Apostila Vapor Spirax Sarco

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Spirax Sarco Indústria e Comercio Ltda. 
Estrada Manuel Lages do Chão, 268 
CEP 06761-200 – Cotia – SP 
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BEM VINDO 
 
AO MUNDO DO VAPOR 
 
 
 
 
 
 
 
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O curso de vapor SPIRAX SARCO tem como objetivo demonstrar as 
características e o uso do vapor como elemento de transmissão de energia para 
aquecimento industrial. A utilização do vapor como meio de transmissão de potência 
mecânica é um assunto específico que abordaremos em outra oportunidade. 
Trabalharemos com as unidades do sistema métrico. 
 
O presente curso é destinado a todas as pessoas que atuam em projetos, operação e 
manutenção de sistemas de vapor. Esperamos, com este trabalho, contribuir com os 
profissionais dessas áreas no tocante à soluções dos problemas encontrados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO 
 
 
1.1 - O QUE É VAPOR ? 
 
Como outras substâncias, a água pode se apresentar nos estados sólido (gelo), líquido (água) e gasoso 
(vapor). Neste curso, estudaremos a água nos estados líquido, gasoso e a transição de um estado para 
outro. 
Ao cedermos calor para a água, sua temperatura aumenta até atingir um determinado valor. A partir 
deste, a água não tem mais como se manter em estado líquido. Esse valor corresponde ao PONTO DE 
EBULIÇÃO, isto é, qualquer adição de calor fará com que parte desta água ferva, se transformando em 
vapor. 
Podemos considerar, de forma sintética que vapor nada mais é que a união do elemento químico ÁGUA 
com o elemento físico ENERGIA OU CALOR. 
 
 
1.2 - POR QUE SE UTILIZA O VAPOR ? 
 
O vapor é utilizado como meio de transmissão de energia desde a Revolução Industrial. À princípio, 
utilizava-se vapor no preparo de alimentos. Hoje, o vapor tornou-se uma ferramenta flexível e versátil 
para a indústria quando se necessita de aquecimento. POR QUE? 
O vapor é gerado à partir da água, fluído relativamente barato e acessível em grande parte do planeta. 
Sua temperatura pode ser ajustada com precisão, controlando sua pressão através de válvulas. 
Transporta grandes quantidades de energia com pouca massa e, ao retornar ao estado líquido, cede essa 
energia ao meio que se deseja aquecer. 
É facilmente transportado através de tubulações, podendo percorrer grandes distâncias entre os pontos 
de geração e utilização. 
 
 
1.3 - PRODUÇÃO DE VAPOR 
 
Para melhor explicar a produção de vapor, utilizaremos o exemplo da figura abaixo: 
 
 
 
 
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FIGURA 1 
 
 
Suponhamos um cilindro com a parte inferior vedada, envolvido com isolamento térmico com eficiência 
de 100 %, de tal forma que não haja perda de calor para a atmosfera e contendo 1 kg de água à 
temperatura de 0°C (ponto de fusão). Essa condição será tomada, doravante, como ponto de referência, 
onde passaremos a considerar, para nossos propósitos, que a QUANTIDADE DE CALOR existente 
nessa massa de água é igual a ZERO. 
 
Supondo que a pressão exercida sobre a água seja atmosférica, qualquer adição de calor absorvida pela 
água fará com que sua temperatura se eleve, conforme mostra a figura 2. 
 
 
FIGURA 2 
 
 
A temperatura da água aumentará até que se atinja o valor de 100°C. Nessas condições, qualquer 
aumento adicional de calor fará com que a água não consiga se manter em estado líquido, sendo que 
uma parte dessa massa ferverá, ou melhor, se transformará em vapor, conforme figura 3. 
 
 
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FIGURA 3 
 
 
 
Quanto maior a quantidade de calor absorvida pelo sistema, maior será a massa de água transformada 
em vapor, conforme as figuras 4 e 5. 
 
 
 
 
FIGURA 4 
 
 
 
 
FIGURA 5 
 
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À partir do momento em que se esgotar completamente a massa de água, a temperatura do processo 
voltará a aumentar, sendo que teremos somente a presença de vapor (gás), conforme a figura 6. 
 
 
FIGURA 6 
Observando a posição final do gráfico Temperatura x Calor, podemos dividí-lo em três partes 
distintas, conforme a figura 7: 
 
 
FIGURA 7 
 
O calor absorvido por kg de água líquida até a temperatura de ebulição é chamado de CALOR 
SENSÍVEL (símbolo CS). 
 
O calor adicional necessário para converter 1 kg de água em vapor é chamado de CALOR LATENTE 
(símbolo CL). 
 
A soma do Calor Sensível e do Calor Latente corresponde ao CALOR TOTAL por kg de vapor 
(símbolo CT). 
 
Concluindo, quando essa massa de 1 kg de água à temperatura de 100°C tiver recebido o Calor Total, 
toda a água estará transformada em vapor, à pressão atmosférica. 
 
 
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O volume ocupado pelo vapor é muito maior que o da água, pois, quando em estado líquido, as 
moléculas de água ser mantém muito mais próximas que as moléculas de vapor. Podemos afirmar, 
portanto, que o processo de evaporação consiste em ceder energia suficiente para que cada molécula 
possa vencer a força de atração que as mantém próximas, fazendo com que, ao passar para a fase 
gasosa, possam se deslocar livremente no meio que as contém. 
 
Um fato a observar é que se a pressão sobre a água aumentar, as moléculas encontrarão maior 
dificuldade para vencer essa força de atração, e, portanto, haverá maior dificuldade de transformação da 
água em vapor. Para garantir essa transformação, a quantidade de calor para romper a força de atração 
será maior. Consequentemente, a temperatura de ebulição da água, quando submetida a pressões 
maiores que a atmosférica, será maior do que 100°C. Podemos demonstrar tal fenômeno se o cilindro 
mostrado na experiência for provido de um pistão com deslocamento livre na vertical e, sobre esse 
pistão, for colocado um peso para aumentar a pressão sobre a água. Com certeza evaporação se dará a 
uma temperatura além dos 100°C. 
 
Para cada valor de pressão há uma única temperatura de ebulição. Caso a pressão da água seja menor 
do que a atmosférica, a quantidade de calor necessária para ocasionar a ebulição será menor, sendo 
menor, também, a temperatura em que a ebulição ocorre. 
 
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CAPÍTULO 2 - UNIDADES E TERMINOLOGIAS 
 
2.1 - CALOR 
 
É o termo utilizado para designar a energia térmica total de um fluído líquido ou gasoso (tais como a 
água e o vapor), dentro decondições de pressão e temperatura preestabelecidas. A unidade que 
utilizaremos nos nossos estudos é kilocaloria (símbolo kcal). 
 
2.1.1 -QUANTIDADE DE CALOR 
 
É o calor, ou energia térmica total, por unidade de massa. A unidade representativa é kilocaloria por 
kilograma (kcal/kg). 
 
2.1.2 - CALOR ESPECÍFICO 
 
É a capacidade que uma substância possui para absorver ou transferir calor e se define como a 
quantidade de energia, em Joules, necessária para aumentar a temperatura de 1 kg dessa substância em 
1°C. O calor específico da água é 4,186 kJ/kg °C ou 1 kcal/kg °C. Isso representa dizer que se houver 
uma transferência de calor de 1 kcal para uma massa de 1 kg de água, ocorrerá um aumento de 1°C na 
temperatura. 
 
 2.1.3 - TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
 
Trata-se do fluxo de energia entre um meio a alta temperatura a outro meio com temperatura menor, 
quando em contato ou proximidade. Só ocorrerá fluxo ou transferência de calor se houver um diferencial 
de temperatura entre os meios. Caso a temperatura desses meios seja a mesma, ambos estarão num 
estado de equilíbrio térmico. 
 
2.1.4 - CALOR SENSÍVEL 
 
É a quantidade de calor contida na água, em seu estado líquido. Suponhamos que dispomos de água 
com temperatura de 10°C para abastecer uma caldeira que trabalha à pressão atmosférica. Conforme 
visto anteriormente, necessitamos de 1 kcal de energia para fazer aumentar a temperatura de 1 kg de 
água em 1°C. Nessas condições, seriam necessárias 90 kcal para elevar a temperatura de 1 kg de água 
de 10°C até 100°C (correspondente à temperatura de ebulição da água à pressão atmosférica). 
 
 
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 Se a capacidade produtiva da caldeira for de 10000 litros (ou 10000 kg), a energia necessária para 
elevar toda a massa de água de 10°C para 100°C será 90 kcal/kg * 10000 kg = 900000 kcal. 
Vale observar que este valor não corresponde ao calor sensível encontrado nas Tabelas de Vapor 
Saturado, pois, o ponto de referência para tomada deste valor é considerado quando a água está a 0°C. 
Portanto, nessas condições, o calor sensível é 100 * 1 = 100 kcal/kg. 
 
2.1.5 - CALOR LATENTE 
 
Se, atingida a temperatura de 100°C na pressão atmosférica, a água continuar a receber calor, passará a 
ocorrer a transformação da água em vapor, à temperatura constante. Esse calor adicional chama-se 
CALOR LATENTE, sendo a quantidade de energia necessária para transformar 1 kg de água em 1 kg 
de vapor. 
 
