uso vapor aula 08

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USO DO VAPOR PARA GERAÇÃO DE ENERGIA E 
AQUECIMENTO 
 
Introdução 
 
O vapor é simplesmente um meio de transporte do calor, e é um bom meio de 
transformar o calor do combustível que está sendo queimado na fornalha da caldeira para o ponto 
onde se necessite usar esse calor. 
 
O vapor é escolhido como um bom meio de conversão do calor por duas razões: 
 
Em primeiro lugar, porque usa água como matéria prima e esta é normalmente 
abundante, em segundo lugar porque o vapor tem condições de armazenar e transportar uma 
quantidade de calor a uma temperatura tal que pode ser convenientemente utilizado. 
 
A quantidade de calor que pode ser transferida do vapor para uma substância a ser 
aquecida depende, entre outras coisas, da diferença de temperatura entre ambos e da superfície 
através da qual o calor tem de ser transferido. 
 
Conseqüentemente (mantidas as demais condições) podemos aferir que quanto maior 
for a temperatura do vapor e, portanto sua pressão, maior será a taxa de transferência de calor do 
vapor para a substância a ser aquecida. Analogamente quanto maior for a superfície de 
transferência maior será a quantidade de calor transferido por unidade de tempo. 
 
 
Perdas de Calor 
 
Tão logo o vapor sai da caldeira ele começa imediatamente a ceder calor. O objetivo é 
tomar providências no sentido de que as perdas de calor sejam minimizadas até que o vapor atinja 
o ponto onde se quer utilizá-lo. A Fig. 2 nos mostra onde o calor transportado pelo vapor desde a 
caldeira pode ir. 
 
Essencialmente o primeiro cuidado é evitar-se perda de calor através de vazamentos, 
válvulas e conexões defeituosas. Convém lembrar aqui que a uma pressão relativa de 7 kg/cm2, 
uma área equivalente a O,8 mm provocará um desperdício de aproximadamente 1,5 ton./ano de 
óleo combustível. 
 
Outra maneira de desperdício de vapor e combustível é através da radiação das 
tubulações de vapor. Um exemplo bastante simples serve para enfatizar a necessidade de 
isolamento térmico. Uma tubulação de 15O mm. de diâmetro com 3 m de comprimento 
transportando vapor a 7 kg/cm2 pode desperdiçar cerca de 3 ton. de óleo combustível por ano. 
 
Uma outra fonte não tão óbvia de perda de calor é mostrada na Fig. 3. Quando se 
executa o isolamento térmico em uma tubulação é comum encontrar-se uma interrupção no 
isolamento entre 80 e 100 mm. antes dos flanges, deixando-se os flanges sem isolamento. 
Geralmente esta atitude é adotada a fim de facilitar o acesso às mesmas. Isto, no entanto pode 
provocar perdas consideráveis. Em outras palavras se na tubulação de 15O mm. de diâmetro 
mencionada anteriormente tivesse 5 flanges não isolados o desperdício seria de outras 3 ton./ano 
de óleo. 
 
Como regra geral pode-se calcular que a 7 kg/cm2 de pressão perde-se cerca de 5 
kg/h de vapor ou 0,5 kg de óleo/m2 de superfície sem isolamento térmico. 
 
 
 
A perda de calor nas tubulações e equipamentos torna o ambiente tão quente que o 
operador abre uma janela e a entrada de uma brisa provoca um aumento nas perdas por radiação 
e conseqüentemente o desperdício de combustível. O isolamento térmico nas superfícies 
aquecidas irá reduzir ambas as perdas e a necessidade que uma janela seja aberta. 
 
Transferência de Calor do Vapor 
 
A Fig. 6 coloca-nos frente a frente com as razões básicas de um sistema de vapor; a 
razão e o fim de todas as caldeiras, o sistema de transferência de calor. 
 
A seção central da Fig. 6 é a superfície de aquecimento de um equipamento qualquer 
onde o vapor não entra em contato direto com o produto que está sendo aquecido. A direita está 
uma película de produto estagnado e uma película de incrustações. A soma dessas películas 
aumenta consideravelmente a resistência à transferência de calor para o produto. 
 
