Entender como funciona o purgador termodinâmico é essencial para fazer a aquisição do equipamento certo. Caso contrário, as chances de cometer algum equívoco no seu sistema de tubulação são bem grandes.
Por isso, como desejamos lhe dar todo o suporte necessário nos seus projetos, desenvolvemos este conteúdo com diversos detalhes sobre o assunto. Acompanhe e saiba mais.
Como funciona o purgador termodinâmico?
O purgador termodinâmico de vapor consiste, basicamente, em uma válvula automática que drena o condensado ao mesmo tempo em que garante que o vapor útil seja mantido dentro das tubulações.
Purgadores de vapor do tipo termodinâmico são valorizados pelo seu tamanho compacto e pela versatilidade sobre a larga faixa de pressão. Eles possuem uma construção simples e operam tanto na posição horizontal quanto na vertical. Tais características fazem com que os purgadores de vapor termodinâmico sejam a escolha favorita para uma larga faixa de variedade de traceamento, drenagem e certas aplicações de vapor.
Em um purgador de vapor termodinâmico do tipo disco, a vazão do condensado é controlada através de um disco, que fecha e abre sobre o assento da válvula. O disco fica solto em relação às outras peças do purgador e é posto sobre o topo do assento do purgador.
O disco (parte inferior) é composto a partir de dois anéis concêntricos (anéis de assento): um anel interno e outro externo. O anel interno separa o orifício de entrada do fluido a partir do(s) furo(s) de saída e previne o corte de caminho do vapor para a saída. O anel externo controla o vazamento de vapor a partir da câmara de pressão acima do disco até a saída.
Purgadores de vapor termodinâmicos do tipo disco possuem uma característica de operação intermitente e cíclica. O mecanismo da válvula – composta por disco e anéis de assento – abre para descarregar condensado por alguns segundos e, então, fecha por um período geralmente mais longo até que um novo ciclo de descarga se inicie.
A ação de abertura e fechamento de purgador termodinâmico do tipo disco é realizada através da diferença das forças agindo sobre as faces inferior e superior do disco. Estas forças são essencialmente baseadas em variações da energia cinética e de pressão dos fluidos envolvidos: ar, condensado e vapor.
No início, os fluidos entrantes, contendo ar e/ou condensado na pressão da linha, exercem uma força de abertura (força de elevação) sobre a face inferior do disco e, com isso, levam à elevação e abertura. Esta força de abertura eleva e afasta o disco a partir do assento para permitir o fluxo do condensado.
Quando na posição aberta, existem duas forças principais que agem sobre o disco: vapor da câmara de pressão agindo sobre a face superior do disco e vapor correndo ao longo da face inferior do disco. Este vapor agindo para abrir e fechar a válvula é conhecido como vapor de controle.
Quando o vapor flui rapidamente pelo lado inferior da válvula disco, a pressão abaixo do disco diminui. O disco é então “empurrado” sobre o assento por causa da pressão maior dentro da câmara. Isto faz com que o disco se feche ou assente sobre a sede.
O Princípio de Bernoulli diz que o aumento na velocidade de um fluido é acompanhado da queda de pressão.
Leia o artigo: Como escolher um purgador? Entenda!
Vapor de controle é o vapor flash. Quando o condensado entra no purgador e passa pela mudança de fase devido à redução da pressão.
O vapor de controle dentro da câmara de pressão exerce uma força descendente sobre o topo do disco, como resultante da sua Pressão x Área do disco. O vapor de controle do lado inferior do disco causa uma queda de pressão abaixo do disco por causa da sua alta velocidade (contanto que o disco se encontre na posição aberta).
A válvula (disco) é projetada para fechar com a reevaporação do condensado próximo da temperatura de vapor, o que ocorre uma vez que o condensado acumulado for descarregado. Quando a força de fechamento for grande o suficiente para vencer a força de abertura (elevação), a válvula (disco) fecha sobre a sede do purgador.
Quando na posição fechada, o vapor dentro da câmara de pressão exerce uma força de fechamento sobre o disco e veda a saída da câmara de pressão.