 
2.1.6 - CALOR TOTAL 
 
É a soma do calor sensível com o calor latente. Ao observarmos as Tabelas de Vapor Saturado, 
veremos que, à pressão atmosférica, as quantidades de energia para transformar 1 kg de água em vapor 
são: 
CALOR SENSÍVEL = 100 kcal 
CALOR LATENTE = 539,7 kcal 
CALOR TOTAL = 100 + 539,7 = 639,7 kcal 
 
Considerando uma massa de 100 kg de vapor, a quantidade de energia total ou calor total dessa massa 
corresponde a 639,7 * 100 = 63970 kcal. 
 
2.2 - PRESSÃO 
 
A unidade representa a força exercida por um determinado fluído por unidade de área. Utilizaremos, em 
nossos estudos, a unidade BAR (Sistema Internacional). O Sistema Britânico adota o PSI (pound square 
inche ou libra por polegada quadrada). É comum também a utilização da unidade kgf/cm2. À seguir, 
abordaremos alguns aspectos importantes sobre o conceito de pressão: 
 
2.2.1 - LEI DE PASCAL 
 
“Num sistema fechado, a pressão exercida por um fluído age igualmente em todos os pontos do 
sistema.” 
 
 
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FIGURA 8 
 
 
2.2.2 - COLUNA D’ÁGUA 
 
A unidade de pressão pode ser expressa em metros de coluna d’água (m.c.a.). Para melhor exemplificar 
este conceito, tomemos um reservatório conforme a figura 9: 
 
1 m
1 m
10 m
15 m
 
 
FIGURA 9 
 
Avaliemos a pressão exercida pela água na base do reservatório: 
 
 F 
P = ------- , onde: 
 A 
 
 
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P = pressão 
F = força 
A = área 
 
No caso, a força exercida pela água é equivalente ao seu peso próprio: 
 
Peso Específico da Água = 1000 kgf/m3 
Volume do reservatório = 10 m3 
 
Como: F = 1000 kgf/m3 * 10 m3 = 10000 kgf 
A = área da base do reservatório 
A = 100 * 100 = 10000 cm2 
 
 10000 
Portanto : P = --------- = 1 kgf/cm2 
 10000 
(aproximadamente igual a 1 bar). 
 
CONCLUSÃO: Independente da área, a pressão equivalente a uma altura de 10 metros de coluna 
d’água é 1 kgf/cm2 ou 1 bar. 
 
2.2.3 - PRESSÕES ATMOSFÉRICA, ABSOLUTA E MANOMÉTRICA 
 
A pressão atmosférica é aquela exercida pela atmosfera terrestre sobre todas as coisas existentes na 
Terra e varia de acordo com a altitude na qual os corpos se encontram. Ao nível do mar, a pressão 
atmosférica equivale a aproximadamente 1 bar. Quanto maior a altitude, menor será a pressão 
atmosférica, já que a massa de ar existente sobre os corpos será menor. 
A pressão manométrica ou relativa é a que se lê nos manômetros instalados em sistemas quaisquer. 
Quando não se encontram montados, os manômetros medem pressão zero, o que representa dizer que o 
“zero” do manômetro equivale à pressão atmosférica (no caso no nível do mar, 1 bar abs). 
 
A pressão absoluta corresponde à soma da pressão manométrica ou relativa com a pressão atmosférica 
local. A pressão absoluta zero corresponde ao “zero absoluto” ou vácuo total. Sendo assim, uma 
pressão de 3 bar abs (ou 3 bar a) corresponde a uma pressão manométrica de 2 bar (ou 2 bar g) ao 
nível do mar. 
 
As pressões absolutas abaixo de 1 bar abs são, normalmente, expressas em milibar. 
 
No caso do Brasil, onde as variações de altitude são pouco significativas (abaixo de 1000 m, em média), 
consideramos a pressão atmosférica como 1 bar abs, bastando somar este valor ao valor da pressão 
manométrica para se chegar à pressão absoluta. 
 
 
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2.3 - VOLUME ESPECÍFICO 
 
O volume específico é definido como sendo o volume ocupado por um fluido qualquer por unidade de 
massa. A unidade padrão é o m3 / kg. Veremos que o volume específico do vapor varia em função da 
pressão, tema que abordaremos no capítulo seguinte. 
 
 
CAPÍTULO 3 - VARIAÇÕES DA TEMPERATURA , CALOR, E VOLUME 
DO VAPOR EM RELAÇÃO À PRESSÃO 
 
3.1 - VARIAÇÕES DA TEMPERATURA E CALOR 
 
Voltando ao cilindro com pistão deslizante, visto anteriormente, se a água for aquecida até se transformar 
em vapor, este ocupará todo o espaço interno do cilindro, até que a pressão interna se equilibre com a 
pressão exercida sobre o pistão pelo peso (FIGURA 9). 
 
Caso haja maior produção de vapor, o pistão se movimentará para cima, devido a uma maior agitação 
molecular, sendo que a pressão interna permanecerá constante. Havendo possibilidade da introdução de 
mais água no cilindro, maior será a formação de vapor, empurrando o pistão cada vez mais para cima. 
 
Já dissemos que se um sistema de geração de vapor operar a uma pressão maior que a atmosférica,a 
temperatura de ebulição ou de saturação será superior a 100°C. Por exemplo, a uma pressão de 10 
barg , essa temperatura de saturação é de aproximadamente 183,2°C. Para atingir esta temperatura, a 
água necessita de uma maior quantidade de calor sensível. 
 
Por outro lado, a medida em que a pressão de geração aumenta, o calor latente necessário para 
converter a água em vapor é menor. À pressões elevadas, as moléculas de vapor possuem menor grau 
de liberdade e, portanto, a quantidade de energia suplementar necessária para romper as forças de 
atração molecular é menor. 
 
Consideremos uma caldeira como um recipiente fechado. O vapor, ao ser gerado dentro da caldeira, 
passa a exercer uma pressão sobre o meio, inclusive sobre a superfície da água contida nesse meio 
(lembrem-se da Lei de Pascal). Esse aumento de pressão fará com que a temperatura de saturação da 
água se torne maior, pois as moléculas necessitam de uma quantidade maior de energia para vencer a 
força de atração inter molecular. No exemplo abaixo, expomos duas condições diferentes de produção 
de vapor.
 
 
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Calor Latente
481,8 kcal
Calor Sensível
180kcal
Calor Latente
539,4 kcal
Calor Sensível
100 kcal
100 °C
100 °C
0 °C
184 °C
184 °C
0 °C
Calor Total
639,4 kcal
Calor Total
661,8 kcal
 
 
 FIGURA 10 FIGURA 11
 
A figura 10 mostra o comportamento da produção de vapor à pressão atmosférica, enquanto que a 
Figura 11 mostra essa mesma produção a uma pressão de 10 barg. Baseado nas informações obtidas 
das figuras anteriores, podemos deduzir que: 
 
I) Quando a pressão do vapor aumenta, ocorre: 
 - ligeiro aumento do calor total 
 - aumento do calor sensível 
 - diminuição do calor latente 
II) Quando a pressão do vapor diminui, ocorre: 
 - ligeira diminuição do calor total 
 - diminuição do calor sensível 
 - aumento do calor latente. 
 
3.2 - VARIAÇÕES DO VOLUME ESPECÍFICO 
 
Outra característica do vapor é a variação do volume específico em relação à pressão. 
 
Se 1 kg de água se converter em vapor, o resultado é exatamente 1 kg de vapor. Porém, o volume 
ocupado pelo vapor será muito maior que o ocupado pela mesma quantidade de água. 
 
Ao contrário do que ocorre com a água, o volume ocupado por uma determinada quantidade de vapor 
depende diretamente de sua pressão. Quanto maior a pressão do vapor, menor será o volume ocupado 
por esta massa, conforme observado no gráfico da figura 12.
 
 
 
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Gráfico da Pressão x Volume do vapor
0
0,5
1
1,5
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Pressão relativa (bar)
V
o
lu
m
e
 e
s
p
e
c
íf
ic
o
 
(m
^
3
/k
g
)
 
 
FIGURA 12 
 
O volume ocupado por 1 kg de vapor, a uma determinada pressão, é chamado de VOLUME 
ESPECÍFICO (símbolo Vg). 
Diante do exposto, podemos concluir que o ideal, num sistema de vapor, é efetuar sua geração com 
pressões elevadas ( o menor volume específico requer tubulações de menor diâmetro) e utilizá-lo a 
pressões mais baixas (maior parcela de calor latente e menor custo dos equipamentos. 
 
3.3 - TABELA DE VAPOR SATURADO 
 
Esta tabela serve para relacionar todas as propriedades até aqui descritas, resultado de ensaios 
efetuados com o vapor. 
As colunas 1 e 2 correspondem, respectivamente, às pressões manométrica e absoluta. 
A coluna 3 mostra os diferentes valores de temperatura de saturação, para as diferentes pressões 
expressas nas colunas anteriores. 
A coluna 4 traz os valores de volume específico do vapor às diferentes pressões. 
As colunas 5, 6 e 7 trazem as quantidades de calor sensível, total e latente do vapor, também às 
diferentes pressões. Vale lembrar que esses valores correspondem ao VAPOR SATURADO SECO, 
isto é, com título 100 %. 
 