Ressalta-se especialmente para as condições à esquerda da parede de metal, no lado 
do vapor. 
 
Em primeiro lugar encontra-se geralmente uma película de ferrugem e sujeira ou 
sólidos provenientes das tubulações, ou trazidos da caldeira, caso o tratamento da água esteja 
deficiente ou ainda. sólidos da própria água, caso a caldeira esteja operando muito próximo de sua 
capacidade máxima. Em segundo lugar entre o vapor e a superfície de troca existem dois outros 
filmes. Um deles é um filme de água e a água é um péssimo meio de transferência de calor. O 
outro é um filme de ar e este é ainda muito pior. 
 
 
 
O isolamento dos filmes de ar e água. 
 
Estes dois filmes têm que ser removidos o mais rápido e completamente possível. 
Quando isto não é feito a transferência de calor e os processos são sempre muito prejudicados. 
 
O filme de água é de 60 a 70 vezes mais resistente à transferência de calor do que a 
parede de ferro ou aço e, de 500 a 600 vezes mais resistente da que a parede de cobre. 
 
O efeito da película de ar é muito mais drástico ainda. O ar é 1.500 vezes mais 
resistente à transferência de calor do que o ferro ou o aço e, não menos do que 13.000 vezes mais 
resistente do que o cobre. O que significa que uma película de ar de 0,025 mm de espessura 
corresponde em termos de resistência à transferência de calor, a uma parede de 325 mm de cobre. 
 
 
 
Manipulando o filme de ar 
 
Quando o vapor é acionado, o ar (e os gases incondensáveis), misturam-se com o 
vapor a não ser que possam sair rapidamente. O ar misturado com o vapor reduz a temperatura 
abaixo da temperatura que seria atingida caso tivesse somente vapor. Quanto maior for a 
quantidade de ar na mistura menor será a temperatura atingida. 
 
Quanto maior a quantidade de ar misturado com o vapor mais espessa será a película 
de ar. Quanto mais espessa for a película de ar, maior terá de ser a pressão e temperatura com 
que teremos que operar o equipamento, para que obtenhamos, através dos filmes, a mesma 
quantidade de vapor necessária ao processo. 
 
Aonde irá o ar 
 
Na maioria dos equipamentos onde a seção do espaço de vapor é relativamente 
pequena, o vapor ao ser admitido tende a empurrar o ar para a extremidade oposta ao ponto de 
admissão do vapor. 
 
Por exemplo, um equipamento que tenha um espaço de vapor conforme mostrado na 
Fig. 9A. 
 
Ao abrir-se a passagem de vapor, o ar tenderá a ser comprimido na extremidade 
oposta, conforme mostrado na Fig. 9B. 
 
Parte desse ar poderá ser descarregada pelo purgador a uma velocidade que irá 
variar de acordo com a capacidade de eliminação de ar desse purgador. 
 
 
 
O resto do ar irá inicialmente ficar como mostrado na Fig. 9C, formando uma bolsa fria 
na superfície de aquecimento. Isto significa que o equipamento irão poderá ser aquecido rápida e 
uniformemente e em muitos casos essa variação de temperatura através da superfície de troca 
poderá provocar a perda de lotes de produção 
 
 
Remoção do Ar 
 
A eliminação do ar é essencial à eficiência do processo e, poderá ser feita manual ou 
automaticamente. 
 
A eliminação do ar manual tem a desvantagem de se ter que confiar na capacidade do 
operador, de saber exatamente quando e com que freqüência ele deve abrir a válvula e, a maior 
dificuldade será ele saber quando fechá-la, pois uma mistura de vapor e ar tem exatamente a 
mesma aparência do vapor sozinho. 
 
Não é suficiente, no entanto, prevermos simplesmente a instalação de um eliminador 
automático de ar. É muito importante que se considere a velocidade com que o ar é eliminado. 
 
Será exatamente enquanto o vapor estiver sendo admitido na instalação, que o ar 
deverá estar sendo eliminado o mais rapidamente possível, porque, quanto mais rápida for a 
eliminação do ar menor serão suas chances de difundir-se e misturar-se com o vapor. 
 