Com o tempo, a câmara de pressão perde a força de fechamento (i.e. pressão) a partir de perdas de calor por condução causadas pelo fluxo interno do condensado, perdas de calor por radiação ou convecção causadas pelas condições do meio ambiente e por qualquer tipo de vazamento que ocorre através do anel de vedação externo (em casos de desgastes ou comprometidos). Quando a força de fechamento se torna mais fraca em relação à força de abertura (força de elevação), isto eleva o disco e descarrega o condensado novamente.
Na posição fechada, a força de fechamento é determinada unicamente pela pressão do vapor agindo sobre o topo do disco. A força de abertura é determinada através da pressão de entrada sobre a área inferior do disco. Essa força de abertura fica reduzida quando a válvula for fechada, essencialmente confinada para o diâmetro do canal de entrada.
Leia também o artigo: Como Funciona o Purgador Termodinâmico?
Como uma explicação simplificada, o topo do disco que possui uma área maior em relação à parte inferior, cria uma significativa diferença na força e isto possibilita o fornecimento de vedação hermética. Esta diferença das áreas superficiais previne a abertura do disco mesmo se a pressão exercida sobre ambos os lados dos discos for similar, que é o motivo pelo qual utilizamos discos de diâmetros maiores para uma vedação mais efetiva. Quando a força de fechamento passa a ser mais fraca que a força de abertura, o disco abre e um novo ciclo de descarga se inicia.
Ao menos durante a partida, a corrente de vapor que entra no purgador pode também conter significante quantidade de ar. Ar e vapor agem similarmente na criação da força de fechamento para fechar um purgador de disco termodinâmico. No entanto, diferente de vapor, o ar não condensa nas condições ambientais para permitir a abertura do disco e purgadores de disco comum podem ficar travados. Esta condição é conhecida como aprisionamento de ar. Aprisionamento de ar pode ser um típico fenômeno que gera uma falha na drenagem (purgador frio) e existem vários métodos para lidar com este fenômeno.
Portanto, podemos resumir o funcionamento da seguinte maneira:
1. O condensado entra pelo orifício central, movendo o disco para cima, até chegar ao canal de saída.
2. Atingindo a temperatura do vapor, forma-se uma quantidade do chamado “vapor flash” no purgador.
3. Esse vapor preenche a câmara de controle que fica em cima do disco, fazendo com que a força pressione o mesmo, interrompendo o fluxo.
4. Assim, o purgador se mantém fechado até que haja uma nova chegada do condensado sob o disco, caso não haja uma energia que seja suficiente para compensar as perdas decorrentes da irradiação do corpo do purgador.
5. Por fim, o vapor flash se condensa, diminuindo a pressão e, em seguida, o equipamento se abre e tudo começa a acontecer mais uma vez. Trata-se de um purgador confiável e robusto, com aplicação bastante abrangente e capaz de suportar temperaturas elevadas, além de resistir a diversas pressões.
Como funcionam as instalações com purgador termodinâmico?
Para aplicar um purgador termodinâmico no seu projeto, saiba que as tubulações podem ser construídas tanto no sentido horizontal, quanto vertical, dependendo do modelo adquirido.
Isso quer dizer que o equipamento é bastante versátil e, por isso, costuma ser muito procurado em diversas circunstâncias e necessidades de aplicação.
Porém, lembre-se de sempre considerar as recomendações dos fabricantes, pois algumas empresas podem apresentar restrições nesse sentido.
Isso porque dependendo do tipo de purgador que você adquirir, a força atuante poderá ficar desequilibrada, ocasionando problemas na sua tubulação.
Por isso, em caso de dúvidas, você pode conversar com os especialistas aqui da Bermo, a fim de garantir que a sua decisão seja a mais acertada possível.
Por que os purgadores termodinâmicos são tão importantes?