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1 
15
 
1 2 3 4 5 6 7 
Pressão 
Relativa 
Pressão 
Aboluta 
Temperatura Volume 
Específico 
Calor 
Sensível 
Calor 
Total 
Calor 
Latente 
bar bar oC m3/kg kcal/kg kcal/kg kcal/kg 
 0,01 
0,015 
0,02 
6,7 
12,7 
17,2 
131,7 
89,64 
68,27 
6,7 
12,8 
17,2 
600,1 
602,8 
604,8 
593,0 
590,0 
587,4 
 0,025 
0,03 
0,04 
20,8 
23,8 
28,6 
55,28 
46,53 
35,46 
20,8 
23,8 
28,6 
606,4 
607,7 
609,8 
585,6 
583,9 
581,1 
 0,05 
0,06 
,08 
32,5 
35,8 
41,2 
28,73 
24,19 
18,45 
32,5 
35,8 
41,1 
611,5 
612,9 
615,12 
578,9 
577,1 
574,1 
 0,10 
0,12 
0,15 
45,4 
49,1 
53,6 
14,95 
12,60 
10,21 
45,4 
49,0 
53,5 
617,0 
618,5 
620,5 
571,6 
569,5 
567,0 
 0,20 
0,25 
0,30 
59,7 
64,6 
68,7 
7,795 
6,322 
5,328 
59,6 
64,5 
68,6 
623,1 
625,1 
626,8 
563,5 
560,6 
558,2 
 0,35 
0,40 
0,50 
72,2 
75,4 
80,9 
4,614 
4,069 
3,301 
72,2 
75,4 
80,8 
628,2 
629,5 
631,6 
556,0 
554,1 
550,8 
 0,60 
0,70 
0,80 
85,5 
89,5 
92,9 
2,783 
2,409 
2,125 
85,4 
89,4 
92,9 
633,4 
634,9 
636,2 
548,0 
545,5 
543,2 
 
0 
0,1 
0,90 
1,0 
1,1 
96,2 
99,1 
101,8 
1,904 
1,725 
1,578 
96,2 
99,1 
101,8 
637,4 
638,5 
639,4 
541,2 
539,4 
537,6 
0,2 
0,3 
0,4 
1,2 
1,3 
1,4 
104,2 
106,6 
108,7 
1,455 
1,350 
1,259 
104,3 
106,7 
108,9 
640,3 
641,2 
642,0 
536,0 
534,5 
533,1 
0,5 
0,6 
0,8 
1,5 
1,6 
1,8 
110,8 
112,7 
116,3 
1,180 
1,111 
0,995 
110,9 
112,9 
116,5 
642,8 
643,5 
644,7 
531,9 
530,6 
528,2 
1,0 
1,2 
1,4 
2,0 
2,2 
2,4 
119,6 
122,6 
125,5 
0,902 
0,826 
0,7616 
119,9 
123,0 
125,8 
645,8 
646,9 
648,0 
525,9 
524,0 
522,1 
1,6 
1,8 
2,0 
2,6 
2,8 
3,0 
128,1 
130,5 
132,9 
0,7066 
0,6592 
0,6166 
128,5 
131,0 
133,4 
649,1 
650,2 
650,3 
520,4 
518,7 
516,9 
2,2 
2,4 
2,6 
3,2 
3,4 
3,6 
135,1 
137,2 
139,2 
0,5817 
0,5495 
0,5208 
135,7 
137,8 
139,9 
651,0 
651,7 
652,4 
515,8 
514,3 
512,8 
2,8 
3,0 
3,5 
3,8 
4,0 
4,5 
141,1 
142,9 
147,2 
0,4951 
0,4706 
0,4224 
141,8 
143,6 
148,1 
653,1 
653,4 
654,6 
511,3 
509,8 
506,7 
4,0 
4,5 
5,0 
5,0 
5,5 
6,0 
151,1 
154,7 
158,1 
0,3816 
0,3497 
0,3213 
152,1 
155,9 
159,3 
655,8 
656,8 
657,8 
503,7 
501,2 
498,5 
5,5 
6,0 
6,5 
6,5 
7,0 
7,5 
161,2 
164,2 
167,0 
0,2987 
0,2778 
0,2609 
162,7 
165,6 
168,7 
658,6 
659,4 
660,1 
496,1 
493,8 
491,6 
7,0 
7,5 
8,0 
8,0 
8,5 
9,0 
169,6 
172,1 
174,5 
0,2448 
0,2317 
0,2189 
171,3 
174,0 
176,4 
660,8 
661,4 
662,0 
489,5 
487,5 
485,6 
8,5 
9 
10 
9,5 
10 
11 
176,8 
179,0 
183,2 
0,2085 
0,1981 
0,1808 
179,0 
181,2 
185,6 
662,5 
663,-0 
663,9 
483,7 
481,8 
478,3 
11 
12 
13 
12 
13 
14 
187,1 
190,7 
194,1 
0,1664 
0,1541 
0,1435 
189,7 
193,5 
197,1 
664,7 
665,4 
666,0 
475,0 
471,9 
468,9 
14 
15 
16 
15 
16 
17 
197,4 
200,4 
203,4 
0,1343 
0,1262 
0,1190 
200,6 
203,9 
207,1 
666,6 
667,1 
667,5 
466,0 
463,2 
460,4 
1718 
19 
18 
19 
20 
206,1 
208,8 
211,4 
0,1126 
0,1068 
0,1016 
210,1 
213,0 
215,8 
667,9 
668,2 
668,5 
457,8 
455,2 
452,7 
21 
23 
25 
22 
24 
26 
216,2 
220,8 
225,0 
0,0925 
0,0849 
0,0785 
221,2 
226,1 
230,8 
668,9 
669,1 
669,3 
447,7 
443,2 
438,7 
27 
29 
31 
28 
30 
32 
229,0 
232,8 
236,3 
0,0729 
0,06802 
0,06375 
235,2 
239,5 
243,6 
669,6 
669,7 
669,7 
434,4 
430,2 
426,1 
33 
35 
37 
34 
36 
38 
239,8 
243,0 
246,2 
0,05995 
0,05658 
0,05353 
247,5 
251,2 
254,8 
669,6 
669,5 
669,3 
422,1 
418,3 
414,5 
39 
41 
43 
40 
42 
44 
249,2 
252,1 
254,9 
0,05078 
0,04828 
0,04601 
258,2 
261,6 
264,9 
669,0 
668,8 
668,4 
410,8 
407,2 
403,5 
45 
47 
49 
46 
48 
50 
257,6 
260,2 
262,7 
0,04393 
0,04201 
0,04024 
268,0 
271,2 
274,2 
668,0 
667,7 
667,3 
400,0 
396,5 
393,1 
54 
59 
64 
55 
60 
65 
268,7 
274,3 
279,5 
0,03636 
0,03310 
0,03033 
281,4 
288,4 
294,8 
666,2 
665,0 
663,6 
384,8 
376,6 
368,8 
69 
74 
79 
70 
75 
80 
284,5 
289,2 
293,6 
0,02795 
0,02587 
0,02404 
300,9 
307,0 
312,6 
662,1 
660,5 
658,9 
361,2 
353,5 
346,3 
84 
89 
94 
85 
90 
95 
297,9 
301,9 
305,8 
0,02241 
0,02096 
0,01964 
318,2 
323,6 
328,8 
657,0 
655,1 
653,2 
338,8 
331,5 
324,4 
99 
109 
119 
100 
110 
120 
309,5 
316,6 
323,2 
0,01845 
0,01637 
0,01462 
334,0 
344,0 
353,9 
651,1 
646,7 
641,9 
317,1 
302,7 
288,0 
129 
139 
149 
130 
140 
150 
329,3 
335,1 
340,6 
0,01312 
0,01181 
0,01065 
363,0 
372,4 
381,7 
636,6 
631,0 
624,9 
273,6 
258,6 
243,2 
159 
179 
199 
160 
180 
200 
345,7 
355,3 
364,1 
0,00962 
0,00781 
0,00620 
390,8 
410,2 
431,5 
618,3 
602,5 
582,3 
227,5 
192,3 
150,8 
 
 
 
 
CAPÍTULO 4 - TIPOS DE VAPOR 
 
4.1 - VAPOR SATURADO 
 
Recordando o processo de produção do vapor, atingida a temperatura de saturação, a água passa 
 
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a se transformar em vapor, mantendo sua temperatura constante. Quanto maior a quantidade de calor 
latente absorvida pela mistura, maior será a quantidade de vapor e, consequentemente, menor será a 
quantidade de água. Durante essa fase, a mistura é chamada de VAPOR SATURADO ÚMIDO, pois, 
junto com o vapor, ainda existe uma parcela de água presente. 
 
No instante em que houver absorção de todo o calor latente, toda a água presente estará transformada 
em vapor, isto é, o vapor estará totalmente isento da presença de água. Neste estágio, o vapor é 
chamado de VAPOR SATURADO SECO. 
 
Na prática, o vapor utilizado nas indústrias arrastam consigo gotículas de água, não podendo ser 
classificado de vapor saturado seco. Porém, o desejável é que o vapor utilizado em processos de 
aquecimento seja o mais seco possível, isto é, com maior parcela possível de calor latente. 
 
Chamamos de QUALIDADE ou TÍTULO DO VAPOR (símbolo X) ao percentual de vapor seco 
existente numa mistura água + vapor. Este valor incide diretamente sobre a quantidade de calor latente 
existente no vapor. 
 