E, evidentemente, quanto mais rápido o vapor ocupar todo o espaço tanto mais rápido 
o equipamento será aquecido e entrará em regime normal de operação. 
 
O ar e o vapor estarão a diferentes temperaturas, fato esse que será utilizado para 
uma eficiente eliminação termostática do ar; realmente um eliminador de ar termostático não 
poderá ser diferente de umpurgador termostático. Esta característica poderá ser encontrada nos 
eliminadores de ar que operam baseados no princípio do balanceamento de pressão. Um exemplo 
típico é dado na Fig. 10. 
 
 
 
A experiência demonstra que na maioria dos equipamentos aquecidos a vapor onde a 
seção do vapor seja relativamente pequena, haverá uma tendência inicial do vapor para empurrar 
o ar, concentrando-o na extremidade oposta à da admissão do vapor. 
 
Por exemplo, vejamos a seção de dois equipamentos idênticos em formato e tamanho 
conforme mostrado na Fig. 11. Em ambas, o condensado é, evidentemente, eliminado pela parte 
inferior do equipamento. 
 
No equipamento A a admissão de vapor também é feita pela parte inferior, de tal 
maneira que, quando o vapor for admitido, o ar irá concentrar-se na parte superior do 
equipamento. 
 
Neste caso a melhor posição para a instalação do eliminador de ar, é evidentemente 
na parte superior e se houver ar na parte inferior, o purgador terá que descarregar uma parcela 
mínima. 
 
 
 
O equipamento B, no entanto, tem a admissão de vapor pela parte superior. Quando 
o vapor for admitido ele irá empurrar o ar para a extremidade oposta mas, desta vez, será para a 
parte inferior do equipamento. Assim, no caso do equipamento B, teremos que prever a 
eliminação do ar pela parte inferior do espaço de vapor, através de um eliminador automático de 
ar. 
Na Fig. 12C vemos um trocador de calor do tipo feixe tubular com a admissão de 
vapor pela parte superior e a drenagem pela parte inferior com a localização mais indicada para a 
eliminação de ar. 
 
 
 
A película de condensado 
 
Vapor seco e vapor úmido 
 
Na maioria das caldeiras existe uma certa quantidade de água que é arrastada com o 
vapor na forma de gotículas (veja Fig. 14). 
 
Quando o vapor entra em contato com a superfície a ser aquecida, ele fornece calor 
latente e se condensa, formando uma película isolante que se quer reduzir. No entanto se o vapor 
contiver uma certa quantidade de água quando ele entrar o espaço de vapor, a água será 
depositada na superfície aquecida aumentando a película isolante de água e absolutamente não 
contribuindo em nada no fornecimento de calor latente. 
 
 
 
 
A resposta será o uso de um secador de vapor, talvez mais conhecido como 
separador de umidade. É um equipamento que instalado nas tubulações de vapor provoca, através 
de várias mudanças alternativas de fluxo e da redução da velocidade do vapor à separação e 
encaminhamento de gotículas de condensado em suspensão no vapor para um dado ponto de 
drenagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEPARADOR DE ÁGUA 
 
O objetivo principal é o fornecimento de vapor o mais seco possível. 
 
A primeira ação envolve a caldeira através de: 
§ eliminação ou minimização dos picos de carga, evitando o subdimensionamento 
das caldeiras. 
§ cuidado não só no tratamento químico da água, mas também na maneira como os 
produtos são aplicados. 
 
Ao arraste de água pode ser acrescida ainda a água que é arrastada pelo vapor ao 
passar pela rede de distribuição e estabelecer contato com o condensado da parede dos tubos. 
 
O separador de umidade é um equipamento que instalado nas tubulações de vapor 
provoca, através de várias mudanças alternativas de fluxo e da redução da velocidade do vapor à 
separação e encaminhamento de gotículas de condensado em suspensão no vapor para um dado 
ponto de drenagem. 
 