Os purgadores termodinâmicos são importantes porque são usados para remover condensado de sistemas de vapor e garantir que o vapor flua adequadamente. O condensado pode se acumular em sistemas de vapor, impedindo o fluxo de vapor e afetando a eficiência do sistema. Isso pode levar a uma série de problemas, incluindo falhas de equipamentos, redução da capacidade de aquecimento, consumo excessivo de energia e custos operacionais mais elevados.
Veja abaixo três importantes benefícios proporcionados pelos purgadores em tubulações de fluidos:
Melhora a eficiência do sistema
A instalação de purgadores termodinâmicos em sistemas de vapor é uma prática recomendada para melhorar a eficiência do sistema e reduzir o consumo de energia, pois removem automaticamente o condensado e o ar acumulado na tubulação.
Desta forma, eles ajudam a garantir que o vapor flua adequadamente, reduzindo o risco de danos ao equipamento e falhas operacionais, além de economizar energia e reduzir custos operacionais.
Reduz a probabilidade de danos aos equipamentos
O acúmulo de condensado pode causar problemas nos equipamentos de vapor, como corrosão, danos causados por água e redução da eficiência do sistema. O condensado é formado quando o vapor esfria e se condensa em líquido, e pode conter impurezas, como sais e outros contaminantes.
Quando o condensado é removido de forma eficiente pelos purgadores termodinâmicos, a probabilidade de danos aos equipamentos é reduzida, assim como o risco de elevados custos de manutenção.
Qualidade no produto
Os purgadores termodinâmicos podem influenciar a qualidade do produto, garantindo que o vapor utilizado no processo de produção esteja livre de contaminantes, prevenindo falhas e interrupções na produção, e melhorando a eficiência energética do sistema de vapor.
Isso pode ser especialmente importante em processos que exigem vapor de alta pureza, como a produção de alimentos e bebidas, bem como, em processos críticos, como a produção de medicamentos e produtos químicos. Por fim, os purgadores termodinâmicos podem ajudar a melhorar a eficiência energética do sistema de vapor, o que pode levar a reduções significativas nos custos operacionais. Ao remover o condensado e outros contaminantes do sistema, os purgadores termodinâmicos garantem que o vapor esteja sendo utilizado da forma mais eficiente possível, o que pode ajudar a reduzir o consumo de energia e os custos associados.
Quais são os tipos de purgadores?
Acima, você entendeu um pouco mais sobre o que são purgadores e como eles podem ser úteis e amplamente necessários em um sistema de vapor. No entanto, saiba que além do modelo termodinâmico, há também alguns outros modelos. Veja-os a seguir:
- Purgador mecânico: Ele trabalha com a diferença entre as densidades de vapor e condensado.
- Purgador tipo boia: O processo de vazão do condensado acontece quando a bóia se abre. Ela identifica que o recipiente está cheio e assim vai flutuar para o sistema abrir.
- Purgador de balde invertido: Há um “mini balde” dentro do purgador e ele trabalha removendo o condensado sempre que estiver cheio.
- Purgador termostático bimetálico: Esse modelo mede a temperatura e entende o que é condensado e o que é vapor.
- Purgador termostático de pressão balanceada: Ele funciona como o modelo anterior, mas balanceando a pressão. Ele permite reutilizar a energia do condensado (saiba mais sobre a recuperação de condensado).
Veja também o nosso guia completo sobre purgadores de vapor.
Onde encontrar o melhor modelo de purgador termodinâmico para o meu projeto?
Aqui na Bermo você pode encontrar uma série de purgadores a vapor, dos mais diversos tipos. Inclusive, você pode encontrar modelos de purgadores termodinâmicos que estejam alinhados às suas necessidades operacionais e ao que você precisa para o seu projeto de tubulação.
Caso você ainda não saiba qual é a melhor alternativa para a sua situação, fique tranquilo! A nossa equipe de especialistas está sempre à disposição para lhe apresentar aquela alternativa que seja mais coerente com as suas necessidades.
Queremos que você adquira uma verdadeira solução para as suas instalações de vapor, sem ter que se preocupar com a escolha – afinal, estamos aqui para ajudar você.
Entre em contato agora mesmo para saber mais e tire as suas dúvidas!