Como exemplo, se o vapor estiver a 7 bar de pressão com um título de 95 %, a quantidade de calor 
contido por kg de vapor será: 
 
CT = CS + CL * X 
CT = 172,5 + (489,6 * 0,95) 
CT = 637,6 kcal/kg 
 
Este valor representa uma redução de 24,5 kcal/kg em relação ao calor total do vapor a 7 
bar, encontrado nas Tabelas de Vapor Saturado. 
 
4.2 - VAPOR SUPERAQUECIDO 
 
Se, mesmo após toda a água ter se transformado em vapor, o sistema continuar a receber calor, voltará 
a ocorrer o aumento de temperatura. Nesse estágio, teremos somente vapor (totalmente isento de água), 
porém à valores de temperatura acima da temperatura de saturação. O vapor, nessas condições, é 
chamado de VAPOR SUPERAQUECIDO. 
O vapor saturado se condensa rapidamente quando em contato com superfícies frias, isto é, cede seu 
calor latente de forma rápida. Por outro lado, o vapor superaquecido, nas mesmas condições, cede, 
primeiramente, parte de seu calor sensível, fazendo diminuir sua temperatura. A condensação só 
ocorrerá quando sua temperatura atingir o valor da temperatura de saturação. O fluxo de energia, neste 
caso, é menor do que o alcançado com o vapor saturado. 
 
A diferença entre a temperatura de saturação e a temperatura em que se encontra o vapor 
superaquecido, para uma determinada pressão, é chamado de GRAU DE SUPERAQUECIMENTO. 
 
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Como exemplo, se o vapor estiver submetido a uma pressão de 10 bar e temperatura de 220°C, o grau 
de superaquecimento será: 
 
Pressão = 10 barg 
Temperatura de saturação = 183,2°C 
Temperatura do vapor = 220°C 
Grau de superaquecimento = 220 - 183,2 = 36,8°C 
 
4.3 - UTILIZAÇÃO DO VAPOR SATURADO E SUPERAQUECIDO 
 
O vapor saturado é utilizado em processos de aquecimento, pois, o objetivo é aproveitar a energia 
térmica (calor latente / sensível / total) do mesmo. Além disso, sua geração é muito menos onerosa que 
a de vapor superaquecido. 
 
O vapor superaquecido é utilizado para movimentação de máquinas (turbinas, bombas, etc.), onde se 
deseja aproveitar a potência mecânica. Nesse caso, o vapor deve estar totalmente isento de gotículas 
que podem causar erosão nas aletas das turbinas. 
 
 
 
 
CAPÍTULO 5 - CONDENSAÇÃO E RESISTÊNCIAS À TRANSFERÊNCIA 
DE CALOR 
 
5.1 - ALAGAMENTO 
 
O vapor, ao manter contato com as superfícies das tubulações de distribuição, passa a ceder parte de 
seu calor latente, isto é, passa por um processo de condensação, em função do diferencial de 
temperatura existente. Esse processo é exatamente o inverso do que ocorre na caldeira. Observemos o 
que ocorre com o vapor quando utilizado num processo de aquecimento: 
 
 
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 FIGURA 13 FIGURA 14 
 
A figura 13 mostra um recipiente contendo um determinado produto que se deseja aquecer através de 
uma serpentina. O vapor, ao circular pela serpentina, cede seu calor latente ao produto. O condensado 
formado proveniente dessa troca térmica flui para a parte inferior da serpentina, devendo ser drenado. 
Se o vapor se condensa numa velocidade superior à da drenagem, ou se a vazão de vapor na entrada da 
serpentina for maior que a vazão de descarga, haverá acúmulo de condensado, conforme mostra a figura 
14. Esse efeito é chamado de ALAGAMENTO. Esse condensado, à princípio, se encontra à mesma 
temperatura do vapor, o que não representa dizer que esteja com a mesma quantidade de calor. Por 
esse motivo, a presença de condensado reduz sensivelmente a eficiência de troca térmica da serpentina, 
pois, o condensado, ao ceder calor, assume temperaturas cada vez menores, fazendo diminuir a 
temperatura das superfícies de troca e reduzindo o fluxo de calor. 
 
Dependendo do processo, existe a possibilidade do aproveitamento do calor cedido pelo condensado 
(calor sensível). Porém, na grande maioria dos casos, é desejável que a eficiência da troca térmica seja a 
melhor possível, fato este só conseguidocom o calor latente cedido pelo vapor. 
 
A área externa da serpentina que mantém contato com o produto é chamada de SUPERFÍCIE DE 
AQUECIMENTO. Para que tenhamos a melhor eficiência do sistema, é desejável que toda essa área 
seja efetivamente utilizada para a transferência do calor. Caso parte da serpentina esteja preenchida com 
condensado, fica claro que essa transferência não se dará da forma esperada. A área disponível para 
transferência de calor é um dos três fatores com o qual controlamos a quantidade de calor transferida do 
vapor ao produto. 
 
Outro fator de influência na transferência de calor é o diferencial de temperatura entre o vapor e o 
produto a ser aquecido. O terceiro fator é o coeficiente de transferência de calor, próprio dos materiais e 
das condições em que se encontram. A resistência à transferência de calor está intimamente ligada com 
as diferentes películas existentes entre o vapor e o produto. 
 
 
5.2 - RESISTÊNCIAS À TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
 
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As figuras 13 e 14 mostram o vapor e o condensado em contato com a superfície de aquecimento da 
serpentina. Pode parecer que o único obstáculo que impede a transferência de calor do vapor ao 
produto é a superfície metálica da serpentina. Na prática, o que ocorre é demonstrado na figura 15.
 
C
am
ad
a 
de
 A
r
 V
ap
or
 
C
am
ad
a 
de
 c
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ns
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C
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ad
a 
de
 in
cr
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tr
aç
ão
Parede de Metal
C
am
ad
a 
de
 in
cr
us
tr
aç
ão
Água 
estagnada
Á
gu
a 
a 
se
r 
aq
ue
ci
da
 
 
 
FIGURA 15 
 
Películas de ar, água e óxidos se agregam às paredes metálicas e atuam como barreiras à transferência 
de calor. Na parede em contato com o produto forma-se uma película de produto estagnado, além de 
incrustações formadas pelo próprio produto e óxidos. Haverá uma significativa redução do fluxo de calor 
em função da presença de tais películas. A limpeza regular dessas paredes é a melhor solução para a 
eliminação dos óxidos e incrustações. Já a utilização de agitadores ou misturadores garantem a 
eliminação de produto estagnado. 
 
Na parede em contato com o vapor, pode-se melhorar a transmissão de calor mantendo-se os tubos 
limpos e livres de incrustações e óxidos. Um sistema eficiente de tratamento da água da caldeira também 
pode minimizar essas ocorrências. Porém, as películas de ar e condensado presentes são as mais 
prejudiciais para uma eficiente troca térmica. A condensação, de imediato, forma uma película que, à 
medida em que tem sua espessura aumentada, passa a se espalhar pela superfície interna da serpentina, 
diminuindo a área de troca. Uma película de água de 0,25 mm de espessura oferece a mesma resistência 
à transferência de calor que uma parede de ferro de 17 mm ou uma de cobre de 120 mm. Sobre esses 
dados, percebemos o quanto é importante a utilização do vapor o mais seco possível e dos 
equipamentos possuirem sistemas de eliminação de condensado eficientes. 
 
Já a película de ar tem um efeito ainda mais drástico contra a transferência de calor que a água. Por esse 
motivo os materiais isolantes mais confiáveis e efetivos são constituídos por uma massa de células de ar 
diminutas reunidas mediante fibras não condutoras de calor (lã de vidro, lã de rocha, sílica, etc.). Dados 
obtidos em laboratório nos garante que uma película de ar de 1 mm de espessura pode oferecer a 
mesma resistência ao fluxo de calor que uma película de 25 mm de água, uma de ferro de 1500 mm ou 
de cobre de 12000 mm. Por isso, se torna muito importante a eliminação de ar dos sistemas de vapor, 
tema que abordaremos mais adiante. 
 
 
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CAPÍTULO 6 - PURGADORES 
 
6.1 - ELIMINAÇÃO DO CONDENSADO 
 
Imaginemos o que ocorre no momento em que o vapor entra no sistema desde a caldeira e encontra as 
superfícies das tubulações de distribuição e os equipamentos frios. Haverá um diferencial de temperatura 
elevado entre o vapor e as paredes metálicas, acarretando uma grande velocidade na transferência de 
calor. Nesta condição, o consumo de vapor será alto, pois, a condensação se dará de forma muito 
rápida. 
 
À medida em que o diferencial de temperatura vai diminuindo, menor será a quantidade de condensado 
formada, sendo também menor o consumo de vapor. No momento em que as temperaturas do vapor e 
das superfícies metálicas se equilibrarem, a taxa de condensação será mínima e o consumo de vapor se 
manterá estável. Os dois valores extremos de quantidade de condensado formado são chamados de 
CARGA DE PARTIDA e CARGA DE TRABALHO, respectivamente. 
 
