Armadilhas de Vapor Mecanicas

As armadilhas de vapor mecanicas dependem da diferenca de densidade entre o vapor e o condensado para operar. Elas podem continuamente passar grandes volumes de condensado e sao adequadas para uma ampla gama de aplicacoes de processo. Os tipos incluem armadilhas de flutuador e armadilhas de balde invertido. Este tutorial considera a operacao e beneficios de ambos os tipos.

Armadilha de vapor de flutuador

A armadilha do tipo flutuador opera detectando a diferenca de densidade entre o vapor e o condensado. No caso da armadilha mostrada na Figura 11.3.1, o condensado que alcance a armadilha fara a bola flutuante subir, levantando a valvula de sua sede e liberando o condensado. Como pode ser visto, a valvula esta sempre inundada e nem o vapor nem o ar passarão atraves dela, entao as armadilhas antigas desse tipo eram ventiladas usando uma torneira operada manualmente no topo do corpo. As armadilhas modernas usam um purgador de ar termostatico, conforme mostrado na Figura 11.3.2. Isso permite que o ar inicial passe enquanto a armadilha tambem esta lidando com o condensado. O purgador de ar automatico usa a mesma capsula de pressao equilibrada como elemento de armadilha de vapor termostatica, e e localizado no espaco de vapor acima do nivel de condensado. Apos liberar o ar inicial, ele permanece fechado ate que o ar ou outros gases nao condensaveis se acumulem durante a operacao normal e causem sua abertura reduzindo a temperatura da mistura ar/vapor. O purgador de ar termostatico oferece o beneficio adicional de aumentar significativamente a capacidade de condensado na partida fria.

No passado, o purgador de ar termostatico era um ponto fraco se o golpe de ariete estivesse presente no sistema. Ate a bola poderia ser danificada se o golpe de ariete fosse severo. No entanto, nas armadilhas de flutuador modernas, o purgador de ar e uma capsula compacta, muito robusta, toda em aco inoxidavel, e as tecnicas modernas de soldagem usadas na bola tornam a armadilha de vapor completa flutuador-termostatica muito robusta e confiavel em situacoes de golpe de ariete.

Em muitos aspectos, a armadilha flutuador-termostatica e a mais proxima de uma armadilha de vapor ideal. Ela descarregará o condensado assim que for formado, independentemente de mudancas na pressao do vapor. Vantagens da armadilha de vapor flutuador-termostatica

• A armadilha descarrega continuamente o condensado a temperatura de vapor. Isso a torna a primeira escolha para aplicacoes onde a taxa de transferencia de calor e alta para a area de superficie de aquecimento disponivel.
• E capaz de lidar com cargas de condensado pesadas ou leves igualmente bem e nao e afetada por flutuacoes amplas e repentinas de pressao ou taxa de fluxo.
• Contanto que um purgador de ar automatico esteja instalado, a armadilha e capaz de descarregar ar livremente.
• Tem uma grande capacidade para seu tamanho.
• As versoes que tem uma valvula de liberacao de vapor retido sao o unico tipo de armadilha inteiramente adequado para uso onde o travamento por vapor pode ocorrer.
• E resistente ao golpe de ariete. Desvantagens da armadilha de vapor flutuador-termostatica
• Embora menos suscetivel do que a armadilha de balde invertido, a armadilha do tipo flutuador pode ser danificada por congelamento severo e o corpo deve ser bem isolado, e/ou complementado com uma pequena armadilha de drenagem termostatica suplementar, se for instalada em uma posicao exposta.
• Como todas as armadilhas do tipo mecanico, diferentes internas sao necessarias para permitir a operacao em faixas de pressao variadas. Armadilhas projetadas para operar em pressoes diferenciais mais altas tem orificios menores para equilibrar a flutuabilidade do flutuador. Se uma armadilha for submetida a uma pressao diferencial mais alta do que a projetada, ela fechará e nao passará condensado.

