Aplicacoes de Purga de Ar

Algumas das muitas aplicacoes diferentes para purgadores de ar sao descritas neste tutorial, incluindo linhas de vapor, derivacoes, vasos camisados e cilindros rotativos. Outras questoes como a purga de grandes volumes de ar, purga de ar em grupo e a substituicao de armadilhas de vapor termostaticas tambem sao consideradas.

Unidades de purga de ar em geral

O purgador de ar automatico e uma valvula, operada termostaticamente, e instalada em um local onde o vapor e o ar, em vez do condensado, a alcancarao. Se o purgador de ar estiver acoplado proximo a um aquecedor de massa substancial, e que esteja operando proximo a temperatura do vapor, entao o calor conduzido pode manter o purgador de ar fechado, ou pelo menos retardar sua operacao. Portanto, recomenda-se que qualquer purgador de ar e sua tubulacao de conexao sejam instalados sem isolamento para que possam operar corretamente.

Sob essas circunstancias, o purgador de ar e melhor instalado na extremidade de um comprimento de cerca de 300 mm de tubulacao que pode atuar como uma garrafa coletora, e que permite um gradiente de temperatura do espaco de vapor do aquecedor ate o purgador. As ‘garrafas’ mencionadas em ‘Cilindros rotativos’ podem ser utilizadas desta forma como unidades coletoras de ar.

Quando os purgadores de ar descarregam, eles invariavelmente o fazem com uma mistura de ar/vapor. Isso e frequentemente percebido como vapor puro, e a conclusao logica e acreditar que o purgador de ar esta vazando. Se operando normalmente, o grau de descarga deve eventualmente reduzir e cessar. Se o purgador de ar continuar a descarregar por um longo periodo sem nenhum sinal de desligamento, ele pode muito bem estar com defeito e se beneficiaria de ser inspecionado e reparado.

Derivacoes de armadilhas de vapor

Parece natural instalar derivacoes manuais ao redor de armadilhas de vapor, geralmente para serem abertas na partida. Como as cargas de condensado na partida raramente sao muito mais do que o dobro da carga de operacao, e as armadilhas geralmente tem capacidades de condensado fornecendo fatores de seguranca consideravelmente maiores do que isso, parece que a verdadeira funcao das derivacoes e descarregar ar. Isso permite que o condensado alcance a armadilha.

Derivacoes sao frequentemente encontradas ao redor de armadilhas de balde, que sao inerentemente lentas para purgar ar. O conjunto pode ser feito automatico e eficiente simplesmente substituindo a valvula de derivacao manual por um purgador de ar automatico. Derivacoes manuais sao facilmente esquecidas e deixadas abertas, e, portanto, sao uma fonte potencial de desperdicio de vapor.

Quebra-vacuos

Quebra-vacuos podem ser usados com bom efeito em momentos de desligamento do sistema, quando pressoes subatmosfericas podem ser experimentadas dentro de tubulacoes e aparelhos de vapor. Estrategicamente posicionados, eles permitirao que o condensado gravite ate o ponto de drenagem. Ao permitir a remocao completa do condensado de qualquer sistema de vapor, o medo do golpe de ariete sera removido na proxima partida do sistema.

Linhas principais de vapor saturado

A linha principal de vapor e, em efeito, um longo espaco de vapor com uma pequena secao transversal. Quando o vapor e ligado na extremidade de fornecimento, ele se move ao longo da tubulacao como um pistao, empurrando o ar a frente dele. Um purgador de ar instalado na extremidade da linha como na Figura 11.10.13, Modulo 10, limpará a maior parte do ar. O purgador e conectado no topo da tubulacao, ou pelo menos em um ponto acima do nivel esperado de condensado.

Linhas principais de vapor superaquecido

Linhas principais de vapor superaquecido, geralmente, so requerem purga de ar na partida. Um purgador de ar capaz de suportar altas temperaturas e necessario, consequentemente, um tipo bimetalico seria a melhor escolha.

Panelas camisadas

Selecionar a localizacao do purgador de ar para essas aplicacoes pode ser dificil. O ar dissolvido no produto frio e forcado a sair da solucao a medida que a panela aquece, e bolhas aparecem no lado do produto da camisa. A falta de borbulhamento na pele interna da panela revela pontos frios, indicando onde o ar esta se acumulando dentro da camisa.

Com a combinacao do tipo errado de armadilha de vapor e sem purgador de ar, e provavel que o borbulhamento ocorra por ultimo na parte inferior da camisa proximo a saida de condensado, e no topo oposto ao ponto de entrada do vapor. A melhor armadilha de vapor sera do tipo flutuador com purgador de ar, posicionada abaixo da panela, permitindo que o condensado e o ar gravitem para o piso, ou para um coletor e bomba. O purgador de ar e melhor posicionado oposto ao ponto de entrada do vapor em nivel alto, e um fabricante genuíno fornecera uma conexao para esse proposito, (Figura 11.9.1, Modulo 9).

Uma panela inclinavel requer uma armadilha de flutuador com recurso de liberacao de vapor retido, pois o condensado e removido atraves de um tubo de imersao que passa por uma junta rotativa. Se isso nao incluir um purgador de ar, entao um purgador de ar separado contornando a armadilha melhorara o desempenho. Da mesma forma, a armadilha de vapor deve ser posicionada abaixo da saida, (Figura 11.9.2, Modulo 9).

Cilindros rotativos

Um caso especial de interesse e o cilindro de secagem usado em muitas industrias de processos. Um cilindro horizontal e abastecido com vapor atraves de uma junta rotativa em uma extremidade, e o material sendo processado esta em contato com a superficie externa do cilindro. O condensado e descarregado atraves de um tubo de imersao passando pela mesma junta rotativa ou uma junta semelhante na extremidade oposta do cilindro.