Foi visto anteriormente a necessidade de se eliminar o condensado dos sistemas com o intuito de agilizar 
os tempos de aquecimento. Supondo um equipamento conforme a figura 16, se colocarmos um furo em 
sua parte inferior, todo o condensado será eliminado
 
Vapor
Condensado
 
 
 
FIGURA 16 
 
Porém, além do condensado, também haverá descarga de vapor. Se o objetivo é aproveitar toda a 
energia do vapor no processo, temos que pensar em algo que possa descarregar o condensado sem 
perder vapor. Vejamos alguns métodos: 
 
VÁLVULAS OPERADAS MANUALMENTE: Uma maneira de se tentar controlar a drenagem do 
condensado seria instalar uma válvula operada manualmente, podendo ser do tipo globo, esfera, gaveta 
 
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ou outro qualquer. Quando aberta, a válvula permite a drenagem do condensado, sendo fechada quando 
da chegada do vapor. Porém, se houver qualquer variação na vazão do condensado, torna-se difícil 
controlar essa drenagem. O ideal é que a válvula se ajuste à velocidade de formação do condensado, 
evitando-se que haja perda de vapor ou alagamento. Mas, como garantir isso através de operação 
manual ? 
 
VÁLVULAS AUTOMÁTICAS: Somente através da aplicação de válvulas automáticas conseguimos 
garantir a descarga do condensado sem perda de vapor. Isso porque essas válvulas reagem, abrindo ou 
fechando, em função da presença de condensado. 
Válvulas assim são chamadas de PURGADORES e sua função é drenar condensado sem perder vapor. 
Existem vários tipos de purgadores, cada qual com suas características próprias de funcionamento, que 
definem sua aplicação ideal. Se as condições de operação de todos os pontos de aplicação fossem as 
mesmas, teríamos um único tipo de purgador para atendê-las. Porém, na prática, isso não ocorre. 
Portanto, NÃO EXISTE UM PURGADOR UNIVERSAL, que se aplique em qualquer condição de 
processo. 
 
Para selecionarmos corretamente um purgador, devemos conhecer os vários grupos existentes e 
observar as vantagens que podemos obter em cada um deles. No momento atual, onde os custos 
operacionais passaram a representar importância significativa, torna-se fundamental termos o sistema 
funcionando com a máxima eficiência, que está diretamente ligada à forma de como o condensado está 
sendo drenado. Uma drenagem mal dimensionada ou projetada pode acarretar sérios problemas, com 
baixa produtividade do sistema, sem falar nos riscos operacionais. 
 
Além do condensado, temos que levar em consideração também o efeito nocivo do ar em sistemas de 
vapor. Nem todos os purgadores possuem características de eliminadores de ar. Por isso,durante 
nossos estudos estaremos abordando tanto os aspectos relativos ao condensado quanto do ar. 
 
6.2 - TIPOS DE PURGADORES 
 
Os tipos de purgadores diferenciam-se basicamente pelas várias formas de acionamento, sendo assim 
divididos: 
 
PURGADORES TERMOSTÁTICOS: Este tipo identifica e diferencia vapor e condensado através da 
diferença de temperatura, sensibilizado por um elemento termostático. Para ser eliminado, o condensado 
deve atingir uma temperatura abaixo da temperatura de saturação. Os purgadores termostáticos podem 
ser: 
 
- de pressão balanceada 
- de expansão líquida 
- bimetálicos 
 
 
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PURGADORES MECÂNICOS: Operam em função da diferença de densidade entre vapor e 
condensado. Essa diferença faz atuar um elemento que se movimenta num determinado sentido, atuando 
sobre o orifício de descarga. Podem ser: 
 
- de bóia livre 
- de bóia e alavanca 
- de balde aberto 
- de balde invertido 
 
PURGADORES TERMODINÂMICOS: A abertura se dá pela diferença de velocidade entre vapor e 
condensado. Essa ação ocorre num disco que bloqueia a passagem com a alta velocidade do 
reevaporado e abre com a baixa velocidade do condensado. 
 
OUTROS TIPOS: São aqueles que não se classificam em nenhuma das categorias anteriores. Podem 
ser: 
 
- tipo labirinto 
- tipo impulso 
 
 
6.3 - PURGADORES TERMOSTÁTICOS DE PRESSÃO BALANCEADA 
 
A figura 17 mostra um purgador termostático de pressão balanceada:
 
 
 
 
FIGURA 17 
PURGADOR TERMOSTÁTICO DE PRESSÃO BALANCEADA 
 
O elemento termostático é uma cápsula preenchida com uma mistura à base de álcool, que sofre a ação 
de expansão ou retração em função da temperatura. Na extremidade da cápsula localiza-se a esfera , 
 
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que age sobre o orifício. O elemento é fixo em sua parte superior, fazendo com que haja livre movimento 
da esfera no sentido vertical. 
 
No início do processo, o vapor circula pelo sistema empurrando o ar presente, sendo este imediatamente 
eliminado pelo purgador. O condensado frio que vem em seguida também é descarregado. O 
condensado quente que vem à seguir faz com que haja absorção de calor pelo elemento, que será 
transmitido para a mistura alcoólica. Pelo fato desta possuir ponto de ebulição abaixo da temperatura de 
ebulição da água, a mistura entrará em ebulição antes da chegada do vapor, aumentando a pressão 
interna do elemento, sendo esta maior que a pressão existente no corpo do purgador. Nesse instante, 
ocorrerá a expansão do elemento, fazendo com que a esfera se assente sobre o orifício, não permitindo 
perdas de vapor. 
 
À medida que o condensado contido no corpo se resfria, haverá perda de calor na mistura alcoólica, 
provocando sua condensação e a diminuição da pressão interna. Ocorre, então, a retração do elemento, 
fazendo a esfera se afastar do orifício, promovendo a abertura do purgador e a conseqüente descarga 
do condensado. 
 
A operação deste purgador não é afetada pela pressão do vapor. A atuação do elemento se dá em 
função da diferença entre as pressões interna e externa do elemento, resultantes da diferença entre as 
temperaturas do vapor e do condensado. Já vimos que a temperatura do vapor aumenta com a pressão, 
sendo que o elemento termostático se ajusta automaticamente a essas variações. Quanto maior a pressão 
do vapor, maior é a pressão interna do elemento que provoca o fechamento do purgador, desde que 
respeitados os limites admissíveis de trabalho. 
 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS 
 
- Possuem grandes capacidades de descarga comparados com seu tamanho 
- São excelentes eliminadores de ar 
- Ajustam-se automaticamente às variações de pressão do sistema 
- São de fácil manutenção, não sendo necessária a desmontagem do purgador da linha para troca 
 dos internos 
- Podem sofrer avarias por golpes de ariete 
- Podem sofrer ataque pela presença de condensado corrosivo, a não ser que o elemento seja de 
 aço inox 
- Não atendem as condições de operação com vapor superaquecido 
- Descarregam o condensado abaixo da temperatura do vapor, podendo causar alagamentos. 
 Portanto, não são recomendados em processos onde se deseja descarregar o condensado assim 
 que haja sua formação. 
 
ELEMENTO TERMOSTÁTICO: Sem dúvida, é no elemento termostático que reside o fator de 
durabilidade e eficiência de um purgador de pressão balanceada. O desenvolvimento de elementos cada 
vez mais resistentes é sempre motivo de preocupação dos projetistas. Os elementos blindados de aço 
 
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inox são os que oferecem as melhores condições de operação, sendo resistentes a golpes de ariete e à 
corrosão. A figura 18 mostra um elemento termostático típico em corte, nas posições fechada e aberta: 
 
 
 
 
 
FIGURA 18 
ELEMENTO TERMOSTÁTICO BLINDADO DE AÇO INOX 
 
6.4 - PURGADORES TERMOSTÁTICOS DE EXPANSÃO LÍQUIDA 
 
O modelo mais comum é representado na figura 19. Opera pela expansão e retração de um termostato 
contendo um líquido que responde às variações de temperatura entre vapor e condensado. 
 
 
 
FIGURA 19 
PURGADOR TERMOSTÁTICO DE EXPANSÃO LÍQUIDA 
 
Na ausência do vapor, o ar e o condensado fluem livremente pelo orifício da sede. O elemento 
termostático contém óleo que está em contato com um pistão de movimento livre, constituído de uma 
haste central contendo, numa das extremidades, o obturador. Havendo aumento na temperatura do 
condensado, o calor é transmitido ao óleo, ocasionando sua expansão, fazendo atuar o pistão, que 
empurra o obturador contra o assento da sede. Essa atuação se dá de forma gradual, reduzindo o fluxo 
de condensado até que ocorra o fechamento total do purgador, sem que haja perdas de vapor. 
Se a formação de condensado ocorrer a uma velocidade constante, o pistão permanecerá numa posição 
fixa, permitindo o fluxo livre do condensado. Uma maior quantidade de condensado acarreta numa 
diminuição da temperatura do óleo, fazendo com que o pistão se retraia, permitindo uma abertura maior 
entre o obturador e a sede. Já uma menor quantidade de condensado faz ocorrer o contrário, uma vez 
que a temperatura do óleo aumentará devido à aproximação do vapor. 
 
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Esses purgadores admitem ajustes na temperatura de descarga do condensado, através do aperto ou 
alívio da canopla. Normalmente, o ajuste dessa temperatura é de, no máximo, 100°C. 
 
 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS 
 
- Permitem ajustes para descarregar condensado a baixas temperaturas (aproveitamento do 
 calor sensível) 
- São excelentes eliminadores de ar 
- São muito resistentes a golpes de ariete e a vibrações 
- Não absorvem grandes variações de pressão, em função de sua forma construtiva 
- Possuem baixa resistência quando da presença de condensado corrosivo 
- Descarregam condensado a temperaturas abaixo de 100°C, possibilitando alagamentos. Não 
 devem ser aplicados em drenagem de sistemas onde se requeira eliminação imediata docondensado. 
 