 
 
A posição de instalação dos separadores também é importante. Um separador perto 
da saída da caldeira pode secar o vapor antes, à dele ser lançado para a tubulação. No entanto, o 
vapor irá ceder parte de seu calor no percurso e chegar ao ponto de uso com alguma umidade. 
 
Com a instalação do separador próximo ao ponto de uso, as perdas no percurso não 
serão maiores e o vapor será fornecido ao equipamento mais seco, isto irá reduzir a quantidade de 
condensado em suspensão e conseqüentemente o filme na superfície de troca. 
 
Purgadores e sua manutenção 
 
O mais satisfatório método de eliminação do condensado desenvolvido até hoje é 
através da regulagem automática de descarga que é feita pelo tipo correto de purgador. Em outras 
palavras, por uma drenagem eficiente. 
 
Como os purgadores devem estar instalados nos pontos mais baixos do sistema, mais 
cedo ou mais tarde este material estranho irá parar no purgador. Uma vez no purgador, parte 
dessas impurezas irá localizar-se na sede, impedindo-a de fechar-se. A não ser que a sede seja 
rapidamente desobstruída, é muito provável que haja uma erosão localizada. A partir daí haverá 
vazamento constante de vapor até que a sede e a válvula sejam substituídas. 
 
Na maioria das instalações industriais não existe uma manutenção programada para 
os purgadores. A não ser que surja um problema específico, a orientação parece ser a de deixar 
funcionar. 
 
Filtros 
 
A primeira coisa que é preciso fazer para se ter certeza que o purgador está 
funcionando corretamente é assegurar-se que ele tem condições de operação, livre de impurezas 
e incrustações. A melhor maneira, é evitar que essas impurezas e incrustações atinjam o 
purgador. 
 
É composto (vide Fig. 16) por uma tela removível de metal perfurado ou trançado 
alojada em um corpo de metal e tem a finalidade de efetivamente impedir a passagem de qualquer 
corpo estranho com dimensão igual ou superior a de suas aberturas 
 
 
Posição dos purgadores 
 
Outra fonte de retenção de condensado, queda de eficiência e consumo excessivo de 
vapor, encontrada com bastante freqüência está no hábito de se instalar os purgadores nos locais 
aparentemente mais convenientes ao invés dos pontos onde eles deveriam ser instalados. 
 
A Fig. 19 é um diagrama de uma calandra aquecida a vapor. O ponto de drenagem 
da cama é separado do purgador por uma longa tubulação horizontal. Na Fig. l9A vemos o vapor 
desligado e o condensado acumulado na parte inferior da cama e da tubulação. Na Fig. l9B o 
vapor foi ligado e o condensado descarregado através do purgador. A cama e a tubulação estão 
ocupadas pelo vapor. O purgador evidentemente estará fechado enquanto houver vapor na 
tubulação. No entanto continuará a haver formação de condensado no equipamento e, como 
poderemos ver na Fig. l9C começará a haver acúmulo de condensado na parte inferior do 
equipamento, que não poderá ser descarregado porque o purgador estará com vapor preso. Até 
que o vapor na tubulação se condense, o purgador permanecerá fechado e o equipamento irá 
sendo gradualmente inundado. Isto irá ocorrer todas as vezes que o purgador fechar sua 
passagem pela existência de vapor na tubulação de interligarão. Não é defeito do purgador, mas 
sim do comprimento da tubulação horizontal de interligarão equipamento-purgador. 
 
 
 
A solução para este tipo de problema é a instalação do purgador o mais próximo 
possível do ponto de drenagem. Em alguns casos, onde o purgador tenha obrigatoriamente que 
ser instalado em um local de fácil manutenção e a extensa tubulação de interligarão horizontal não 
possa ser evitada, a solução será assegurar-se de que o purgador instalado tenha um dispositivo 
que libere o vapor preso. 
 
A instalação do purgador próximo do ponto de drenagem nem sempre evita a 
formação do vapor preso. Embora o purgador esteja instalado corretamente o projeto do 
equipamento pode ser tal, que a formação do vapor preso seja inevitável. Os próximos dois 
exemplos das Fig. 20 e 21 ilustram isso. 
 