Armadilha de vapor de balde invertido

A armadilha de vapor de balde invertido e mostrada na Figura 11.3.3. Como seu nome implica, o mecanismo consiste em um balde invertido que e fixado por uma alavanca a uma valvula. Uma parte essencial da armadilha e o pequeno furo de ventilacao de ar no topo do balde. A Figura 11.3.3 mostra o metodo de operacao. Em (i) o balde puxa para baixo, puxando a valvula de sua sede. O condensado flui sob a base do balde preenchendo o corpo e fluindo para longe atraves da saida. Em (ii) a chegada do vapor faz com que o balde se torne flutuante, ele entao sobe e fecha a saida. Em (iii) a armadilha permanece fechada ate que o vapor no balde tenha condensado ou borbulhado atraves do furo de ventilacao para o topo do corpo da armadilha. Ela entao afundará, puxando a valvula principal de sua sede. O condensado acumulado e liberado e o ciclo se repete. Em (ii), o ar que alcance a armadilha na partida tambem dara flutuabilidade ao balde e fechara a valvula. O furo de ventilacao do balde e essencial para permitir que o ar escape para o topo da armadilha para eventual descarga atraves da sede da valvula principal. O furo, e a pressao diferencial, sao pequenos, entao a armadilha e relativamente lenta na ventilacao de ar. Ao mesmo tempo, ela deve passar (e, portanto, desperdicar) uma certa quantidade de vapor para que a armadilha opere uma vez que o ar tenha sido limpo. Um purgador de ar paralelo instalado fora da armadilha reduzirá os tempos de partida. Vantagens da armadilha de vapor de balde invertido

• A armadilha de vapor de balde invertido pode ser feita para suportar altas pressoes.
• Como uma armadilha de vapor flutuador-termostatica, tem boa tolerancia a condicoes de golpe de ariete.
• Pode ser usada em linhas de vapor superaquecido com a adicao de uma valvula de retencao na entrada.
• O modo de falha e geralmente aberto, entao e mais segura naquelas aplicacoes que requerem essa caracteristica, por exemplo, drenagens de turbinas. Desvantagens da armadilha de vapor de balde invertido
• O pequeno tamanho do furo no topo do balde significa que este tipo de armadilha so pode descarregar ar muito lentamente. O furo nao pode ser ampliado, pois o vapor passaria rapido demais durante a operacao normal.
• Deve haver sempre agua suficiente no corpo da armadilha para atuar como uma selagem ao redor da borda do balde. Se a armadilha perder essa selagem de agua, o vapor pode ser desperdicado atraves da valvula de saida. Isso pode frequentemente acontecer em aplicacoes onde ha uma queda repentina na pressao do vapor, causando que parte do condensado no corpo da armadilha ‘flasheie’ em vapor. O balde perde sua flutuabilidade e afunda, permitindo que o vapor vivo passe atraves do orificio da armadilha. So se condensado suficiente alcancar a armadilha e que a selagem de agua se formará novamente, e prevenirá o desperdicio de vapor.
• Se uma armadilha de balde invertido for usada em uma aplicacao onde flutuacao de pressao da planta pode ser esperada, uma valvula de retencao deve ser instalada na linha de entrada na frente da armadilha. O vapor e a agua sao livres para fluir na direcao indicada, enquanto o fluxo reverso e impossivel, pois a valvula de retencao seria forcada em sua sede.
• A temperatura mais alta do vapor superaquecido e provavel de causar que uma armadilha de balde invertido perca sua selagem de agua. Uma valvula de retencao na frente da armadilha deve ser considerada essencial sob tais condicoes. Algumas armadilhas de balde invertido sao fabricadas com uma valvula de retencao integrada como padrao.
• A armadilha de balde invertido e provavel de sofrer danos de congelamento se instalada em uma posicao exposta com condicoes ambientais abaixo de zero. Como com outros tipos de armadilhas mecanicas, o isolamento adequado pode superar esse problema se as condicoes nao forem muito severas. Se condicoes ambientais muito abaixo de zero forem esperadas, entao pode ser prudente considerar um tipo de armadilha mais robusto para fazer o trabalho. No caso de drenagem de linhas principais, uma armadilha termodinamica seria a primeira escolha.
• Como a armadilha de flutuador, o orificio em uma armadilha de balde invertido e projetado para operar ate uma pressao diferencial maxima. Se a armadilha for submetida a uma pressao diferencial mais alta do que a projetada, ela fechará e nao passará condensado. Uma gama de tamanhos de orificio esta disponivel para cobrir uma ampla faixa de pressao.