6.5 - PURGADORES TERMOSTÁTICOS BIMETÁLICOS 
 
Neste tipo, o movimento de abertura e fechamento é obtido pela deformação de uma lâmina composta 
de dois metais que, quando aquecidas, sofrem dilatação em proporções diferentes. A figura 20 mostra a 
deformação de duas placas metálicas de materiais diferentes, quando submetidas 
a um aquecimento: 
Frio
Quente
 
FIGURA 20 
 
A figura 21 mostra um purgador que utiliza uma única placa bimetálica, sendo que uma das extremidades 
encontra-se fixa e a outra contém o obturador: 
 
 
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FIGURA 21 
Ar e condensado fluem livremente no início do processo, até que este atinja temperaturas próximas do 
vapor. Neste momento, a placa bimetálica se curvará para baixo, levando o obturador contra o orifício 
da sede, bloqueando o fluxo. A abertura só voltará a ocorrer assim que o condensado contido no corpo 
perca calor de forma suficiente, fazendo a placa bimetálica voltar à sua posição inicial. 
 
A deformação da placa se dá a uma temperatura fixa, independente das condições de pressão e 
temperatura do vapor. Por outro lado, uma vez fechado, a pressão do vapor exerce uma força sobre o 
obturador à favor do sentido de fechamento, tornando sua abertura dificultosa. Portanto, para que haja 
abertura do purgador, o condensado deverá se resfriar consideravelmente. Além disso, a força exercida 
pelo elemento bimetálico é muito pequena, necessitando, portanto, de uma quantidade maior de placas, 
implicando numa lentidão na reação diante das variações de temperatura. 
 
Uma forma de melhorar ainda mais o projeto deste modelo é a utilização de lâminas bimetálicas na forma 
apresentada na figura 22: 
 
 
FIGURA 22 
LÂMINA BIMETÁLICA CRUZADA 
 
A disposição das lâminas é feita de duas em duas, conforme mostra a figura 23: 
 
 
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Lâminas 
bimetálicas
 
 
FIGURA 23 
 
Os braços possuem diferentes dimensões, que entram em ação em seqüência e produzindo uma força de 
fechamento que vai aumentando a medida em que a temperatura aumenta, atuando de forma gradual, de 
acordo com as variações de pressão e temperatura, conforme mostra o gráfico da figura 24: 
X + Y + Z
X + Y 
X
Pressão do vapor
T
em
pe
ra
tu
ra
 d
o 
va
po
r
Curva de saturação 
do vapor
 
 
FIGURA 24 
 
Mesmo que não ocorra um acompanhamento fiel da curva de saturação, a utilização de elementos 
bimetálicos desse tipo nos permite uma aproximação considerável desta curva. 
 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS 
 
- Possuem grandes capacidades de descarga comparados com seu tamanho. 
- São excelentes eliminadores de ar 
- São muito resistentes a golpes de ariete. 
- Podem ser projetados para resistir a ação de condensado corrosivo 
- Podem trabalhar em altas pressões e com vapor superaquecido 
- O obturador localizado na saída serve como retenção ao fluxo inverso 
- São de fácil manutenção 
- Não respondem rapidamente às variações de pressão 
 
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- Descarregam o condensado abaixo da temperatura de saturação, não sendo viável sua instalação 
 em sistemas onde se necessita uma rápida drenagem do condensado. 
 
6.6 - PURGADORES MECÂNICOS DE BÓIA 
A figura 25 mostra um purgador de bóia e alavanca: 
 
 
 
FIGURA 25 
PURGADOR DE BÓIA COM ELIMINADOR DE AR 
 
O condensado chega ao corpo do purgador através do orifício e, à medida que o nível da água vai 
aumentando, a bóia se eleva. Como a alavanca interliga a bóia ao obturador, essa elevação desloca o 
obturador, afastando-o da sede, permitindo o fluxo de condensado. Percebe-se que, ao variar o nível da 
água, irá variar a abertura, permitindo a drenagem do condensado de forma contínua, independente das 
condições de vazão do processo. Na ausência do condensado, a bóia voltará à posição inferior e o 
obturador se assentará contra a sede, bloqueando o fluxo. 
 
Esses purgadores são dotados de um elemento eliminador de ar, idêntico ao elemento termostático de 
um purgador de pressão balanceada. Na presença do ar, com o purgador frio, o elemento encontra-se 
retraído, permitindo o fluxo pelo orifício. Com a chegada do condensado quente, o elemento se 
expande, levando a esfera contra o orifício, bloqueando a passagem. 
 
Outro dispositivo que pode ser incorporado aos purgadores de bóia e alavanca é uma válvula tipo 
agulha, conforme mostrado na figura 26: 
 
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FIGURA 26 
ELEMENTO ELIMINADOR DE VAPOR PRESO (SLR) 
 
Essa válvula funciona como eliminador de vapor preso, fato que ocorre em alguns processos, os quais 
estudaremos posteriormente. Fica claro que, se houver presença de vapor no corpo do purgador, o 
mesmo ficará bloqueado. 
 
Os modelos apresentados até aqui são de sede simples, isto é, possuem um único orifício de descarga. 
Existem, porém, os purgadores de bóia e alavanca com sede dupla, conforme mostra a figura 27, 
específicos para atender grandes vazões de condensado: 
 
 
 
 
FIGURA 27 
PURGADOR DE BÓIA COM SEDE DUPLA 
 
 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS 
 
- Proporcionam a descarga contínua do condensado na mesma temperatura do vapor, sendo ideais 
para aplicações onde haja a necessidade da imediata eliminação do condensado. 
 
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- São os únicos que possibilitam a eliminação do vapor preso, desde que dotados da válvula tipo 
SLR, visto anteriormente 
- São bons eliminadores de ar, desde que providos com elemento próprio. Absorvem muito bem 
quaisquer variações de pressão e / ou vazão 
- Podem sofrer danos por golpes de ariete e por condensado corrosivo 
 
6.7 - PURGADORES MECÂNICOS DE BALDE INVERTIDO 
 
Os purgadores de balde invertido operam em função da força proporcionada pelo vapor que, ao entrar 
no balde, o faz flutuar sobre o condensado presente. A figura 28 mostra um modelo típico: 
 
 
 
FIGURA 28 
PURGADOR MECÂNICO DE BALDE INVERTIDO 
 
No início do processo, o balde encontra-se na posição inferior, mantendo o orifício da sede aberto. O ar 
é descarregado, passando pelo orifício do balde e fluindo pelo orifício da sede. O condensado entra 
pelo orifício, fazendo aumentar o nível de água, tanto no interior como na parte externa do balde. Este 
permanece na posição inferior, mantendo a sede aberta, permitindo o fluxo de condensado na descarga. 
Quando chega o vapor, este eleva o balde, fazendo-o flutuar, fechando a sede através do obturador 
incorporado a um sistema de alavanca. O vapor contido no balde flui lentamente pelo orifício, ao mesmo 
tempo que vai perdendo sua parcela de calor latente, vindo a se condensar. Se o vapor continuar 
chegando, o purgador permanecerá fechado. Caso chegue condensado em grande volume, o balde não 
poderá continuar flutuando, voltando à posição inferior,abrindo a sede e permitindo a descarga. 
 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: 
 
- Atendem altas pressões 
- São muito resistentes a golpes de ariete e a condensado corrosivo 
- Eliminam o ar de forma lenta 
- Necessitam de um selo d’água para operar 
 
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- Necessitam de válvula de retenção na entrada para se evitar a perda do selo d’água, em função 
de eventuais variações de pressão 
 
6.8 - PURGADORES TERMODINÂMICOS 
 
São purgadores de construção extremamente simples. A figura 29 mostra um modelo típico: 
 
 
 
FIGURA 29 
PURGADOR TERMODINÂMICO 
 
O purgador se divide em três partes básicas, sendo elas: CORPO, TAMPA e DISCO, sendo esta 
última sua única parte móvel. O assento do disco sobre a sede se dá através dos ressaltos formados pelo 
canal localizado na cabeça do corpo do purgador. As faces de assentamento e o disco são planos, para 
garantir o perfeito fechamento do purgador, isolando os orifícios de entrada e saída. 
 
No início do processo, ar e condensado frio alcançam o purgador passando pelo orifício. O disco se 
desloca para cima até apoiar-se no ressalto localizado na tampa, permitindo o fluxo pelos orifícios de 
saída, conforme mostra a figura 29. A temperatura do condensado vai aumentando gradualmente e, ao 
ser descarregado, possibilita a formação de uma determinada quantidade de vapor flash. Essa mistura 
(condensado + vapor flash) continua a fluir pela parte inferior do disco. 
 
Porém, o vapor ocupa um volume muito maior que o condensado, fazendo aumentar a velocidade de 
saída em função do aumento da temperatura do condensado. O aumento da velocidade acarreta numa 
diminuição da pressão estática abaixo do disco, fazendo-o descer, se aproximando dos ressaltos e 
permitindo a passagem de uma parcela de vapor flash pela lateral do disco até a câmara de controle, 
conforme mostra a figura 30: 
 
 
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FIGURA 30 
 
O vapor flash passa a exercer uma pressão estática sobre toda a superfície do disco, sendo esta 
pressão suficiente para vencer a pressão exercida pelo fluído na entrada. Nesse momento, o disco se 
apoia definitivamente sobre os assentos, não permitindo o fluxo na descarga, conforme mostra a figura 
31: 
 
 
FIGURA 31 
 
O disco permanece fechado até que ocorra a condensação do vapor flash contido na câmara de 
controle, devido à transferência de calor para a atmosfera e para o próprio corpo do purgador. Essa 
condensação faz diminuir a pressão exercida sobre a parte superior do disco, fazendo com que a 
pressão exercida pelo condensado retido na entrada possa vencê-la, elevando o disco e permitindo a 
abertura do purgador. Não há riscos de perdas de vapor, pois, o tempo necessário para que o vapor 
flash se condense na câmara de controle é suficiente para garantir a chegada do condensado ao purgador 
antes da abertura. 
 