A Fig. 20 é um panelão basculante do tipo industrial. A Fig. 2OA mostra o vapor 
sendo admitido através da união rotativa. O volume inicial de água contida na camisa está sendo 
forçado para a saída, na parte superior, através do tubo pescador onde será escoado pelo 
purgador. Na Fig. 2OB toda a água foi drenada e o vapor preencheu o tubo pescador, a camisa e 
o purgador. O purgador estará então fechado. A formação de condensado continua e na Fig. 2OC 
vemos o condensado acumulando-se na parte inferior da camisa e não podendoser drenado pela 
existência de vapor no purgador e no tubo pescador. O purgador permanecerá fechado até que o 
vapor presente no interior do tubo pescador se condense. A retenção do condensado irá provocar 
um aumento no tempo de cozimento do panelão. Neste caso a solução será uma vez mais a 
utilização de um purgador que tenha um dispositivo que libere o vapor preso. 
 
 
 
Os cilindros secadores, usados na indústria de papel e na indústria têxtil e algumas 
outras, fornecem-nos outro bom exemplo de vapor preso. Por serem rotativos, as conexões de 
admissão de vapor e de saída de condensado são feitas através de uniões rotativas. 
 
O condensado é elevado até a união rotativa através de um tubo pescador. Na Fig. 
2lA vemos o vapor sendo admitido no cilindro e o condensado ou a água existente no seu interior 
sendo descarregada através do tubo pescador e do purgador. Na Fig. 2lB toda a água (todo o 
condensado) foi descarregada. O tubo pescador e o purgador estão cheios de vapor. O processo 
de condensação continua e o condensado está se acumulando na parte inferior do cilindro, por não 
poder chegar ao purgador pela existência de vapor no tubo pescador. 
 
Esse vapor está preso entre o condensado e o purgador e a sua condensação será 
demorada, pois teremos vapor no interior e no exterior do tubo pescador exatamente à 
mesma pressão. Não havendo diferença na pressão, portanto não haverá diferença de 
temperatura, entre a parte interna e a externa e não havendo diferença de temperatura não haverá 
troca de calor e, sem a troca de calor não haverá condensação. 
 
A instalação do purgador próximo ao ponto de drenagem que seria a união rotativa, 
não irá resolver e nem prevenir o problema. Novamente a solução será instalar um purgador que 
possua um dispositivo que libere o vapor preso. 
 
A função desse dispositivo mencionado nos dois últimos exemplos é permitir a saída 
de pequena quantidade de vapor preso. Note-se que de qualquer maneira este vapor está perdido 
porque está fora do ponto onde poderá trocar calor com o processo, não estando, portanto em 
condições de cumprir o seu objetivo. 
 
O acúmulo de ar nos purgadores 
 
Um problema que tem conseqüências semelhantes às provocadas pelo vapor preso 
surge em conseqüência do acúmulo de ar nos purgadores. 
 
Substituindo-se o vapor pelo ar, teremos resultados ainda mais desastrosos em 
termos de eficiência de processo, porque, o ar não irá se condensar e o purgador não irá abrir. 
Com a finalidade de se contornar este problema é muito comum encontrarmos válvulas instaladas 
em paralelo com os purgadores, que ficam constante e ligeiramente abertas. 
 
Drenagem de serpentinas de aquecimento de tanques 
 
Normalmente ocorre outro problema na drenagem de serpentinas de tanques. A não 
ser que a serpentina tenha sido dimensionada para trabalhar parcial ou totalmente alagada, sua 
eficiência pode ser muito prejudicada por esse alagamento. 
 
 
 
A Fig. 22A mostra um tanque aquecido por uma serpentina de 50 
mm de diâmetro. A serpentina entra no tanque pela parte 
superior, contorna a base e sai novamente pela parte superior, 
ainda com 50 mm de diâmetro e é então reduzida para o 
diâmetro correspondente ao do purgador que deverá drená-la. 
Antes da admissão do vapor o condensado deverá ter se 
acumulado em sua parte inferior e selado a serpentina em sua 
base. 
 
