de ser um engano pois, geralmente, o vapor fornecido pelas caldeiras normais é úmido. Quão úmido será esse vapor, irá depender de muitos fatores. O nível da caldeira, os efeitos de pico de carga, quanto da capacidade da caldeira está sendo utilizada, a pressão sobre a superfície da água, a quantidade de sólidos totais dissolvidos e em suspensão, etc. Realmente, um desses fatores ou a combinação deles, irá influir na qualidade do vapor. A baixa qualidade do tratamento de água de uma caldeira é um fato bastante comum na industria, foi verificado que uma caldeira operando com água contendo 2.000 ppm fornecia vapor 95% seco. No entanto, aumentando-se o conteúdo de sólidos totais dissolvidos da água para 3.000 ppm através da superdosagem no tratamento da água, a qualidade,do vapor caíra para 65 % seco, isto é, a umidade passara de 5% para 35%. Essas partículas carregadas com o vapor, não contêm calor latente, aumentam as películas nas super f íc ies de t ransferência de calor , conseqüentemente 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 umidade do vapor. Fig. 14 vapor condensado descarga de ar eliminador de ar 18 O processo de separaçãoé 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 à separação de partículas de água, em suspensão no vapor. Após a separação, o vapor seco passará para os equipamentos e o condensado será drenado para fora do sistema, através de um purgador. Recomenda-se que sejam 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. Praticamente, nada ainda foi mencionado sobre vapor superaquecido, porque estamos tratando principalmente do uso de vapor em sistemas de aquecimento. O vapor superaquecido é normalmente empregado em função de energia mecânica, como força para geração de energia elétrica. Geralmente, não é prática a utilização do vapor superaquecido, como meio de aquecimento, pois sua temperatura dificilmente 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. Levando-se em consideração que para sistemas de aquecimento ideal será a aplicação de vapor saturado 4.9 - Vapor Superaquecido seco, o correto seria sairmos da caldeira com o vapor superaquecido o suficiente para atingirmos os equipamentos em estado de saturado seco. Porém, isso é utópico, devido às variações de distância dos vários equipamentos à caldeira, às variações da temperatura ambiente, etc. Em algumas instalações maiores (refinarias, usinas de açúcar, etc.), muitas vezes o vapor é utilizado, primeiramente para gerar energia e, em seguida, o chamado vapor de escape, é utilizado para o sistema de aquecimento. É conveniente nesses casos, a aplicação de dessuperaquecedores, para assegurar que o vapor esteja realmente saturado. Em condições de partida, à medida que o vapor superaquecido vai passando pela tubulação ainda fria, ele transmitirá primeiramente a quantidade extra de calor sensível de superaquecimento, para depois, como saturado, transmitir o calor latente, e então se condensar 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 superaquecido geralmente são maiores, aumentando a periculosidade dos golpes de aríete. Se conservarmos o mesmo espaçamento entre os pontos de drenagem, uma coisa irá equilibrar a outra. Fig. 15 SPH Spirax Sarco SPV Spirax Sarco 19 Os filtros em Y ou em Te, também, quando instalados em tubulações horizontais de vapor, servem como poço coletor de condensado, causando golpes de aríete, diminuindo tremendamente área de filtragem e conseqüentemente aumentando a perda de carga, etc. A instalação correta seria com os bujões na horizontal para permitir um contínuo escoamento do condensado. (Figura 18). A nossa intenção não é recomendar o tipo ou dar detalhes sobre isolamentos térmicos, no entanto, é nossa idéia lembrar que todas as superfícies que possam perder calor (flanges, conexões, válvulas, etc.) devem ser isoladas. Não estamos interessados somente na queima desnecessária de combustível que isso representa, mas também no fato de que a falta de isolamento térmico ou o isolamento deficiente irá ocasionar uma perda de calor de tal ordem que as paredes internas serão recobertas por uma grande película de condensado que irá assumir um papel decisivo na baixa qualidade do vapor. Mesmo o bom isolamento térmico necessita de proteção, para que se mantenha em condições satisfatórias de eficiência. Vimos como livrar-nos do ar, devido a um coeficiente de transferência de calor extremamente baixo. Isso é posto em prática no isolamento térmico, pois ele, nada mais é que a concentração de milhares de células 4.11 - Isolamento Térmico 4.10 - Notas Gerais Existem pequenos defeitos de instalação, que normalmente são de fácil correção, porém que causam uma série de aborrecimentos ao pessoal encarregado da manutenção. Por exemplo: as válvulas globo, instaladas em tubulações horizontais com a haste na vertical, provocam, como podemos ver na Figura 16, um acúmulo de condensado em sua parte inferior, o que ocasiona uma freqüência bastante grande de golpes sobre a válvula, acarretando normalmente vazamentos pela haste. E quem leva a culpa são os fabricantes das mesmas. Todas as válvulas globo ou agulha, quando em redes de vapor horizontais, devem ter suas hastes no plano horizontal também. As reduções concêntricas, instaladas nas tubulações horizontais de vapor, provocam também a formação de poços de condensado e conseqüentemente golpes de aríete. (Figura 17). condensado Fig. 16 Correct Steam Correto Vapor Condensado IncorrectSteam Condensado IncorretoVapor Fig. 17 filtro tela do filtro Fig. 18 20 Existem vários tipos de válvulas disponíveis, de acordo com a precisão e a sofisticação necessárias. Evidentemente, quanto mais sofisticada for a válvula, tanto mais cara ela será. Basicamente, existem três tipos de válvulas automáticas: Ação direta. Duplo diafragma (piloto). Controle São recomendadas para a redução de pressão para um só equipamento, e em aplicações onde não haja variações de pressão a montante da mesma, ou grandes variações de fluxo. Não são recomendadas para condições de escoamento crítico onde P2 é igual ou menor que P1/2, pois poderá provocar uma flutuação razoável de P2. (Figura 19). São recomendadas para a redução de pressão para um só equipamento, e em aplicações onde não haja variações de pressão a montante da mesma, ou grandes variações de fluxo. Não são recomendadas para condições de escoamento crítico onde P2 é igual ou menor que P1/2, pois poderá provocar uma flutuação razoável de P2. (Figura 19). 4.12.1 - Válvulas de ação direta microscópicas de ar. Porém, se essas células tornam.se encharcadas ou amassadas, elas perdem suas características isolantes e o isolamento térmico torna-se um transmissor de calor. Assim, é essencial a proteção do isolamento térmico o que nos lembra de um caso conhecido, onde os operários, para encurtar caminho para o refeitório, passavam sobre as grandes tubulações isoladas de vapor e óleo, em detrimento do isolante, que ia sendo amassado. O lógico, nesse caso, seria providenciar um pontilhão de passagem, como proteção. Enquanto estamos tratando das perdas de calor por inexistência ou deficiência de isolamento, convém lembrar das perdas de calor através das tubulações desnecessárias ou fora de uso. É muito comum quando eliminamos ou tornamos obsoleto determinado equipamento, simplesmente colocarmos um tampão na tubulação de alimentação de vapor. Com o passar dos meses ou anos, esses tampões vão se somando e passado algum tempo teremos uma quantidade enorme de tubulação instalada, perdendo calor por irradiação e completamente inútil. A maioria das pessoas faz com que a pressão de geração de vapor seja de acordo com a mais alta necessária às instalações, outras, determinam a pressão de acordo com o fabricante da caldeira.
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