Os purgadores termodinâmicos podem ser de fluxo simples (um único orifício de saída) ou distribuído 
(até três orifícios de saída). A vantagem deste último é a ocorrência de um fluxo simétrico na descarga, 
evitando-se o desgaste desigual das superfícies de assentamento. Por sua vez, o disco possui em uma 
das faces uma ou mais ranhuras, que servem para romper as linhas de fluxo para as bordas do disco, 
retardando seu fechamento até que o condensado atinja uma temperatura bem próxima da do vapor. Sua 
montagem deve ser feita com essas ranhuras voltadas contra a superfície de assentamento. 
 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: 
 
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- Não necessitam de ajustes em função das variações de pressão 
- São muito compactos e possuem grandes capacidades de descarga em comparação ao seu 
tamanho 
- Admitem altas pressões 
- Não sofrem danos por golpes de ariete 
- São altamente resistentes a condensado corrosivo 
- São de fácil manutenção 
- Podem operar em qualquer posição (preferencialmente na horizontal, em função do desgaste do 
disco) 
- Não admitem contrapressões ou pressões diferenciais baixas 
- Eliminam o ar, desde que a pressão no início do processo se eleve lentamente 
- Caso seja instalado em ambientes expostos à atmosfera, é imprescindível a montagem de uma 
proteção sobre a tampa (chamada ISOTUB) para evitar que ocorra uma rápida condensação do 
vapor flash contido na câmara de controle. Isso faz com que o purgador promova aberturas e 
fechamentos em curtos espaços de tempo, causando perda de vapor e desgaste prematuro. 
- Descarregam o condensado de forma intermitente 
- Não atendem bem grandes variações de pressão e vazão de condensado 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 7 - A CORRETA DRENAGEM DO CONDENSADO 
 
7.1 - SELEÇÃO DE PURGADORES 
 
A correta aplicação do vapor está diretamente relacionada com a escolha adequada do purgador. Como 
já observamos anteriormente, não existe um purgador que atenda a todas as condições existentes nos 
diferentes processos. Para isso, algumas perguntas devem ser respondidas, sendo elas: 
 
- O condensado deve ser descarregado assim que se forma ou o equipamento admite alagamentos ? 
 
- Existe retorno de condensado ? A que nível se encontra ? Existe contrapressão nos 
purgadores ? 
 
- A linha está sujeita a golpes de ariete ? Qual o nível de incidência ? 
 
- Há vibrações ou movimentos excessivos no equipamento ? 
 
 
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- Há presença de condensado corrosivo? 
 
- O purgador está sujeito á ação de intempéries ? 
 
- Há muita incidência de ar no sistema? 
 
- Há possibilidade de ocorrência de vapor preso ? 
 
Nas próximas unidades, estaremos informando de forma minuciosa todas as alternativas possíveis que 
respondam e solucionem os questionamentos levantados. 
 
7.2 - DRENAGEM DO CONDENSADO NO INSTANTE DA FORMAÇÃO 
 
Na maioria dos equipamentos aquecidos com vapor, é imprescindível que o condensado seja 
descarregado no momento em que se forma, pois é através da condensação do vapor que se obtém a 
maior parcela de calor transferido para o processo. A ocorrência de alagamentos, além da queda de 
eficiência, podem causar golpes de ariete destrutivos nos equipamentos, principalmente se o aquecimento 
se der por serpentina, além do surgimento de pontos de corrosão nas superfícies de troca. 
 
Os purgadores mecânicos de bóia são os que melhor atendem essa exigência, pela sua forma de 
operação (descarregam o condensado à mesma temperatura do vapor, em função da diferença de 
densidade). 
 
Todos os purgadores termostáticos descarregam o condensado a uma temperatura abaixo da do vapor, 
produzindo alagamentos. Portanto, purgadores desse tipo somente devem ser aplicados em 
equipamentos onde se deseja aproveitar parte do calor sensível do condensado (por exemplo, balcões 
térmicos, pequenos tanques de aquecimento de água, etc.). 
 
Os purgadores termodinâmicos também drenam o condensado à temperatura do vapor, porém, por suas 
características de drenagem, não admitem grandes variações de vazão, devendo ser aplicados em 
sistemas comtaxas de condensação constantes. 
 
 
7.3 - EFEITOS DA CONTRAPRESSÃO 
 
A capacidade de descarga de um purgador está associada a dois fatores: diâmetro do orifício da sede e 
pressão diferencial, ou a diferença entre as pressões de entrada e saída do purgador. Fica claro que, se 
o purgador descarrega para a atmosfera, a pressão diferencial corresponderá à pressão de entrada. 
 
 
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Porém, em sistemas onde haja retorno de condensado, o tanque de água de alimentação, para onde esse 
condensado é levado, normalmente encontra-se num nível superior ao do purgador, conforme mostra a 
figura 32: 
 ALTURA
 25 m
TANQUE DE
ÁGUA DA
CALDEIRA
EQUIPAMENTO
P = 2 bar
 
 
FIGURA 32 
 
A altura a ser vencida pelo condensado representa uma contrapressão e equivale à pressão de saída do 
purgador. Sua definição numérica segue o conceito da coluna d’água: cada 10 metros de altura equivale 
a uma contrapressão de 1 bar. Como exemplo, o condensado descarregado a partir de uma pressão de 
2 bar pode atingir uma altura máxima de 20 metros. 
 
Os purgadores termodinâmicos, em função de seu princípio de funcionamento, tendem a permanecerem 
abertos quando a contrapressão for maior que 80 % da pressão de entrada, não sendo recomendados 
para essas aplicações. 
Em casos extremos, onde a contrapressão exceda ou se iguale à pressão de entrada, a única alternativa é 
promover o bombeamento do condensado até o tanque. 
 
Outro fator relativo à contrapressão que pode comprometer a drenagem é conectar purgadores 
operando com diferentes pressões de entrada na mesma linha de retorno, conforme mostra a figura 33: 
 
P = 10 bar
P = 5 bar P = 2 bar P = 0,5 bar
 
 
 
FIGURA 33 
 
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Quando os purgadores que drenam a linha de 10 bar e o equipamento a 5 bar descarregam, existe uma 
tendência de pressurização da linha de retorno, aumentando a contrapressão nos outros purgadores. 
Caso os purgadores de alta forem de drenagem contínua, mais significativo é o efeito. Nesse caso, deve-
se utilizar o recurso de direcionar todo o condensado formado para um coletor e, posteriormente, 
bombeá-lo para o tanque. 
 
7.4 BOMBEAMENTO DO CONDENSADO 
 
A utilização de bombas convencionais, tipo centrífugas, para o bombeamento do condensado, pode 
trazer alguns inconvenientes, principalmente por efeito da cavitação. Por ser um fluído quente, o 
condensado pode sofrer reevaporação nas áreas de baixa pressão da bomba produzindo choques que 
provocam erosão nos internos, diminuindo sensivelmente sua vida útil. 
 
Para os casos vistos anteriormente, a utilização de uma bomba com acionamento mecânico auto operado 
vem a atender todas as necessidades. A figuras 34 mostra o detalhe interno desse tipo de bomba: 
 
 
FIGURA 34 
 
A bomba deve ser instalada conforme mostra a figura 35, onde demonstramos também seu princípio de 
funcionamento: 
 
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FIGURA 35 
INSTALAÇÃO TÍPICA DE BOMBA AUTO OPERADA 
 
 
 
 
Inicialmente, o condensado escoa para dentro da bomba a partir de um coletor elevado (tanque de 
alimentação). Com o aumento do volume interno da bomba, a bóia movimenta-se para cima, uma vez 
que a válvula de exaustão localizada na parte superior da bomba encontra-se aberta. O condensado não 
passa pela válvula de retenção na saída, pois a contrapressão a mantém fechada. No momento em que a 
bóia atinge seu nível máximo, o comando de operação das válvulas inverte a posição de abertura, 
bloqueando a válvula de exaustão e abrindo a válvula de admissão de vapor ou ar comprimido. Essa 
admissão permite a pressurização da câmara da bomba, forçando o fluido para baixo. A válvula de 
retenção na entrada não permite o retorno, fazendo com que o recalque se estabeleça no sentido do 
tanque de água de alimentação da caldeira. Quando a bóia atinge seu nível mínimo, haverá nova inversão 
no comando das válvulas; fecha-se a válvula de admissão e abre-se a válvula de exaustão, permitindo a 
despressurização da bomba e iniciando um novo ciclo. 
 