 
A serpentina ficará alagada e sua capacidade de transferência de calor reduzida. O 
que poderá ser vantajoso, desde que esteja sob controle, mas neste caso o alagamento não 
poderá ser controlado, porque até que a base da serpentina de 50 mm seja selada o vapor 
continuará tendo condições de atingir o purgador deixando-o sem condições de eliminar o 
condensado. 
 
Quando a base da serpentina for selada, (Fig. 22C) o condensado poderá atingir o 
purgador à medida que o vapor, então preso, for se condensando. 
 
Além do alagamento que irá reduzir sua eficiência, provavelmente com este tipo de 
instalação ocorrerá o golpe de ariete o que pode causar danos bastante sérios nos purgadores, 
demais acessórios e até mesmo na serpentina. 
 
A maneira de se resolver este tipo de problema é mostrada na Fig. 23. 
 
Uma pequena alteração na disposição da serpentina será necessária. 
 
A serpentina deverá ter uma inclinação constante tendo seu ponto mais baixo na base 
da subida. Neste ponto deverá ser feito um sifão para que te forme um selo de condensado e uma 
tubulação de menor diâmetro (tubo pescador), deverá ser instalada dentro da serpentina, para que 
o condensado possa através dela, ser elevado. Assim, tão logo haja formação de condensado, 
este irá sendo acumulado primeiro no ponto de selagem (sifão) e sendo elevado pela pressão do 
vapor, através do tubo pescador, em uma coluna contínua até o purgador onde será descarregado. 
 
Com este arranjo evitaremos que as bolhas de vapor atinjam o purgador tornando a 
serpentina alagada e o processo ineficiente. 
 
Golpes de ariete 
 
Comumente a origem dos golpes de ariete está em purgadores defeituosos ou não 
existentes. 
 
Em qualquer tubulação de distribuição de vapor, parte desse vapor sempre se 
condensa por perdas por radiação. Por exemplo, uma tubulação de 100 mm (4') de diâmetro, bem 
isolada, com 30 m de comprimento, distribuindo vapor à 7K/cM2 e com uma temperatura ambiente 
de 2O ºC irá condensar aproximadamente 15 Kg de vapor por hora. 
 
Isto será provavelmente menos de 1% da capacidade de distribuição de vapor dessa 
tubulação. Significa, no entanto que após uma hora de funcionamento, esta tubulação conterá 
além do vapor mais 15 Kg de condensado, ao final de 2 horas, 30 kg, e assim por diante. 
Conseqüentemente alguma providência precisará ser tomada para a retirada desse condensado 
da tubulação. 
 
Permitindo-se uma queda da tubulação no sentido do fluxo de vapor, ambos, vapor e 
condensado poderão fluir naturalmente na mesma direção e os pontos de drenagem poderão 
operar eficientemente na eliminação do condensado. 
 
Tais pontos de drenagem devem ser instalados a intervalos de 30 a 50 metros ao 
longo de qualquer tubulação e em todos os pontos baixos formados pelo contorno normal da 
instalação. 
 
 
 
 
 
O golpe de ariete também pode ser causado evidentemente pela abertura muito 
rápida da válvula de admissão de vapor no sistema. Quando isto acontece o condensado na 
tubulação ou no espaço de vapor não tem condições de atingir com a rapidez necessária o ponto 
de drenagem para evitar choques parciais na tubulação. 
 
A maneira de se prevenir este tipo de golpe de ariete e os prejuízos que ele possa 
causar (como estrago do purgador e conseqüente perda de vapor e óleo combustível) é 
simplesmente dar instruções ao responsável para que abra a válvula vagarosa e cuidadosamente. 
 
A violência do golpe de ariete é função da velocidade e não da pressão do vapor. 
 
Sumário 
 
Para retomarmos ao nosso objetivo: as causas de alagamento e formação de 
películas de condensado nas superfícies internas de troca de calor, podem ser resumidas em 
quatro itens: 
 
§ Drenagem comum 
§ Vapor preso 
§ Ar preso 
§ Sujeira 
 
Se evitarmos esses problemas pela adoção de métodos corretos de drenagem, 
poderemos estar seguros que não teremos problemas de alagamento e que a película de 
condensado será minimizada. 
 