Com cilindros de tamanho apreciavel, o volume de ar a ser descarregado na ‘partida’ e grande. O ar acumulado dentro do cilindro durante a operacao normal leva a pontos frios na superficie externa, e material processado incorretamente e produzido. A purga de ar automatica e primordial, e deve ser alcancada como uma questao de rotina se bons resultados forem esperados.

A melhor armadilha de vapor para esse proposito e do tipo flutuador-termostatico com liberacao de vapor retido, mas um purgador de ar separado e frequentemente ainda necessario devido a grande quantidade de ar a ser purgada.

A experiencia mostra que um purgador de ar e uma garrafa coletora de ar na saida de condensado, darao um excelente resultado se instalados conforme mostrado na Figura 11.13.1.

Purga de ar em grupo

Projetistas de equipamentos de vapor as vezes reduzem despesas conectando os pontos remotos de dois ou mais espacos de vapor, e instalando um unico purgador de ar, em vez de usar purgadores de ar individuais para cada espaco de vapor. Infelizmente, tal arranjo e frequentemente sem sucesso. Um aquecedor de ar multi-bobinas pode ter cada uma das bobinas abastecidas de um cabeçalho comum de vapor que e alimentado atraves de uma unica valvula de controle. Aqui, o purgador de ar fechara quando o vapor de uma secao o alcancar. O ar, presente nas outras secoes, simplesmente nao alcancara o purgador para abri-lo. Depois, o vapor no corpo do purgador de ar condensa, e e substituido novamente. Novamente, quando o vapor que chega e da bobina contendo menos ar, o purgador tende a fechar rapidamente. As misturas de ar/vapor nas outras bobinas nao sao induzidas a fluir em direcao a posicao do purgador. A purga de ar em grupo nao tem sucesso, e deve ser evitada, da mesma forma que a drenagem de condensado em grupo.

Purgadores de ar de tamanho extra

A capacidade de um purgador de ar depende do tamanho do orificio, da pressao diferencial atraves da sede, e das propriedades do gas sendo descarregado. Em alguns casos, os espacos de vapor sendo ventilados sao muito grandes, como em grandes esterilizadores e autoclaves na industria alimenticia, grandes autoclaves, vasos de vulcanizacao de borracha, etc. A quantidade de ar a ser ventilada pode entao ser tao grande a ponto de requerer grandes numeros de purgadores de ar instalados em paralelo. Uma resposta alternativa e usar um controle de temperatura auto-ativo, instalado de forma semelhante ao da Figura 11.13.2. A valvula deve ser de um padrao adequado para uso em servico de vapor. A valvula e posicionada pelo sistema de controle, e o sensor de temperatura e localizado no lado a jusante da valvula. A configuracao de temperatura e ajustada para 100°C, ou logo abaixo deste valor. Como a pressao na tubulacao de saida no sensor de temperatura e atmosferica, a temperatura neste ponto seria 100°C se o vapor livre de ar tivesse alcancado o sensor depois de fluir atraves da valvula. Nesta temperatura, a valvula deveria estar apenas fechada. Qualquer temperatura mais baixa na localizacao do sensor significa que algum ar esta presente, e a valvula estara levemente aberta.

Posicionando o sensor de temperatura desta forma, a jusante da valvula onde a pressao da linha e atmosferica, anula o efeito da pressao a montante da valvula. O sistema de controle so precisa fechar a valvula quando a temperatura do sensor alcancar 100°C e abri-la em temperaturas mais baixas. Este arranjo torna bastante pratico usar valvulas de purga de ar tao grandes quanto DN50, o que permite que grandes volumes de ar sejam descarregados.

Purgando ar atraves de armadilhas de vapor termostaticas

Qualquer armadilha de vapor termostatica, como o fole ou capsula de pressao equilibrada, ou o tipo bimetalico, pode ser usada como purgador de ar. Claramente, a unidade operacional deve ser uma que reaja rapidamente a mudancas de temperatura, e armadilhas incorporando tiras bimetalicas de grandes dimensoes sao provavelmente menos adequadas. Mas, se uma armadilha de vapor termostatica e usada principalmente para drenar condensado, quao efetivamente ela purgara ar?

Como a armadilha estara aberta na partida quando o vapor e ligado, ela descarregara o ar sendo empurrado em sua direcao.

Durante a operacao normal, no entanto, a armadilha pode nao ser tao efetiva quanto um purgador de ar. Como uma armadilha de vapor, ela fechara para o condensado logo abaixo da temperatura de saturacao. Segue-se que com uma selagem de agua presente no lado de entrada da armadilha, o ar e quaisquer outros nao condensaveis serao selados dentro do espaco de vapor de processo por algum tempo pelo condensado.

Quando o condensado na armadilha de vapor eventualmente perder parte de seu calor, so entao a armadilha abrira e descarregara tanto o condensado quanto a mistura fria de ar/vapor.

A maneira mais eficaz de liberar ar por uma armadilha de vapor de um espaco de vapor e usar uma armadilha de vapor do tipo flutuador com purgador de ar integrado. Como o condensado deve sempre chegar a armadilha, a passagem de nao condensaveis para o purgador de ar integrado nao e retida durante a operacao normal.

Deve ficar claro que o dispositivo automatico que esta sendo usado para descarregar misturas de ar/vapor, seja descrito como armadilha de vapor ou como purgador de ar, e melhor posicionado acima do nivel da agua na armadilha. Em todos os outros casos, a adicao de purgadores de ar (em posicoes onde a mistura de ar/vapor pode alcancá-los em todas as condicoes) pode ter resultados beneficiosos desproporcionais aos custos extras envolvidos.