As vantagens desse sistema são: 
- Atuam com vapor, ar comprimido ou qualquer fluido compressível, com baixos consumos. 
- São ideais para aplicações em atmosferas explosivas (não não necessitam de alimentação elétrica). 
- Possuem baixo índice de manutenção. 
- Não sofrem daanos por ação cavitante 
 
 
 
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7.5 - ESTOLAGEM 
 
Imaginemos uma situação conforme a figura 36: 
 
 
FIGURA 36 
 
A ação da válvula termostática no controle de temperatura causa uma redução na pressão do vapor, 
chegando a valores tão baixos que o condensado não consegue fluir através do purgador gerando, 
consequentemente, alagamento. 
 
Esse alagamento causa, por sua vez, uma diminuição da temperatura que, uma vez sensibilizada pelo 
elemento termostático, comanda a imediata abertura da válvula. 
 
A súbita entrada do vapor encontrando regiões com alagamento causam golpes de ariete que podem 
danificar o equipamento e seus acessórios. 
 
Esse fenômeno é chamado de estolagem e sua ocorrência é muito comum em todos os equipamentos 
submetidos a controle de temperatura. 
 
A única solução aplicável para este problema é a utilização de um sistema chamado PURGO BOMBA, 
conforme figura 37. 
 
 
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FIGURA 37 
 
Havendo pressão diferencial, o condensado flui pela bomba, passando pelas válvulas de retenção 
(entrada e saída) chegando ao purgador, que efetuará a drenagem normalmente. 
 
Ocorrendo a estolagem, o condensado cairá por gravidade até a bomba, onde a válvula de retenção na 
saída estará fechada, fazendo com que o espaço interno da câmara vá se preenchendo e a bomba passe 
a operar. 
 
7.6 - LOCALIZAÇÃO DO PONTO DE DRENAGEM 
 
Normalmente, é preferível instalar o purgador nas partes baixas dos equipamentos e tubulações, para 
facilitar o escoamento do condensado até o purgadorO purgador está precedido de um filtro e, em 
seguida, vai instalada uma válvula de retenção, para evitar que o condensado retorne ao purgador nos 
períodos de parada. 
 
A tubulação de elevação deve ser conectada na parte superior da linha de retorno. 
 
Porém, ocorrem situações em que não é possível a instalação de purgadores nas partes baixas dos 
equipamentos. Em tanques de tratamento superficial, que trabalham com líquidos corrosivos, por 
exemplo, não admitem tal construção, em função da necessidade de juntas que sejam resistentes ao 
ataque desses fluídos. Além disso, é constante a necessidade de manutenção nas serpentinas. 
 
Neste caso, o purgador é instalado na saída da serpentina, localizado num nível superior ao do tanque, 
conforme figura 42. 
 
 
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Serpentina
 
 
FIGURA 42 
 
O vapor entra pela parte superior e circula pela serpentina, localizada no fundo do tanque. Ao se 
condensar, passa a se acumular nas partes baixas. Pode ocorrer que o vapor passe por cima do 
condensado formado no fundo, saindo pela tubulação de elevação e chegando ao purgador, que se 
fechará imediatamente. Só ocorrerá nova abertura assim que esse vapor se condensar. 
Porém, o fluxo de vapor continua, formando-se mais condensado, que não conseguirá chegar ao 
purgador, causando alagamento e baixa eficiência do processo. 
 
Para minimizar esse problema, a solução empregada é mostrada na figura 43.
 
 
 
FIGURA 43 
 
No lugar de uma serpentina plana, constrói-se uma serpentina com inclinação favorável ao fluxo com a 
instalação de um sifão antes de se iniciar a tubulação de elevação. Um tubo de pequeno diâmetro 
(chamado de tubo pescador) é introduzido dentro do tubo da serpentina até o ponto mais baixo do sifão. 
O condensado formado na partida se acumula no sifão, formando um selo d’água que bloqueia a 
passagem do vapor pelo tubo pescador, evitando que este chegue ao purgador. 
 
 
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7.7 - GOLPE DE ARIETE 
 
A maior parcela de formação de condensado ocorre na partida, no momento em que toda a instalação 
se encontra fria. 
A figura 44 mostra como esse condensado vai se depositando nessa tubulação: 
 
 
 
FIGURA 44 
 
O gradual aumento da massa de condensado poderá formar uma barreira compacta, que se arrasta pela 
tubulação a altas velocidades. No momento em que encontra um obstáculo (purgador, válvula, filtro ou 
mudanças de direção), o impacto causado por essa massa se dá de forma violenta, provocando alto 
nível de ruído e, pior, o rompimento de conexões e acessórios e também riscos aos operadores. Esses 
riscos serão maiores se as tubulações formarem pontos baixos, conforme figura 45. 
 
 
FIGURA 45 
 
Com o objetivo de minimizar a ocorrência de golpes de ariete, as linhas de vapor devem ser drenadas a 
cada 30 metros e em TODOS os pontos baixos, e construídas com inclinação favorável ao fluxo. 
 
 
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Nas partidas, as válvulas de bloqueio devem ser abertas lentamente, para se evitar o arraste do 
condensado presente em altas velocidades. 
 
Nos equipamentos serpentinados, as serpentinas também devem ser construídas com essa inclinação. 
 
Nas drenagens de linha, recomenda-se a instalação de purgadores termodinâmicos, por serem muito 
resistentes à golpes de ariete. Em equipamentos sujeitos a esse efeito, deve-se optar pelo purgador de 
balde invertido em substituição ao de bóia. 
 
 
7.8 - VIBRAÇÕES 
 
A maioria dos processos e equipamentos para aquecimento não estão sujeitos a vibrações excessivas, 
não sendo fator de grande influência na escolha de um purgador. 
 
Porém, aplicações como em alguns tipos de prensas estão sujeitas à esse efeito, conforme figura 46. 
 
 
 
FIGURA 46 
 
Em instalações navais os efeitos das vibrações também tornam-se bastante evidentes. Além disso, em 
função do espaço disponível para montagem das linhas ser muito restrito, há também incidência de 
golpes de ariete. Sem dúvida, os melhores purgadores aplicados para essas condições são os 
termodinâmicos. 
 
Os purgadores que operam por diferença de densidade (bóia ou balde invertido) não são recomendados 
para atender essa necessidade. 
 
7.9 - CONDENSADO CORROSIVO 
 
 
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O condensado corrosivo pode ser gerado, numa instalação de vapor, em função de várias causas. 
 
O primeiro fator que influencia na existência desse problema provém da presença de sólidos e gases 
dissolvidos na água de alimentação da caldeira, que provocam incrustações e corrosão. 
 
Normalmente ocorrem em função do arraste de água da caldeira. Por esse motivo, deve-se tratar essa 
água com o intuito de se eliminar os elementos que sejam nocivos não somente às caldeiras mas também 
ao restante da instalação. 
 
Outro fator é a utilização do vapor em processos onde haja possibilidade de haver mistura entre o fluido 
a ser aquecido e o condensado (por exemplo, nos processos onde se necessita utilizar o vapor por 
injeção direta). 
 
Algo similar ocorre em tanques conforme mostra a figura 47: 
 
 
FIGURA 47 
 
Havendo o fechamento da válvula controladora de temperatura, a condensação do vapor contido na 
serpentina provoca uma brutal queda da pressão, formando vácuo. Como a pressão externa à 
serpentina é maior, poderá haver arraste do líquido corrosivo, contaminando o condensado, que agirá 
sobre os elementos do purgador menos resistentes à corrosão. A instalação de uma válvula quebra 
vácuo minimiza a ação da queda de pressão na serpentina, evitando a contaminação do condensado. 
 
Existem purgadores, fabricados em aço inox, que são muito resistentes ao ataque do condensado 
corrosivo. Porém, a corrosão não deixará de atacar outros pontos da instalação. 
 
Por isso, o ideal é combater a causa do problema, ou tratando convenientemente a água de alimentação 
da caldeira ou utilizando artifícios na instalação para minimizar a contaminação do condensado. 
 
7.10 - BLOQUEIO DE PURGADORES PELA PRESENÇA DE AR 
 
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Nos períodos de parada, o sistema de vapor se encontra com presença de ar, tratando-se de um 
elemento indesejável pelo que já foi exposto anteriormente. 
 
Na seleção de um purgador, é muito importante saber o que ocorre se houver presença de ar e se o 
mesmo possui condições de promover sua eliminação, caso contrário, poderá ocorrer o bloqueio do 
purgador. 
No caso da instalação de purgadores que não eliminam o ar facilmente, se faz necessária a montagem de 
um sistema auxiliar. 
 
Todos os purgadores termostáticos não sofrem bloqueio pela presença do ar, uma vez que, nessas 
condições, encontram-se totalmente abertos. 
 
A instalação de um eliminador termostático de ar nos purgadores de bóia também garantem bom 
funcionamento nas condições apresentadas. 
 
Mesmo não ocorrendo bloqueio por completo, os purgadores de balde invertido eliminam o ar de forma 
muito lenta, pois, a pressão que atua sobre o ar para eliminá-lo é somente a diferença entre o nível da 
água no interior do balde e fora dele, conforme visto na figura 48. 
 
Pressão
mm H2O
 
 
FIGURA 48 
 
Em alguns casos, o purgador de balde invertido é dotado de um elemento termostático eliminador de ar, 
idêntico aos aplicados nos purgadores de bóia. Porém, como esses purgadores trabalham com selo 
d’água, as diferenças de temperatura para provocar o funcionamento do elemento termostático são 
pequenas, sendo correntes os problemas apresentados. 
 
A melhor solução para este caso é a utilização de um eliminador de ar externo ao purgador, conforme 
mostra a figura 49. 
 
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