 
Usando o calor sensível 
 
Se o condensado for descarregado tão logo ele se forme, estará praticamente à 
mesma temperatura do vapor. Assim continuará contendo todo o calor sensível acrescido à água 
na caldeira. 
 
Existem duas maneiras de extrairmos esse calor. A primeira é pela retenção do 
condensado no equipamento até que ele tenha cedido parte de seu calor sensível; a segunda é 
pela conversão de parte do calor sensível em calor latente e a re-geração de vapor. Ambos os 
métodos dependem do tipo de equipamento e sua limitação a essas aplicações. 
 
a) Uso direto do calor sensível em processos de aquecimento 
 
O primeiro método é possível pelouso de um purgador ajustável e que pode ser 
regulado para descarregar o condensado a uma temperatura preestabelecida. Tal tipo de 
purgador será inútil se quisermos trabalhar com a taxa máxima de transferência de calor, por que 
sua ação irá provocar um alagamento parcial do espaço de vapor. No entanto num equipamento 
onde a economia de calor é mais importante que a necessidade de se manter a troca de calor em 
seu nível máximo, este tipo de purgador poderá ser usado com resultados muito bons. Um bom 
exemplo disto é um tanque de aquecimento de água através de serpentina. 
 
 
b) Uso do calor sensível fora do processo de aquecimento 
 
Recuperação do vapor de reevaporação. Vamos agora ao segundo método de 
utilização do calor sensível do condensado antes que ele retorne ao tanque de alimentação da 
caldeira. Na maioria dos equipamentos, devido à necessidade de se operar utilizando-se a taxa 
máxima de transferência de calor, o alagamento do espaço do vapor é inaceitável e são usados 
purgadores que descarregam o condensado tão logo ele se forme, isto é, na temperatura do vapor 
saturado ou muito próximo dela. 
 
Sendo esse condensado, descarregado em uma linha de retorno que opera a baixa 
pressão, o condensado ou parte dele não permanece no estado líquido: o excesso de calor 
sensível transforma-se em calor latente formando o que é conhecido por vapor de reevaporação. 
 
A recuperação e o uso do vapor de reevaporação constitue uma economia 
representativa de combustível. 
 
Uso do condensado como água de alimentação da caldeira 
 
 
 
Atingimos o ponto onde descarregamos e usamos o máximo possível, o calor sensível 
do condensado drenado do nosso equipamento. 
 
O condensado continua contendo uma grande quantidade de calor e não podemos 
nos esquecer de que este calor foi transferido através da queima de óleo combustível na caldeira. 
A coisa mais sensata a se fazer é retornar esse condensado para o tanque de alimentação da 
caldeira. É uma água tratada e sem dúvida, a ideal para alimentação da caldeira. 
 
A Fig. 29 mostra a economia que pode ser esperada através do uso do condensado 
quente, como água de alimentação da caldeira. Em primeiro lugar, se a caldeira for alimentada 
com água à temperatura de 2O ºC haverá um pequeno conteúdo de calor sensível, mas a maior 
parte terá que ser adicionada através da queima de combustível na caldeira, antes de atingir o 
respectivo ponto de ebulição. No entanto se a caldeira for alimentada com água a 8O ºC ao invés 
de 2O ºC a quantidade de calor sensível que a caldeira terá que adicionar para elevar a 
temperatura da água até o ponto de ebulição será muito menor, como pode ser visto na Fig. 29B. 
Assim, através do retorno do condensado para a caldeira a 8O ºC poderemos fazer uma economia 
considerável, neste caso, ao redor de 12%. 
 
Considera-se que para cada 5 ºC que se eleve à água de alimentação da caldeira, 
pode-se economizar 1% de combustível. 
 
Além da economia de combustível e de fornecermos à caldeira água de alimentação 
em melhores condições, estaremos usando o condensado e desta maneira fazendo uma economia 
substancial de água. 
 
A altura de coluna de água necessária para uma dada temperatura será determinada 
pela sucção na entrada da bomba e irá variar de acordo com o tipo da bomba usada. De uma 
maneira geral, no entanto as Fig.s dadas abaixo da Fig. 30 são as máximas para praticamente 
todas as bombas. 
 
Temperatura Altura da coluna de água 
 Em metros. 
 85 ºC O,75 
 90 ºC 2,20 
 95 C 3,60 
 100 C 5,20 
 
Se for usada uma bomba acionada a vapor (do tipo 
turbina) o calor da exaustão deverá ser 
reaproveitado com o uso de uma serpentina 
passando pelo tanque de alimentação, conforme 
mostrado na Fig. 30. 
 
Se não for prática a colocação do tanque de 
retorno de condensado à altura indicada, uma 
bomba a vapor poderá ser usada para elevar a 
água de alimentação para um tanque de serviço, 
conforme mostrado na Fig. 31. 
 
Assim poderemos otimizar o uso do calor na água 
de alimentação da caldeira. 
 
 
 
Embora seja quase que desnecessário enfatizar para alguém a importância de um 
bom isolamento das tubulações de distribuição de vapor, é muito oportuna a lembrança do papel 
de um bom isolamento nas tubulações de recuperação de condensado. E, se estivermos 
retomando o condensado para o tanque de alimentação da caldeira o mais depressa possível e, 
com a mínima perda de calor, deveremos tomar providências para conservarmos o calor na água 
enquanto esta permanecer no tanque. 
 
É muito comum encontrar-se setores cujo condensado não é retomado, sob a 
alegação de que ficam demasiadamente longe da caldeira; no entanto a economia apresentada 
garantirá a instalação de tubulações longas para a recuperação do condensado. 
 
A possibilidade de recuperação do condensado não deve ser descartada sem que 
uma cuidadosa e meticulosa avaliação de investimento seja feita. O investimento feito 
normalmente tem um retorno muito rápido. 
 
 
 
Se, de todo, o investimento para a utilização do condensado na alimentação da 
caldeira mostrar-se proibitivo ou inviável, deve-se encontrar outras aplicações para que se possa 
utilizá-lo, em substituição ao vapor. Existem poucas instalações onde não se necessite, por 
exemplo, de água quente para uma aplicação ou outra. 
 
O condensado utilizado para alimentação da caldeira deve, evidentemente, ser puro. 
Se estiver contaminado por substancias corrosivas, tais como ácido sulfúrico das vulcanizadoras 
de borracha, ou por líquidos que penetram através de vazamentos nas serpentinas de 
aquecimento no sistema de vapor, ou se o condensado estiver contaminado por óleo da exaustão 
de uma turbina, certamente ele não poderá ser usado para alimentar a caldeira o que, não significa 
que o calor contido neste condensado deva ser desperdiçado. 
 
A Fig. 33 mostra um trocador de calor bastante simples. Onde o condensado 
contaminado é acumulado em um tanque, de preferência coberto e isolado e existe um ladrão para 
descarregar sempre a água fria que fica na parte inferior do tanque. A água de alimentação da 
caldeira entra no tanque, passa por uma serpentina e volta novamente para o sistema. Como se 
pode ver é uma instalação muito simples e muito eficiente em termos de economia, como já foi 
constatado em experiências efetuadas. Poderá surgir a dúvida: porque o condensado não passa 
por dentro da serpentina ao invés da água de alimentação. A razão é que dessa maneira qualquer 
efeito corrosivo na serpentina poderá ser rapidamente notado porque se dará na parte externa da 
mesma. 
 
 
 
Conclusão 
 
Vimos o que pode acontecer e o que deveria acontecer ao calor, no vapor fornecido 
pela caldeira. Verificamos perdas de calor pelas tubulações de distribuição de vapor e mostramos 
como elas poderão ser reduzidas pelo isolamento térmico e pela prevenção de vazamentos; vimos 
como poderíamos reduzir com vantagens, o trabalho a ser feito pelo vapor em uma instalação de 
aquecimento. Vimos como as perdas por radiação podem ser reduzidas nos equipamentos e 
examinamos várias maneiras de se maximizar o uso do calor sensível do condensado.