Seleção de Armadilhas de Vapor - Equipamentos de Processo

Tabelas de seleção e orientação sobre a escolha de armadilhas para uma variedade de processos diferentes são incluídas neste tutorial, incluindo panelas de ebulição, retortas, digestores, cobres, reaquecedores, evaporadores e vulcanizadores.

A - Melhor escolha, B - Alternativa aceitável, 1 (purgador de ar em paralelo), 2 (com perna de resfriamento de 1 m), 6 (disco anti-vinculação aérea).

Panelas de ebulição fixas

As panelas de ebulição de processo são usadas em muitas indústrias para aquecer uma ampla gama de materiais e quase sempre precisam aquecer seu conteúdo o mais rápido possível. Neste aspecto, diferem das panelas de ebulição de restaurante. As pressões de vapor são normalmente altas e a remoção eficiente de ar e condensado é

vital. As armadilhas instaladas em panelas de produção fixas devem descarregar condensado e ar muito rapidamente e devem lidar com uma carga de condensado que varia amplamente entre condições de partida e operação.

A armadilha de flutuador termostática é a escolha ideal. A jaqueta iniciará mais rapidamente se um purgador de ar for colocado oposto à posição de entrada do vapor. Geralmente é feita provisão para isso.

A Figura 11.9.1 mostra uma armadilha de flutuador termostática instalada próxima ao ponto de drenagem. A armadilha termodinâmica pode ser uma alternativa útil, particularmente onde a saída está próxima ao chão, mas pode ser necessário instalar um purgador de ar em um by-pass ao redor da armadilha termodinâmica para máxima produção.

Armadilhas termostáticas de pressão equilibrada também podem ser usadas em panelas pequenas, mas devem ser instaladas em uma perna de resfriamento sem isolamento.

A Figura 11.9.2 mostra o arranjo quando a armadilha não pode ser instalada sob a panela e o condensado é removido por um tubo de sifão fixo interno através de uma armadilha de flutuador termostática com liberação de bloqueio de vapor.

Panelas de processo basculantes

Uma característica de todas as panelas com jaqueta do tipo basculante (Figura 11.9.2) é que condições de bloqueio de vapor estão sempre presentes, não importa quão próxima a armadilha esteja instalada da panela. A razão é que o condensado deve passar por um tubo ascendente do fundo da jaqueta até o pivô de saída. Esta passagem ascendente se enche de vapor e faz com que a armadilha permaneça fechada, retendo assim o condensado, a menos que a precaução adequada seja tomada. A armadilha deve ter um recurso de liberação de bloqueio de vapor. Se o vapor entrar na jaqueta pela parte superior, um purgador de ar adicional na jaqueta melhorará os tempos de partida.​

Retortas

As retortas são geralmente grandes recipientes nos quais um produto é colocado para processamento ou cozimento com vapor de pressão relativamente baixa.

Um exemplo seria uma retorta de enlatamento na qual latas de alimentos seladas são colocadas. O vapor é então usado para aquecer ou cozinhar o conteúdo da lata. Uma vez que a porta é fechada, é vital garantir que todo o ar e condensado sejam removidos e substituídos por vapor saturado seco. Uma armadilha de flutuador termostática (com seu purgador de ar integrado) é ideal, especialmente devido à sua capacidade de passar grandes volumes de condensado em pressões relativamente baixas.

Em um espaço de vapor tão grande, a remoção de ar pode ser um problema. Se todo o ar não for removido, as temperaturas do processo cairão, resultando em deterioração do produto. Se a entrada de vapor estiver no fundo, instale purgadores de ar de pressão equilibrada no topo. Se o vapor entrar pelo topo, adicione purgadores de ar adicionais próximos ao fundo (Figura 11.9.3).

Autoclaves industriais

A Figura 11.9.4 mostra um método alternativo de ventilação de um grande autoclave usando um controle de temperatura auto-ajustável como um purgador de ar de grande capacidade. Onde há um ciclo de resfriamento, as armadilhas e purgadores de ar devem ser adequadamente valvulados e ter by-passes.

Digestores

O calor é fornecido por uma jaqueta de vapor que estará cheia de ar na partida. A posição da entrada de vapor pode variar, estando no fundo, no meio ou no topo da jaqueta. As duas primeiras exigem purgadores de ar de pressão equilibrada no topo da jaqueta (Figura 11.9.5), mas para uma entrada ‘superior’, instale os purgadores próximos ao fundo. Em todos os casos, drene a jaqueta com armadilhas de flutuador termostática, conforme mostrado. Armadilhas termodinâmicas são possíveis alternativas, mas ventilação de ar adicional geralmente será necessária. Quando a paleta for aquecida, drene-a com uma armadilha de flutuador termostática que tenha liberação de bloqueio de vapor.

Mesas aquecidas e chapas

Estes são usados em muitas indústrias e as condições podem ser variáveis, mas uma aplicação típica seria na seção final de secagem de uma máquina corrugadora (Figura 11.9.6). Chapas aquecidas ou câmaras de vapor podem ter pressões e cargas de condensado variáveis, devido a variações na espessura da placa. Armadilhas de flutuador termostática ou de pressão equilibrada são adequadas para esta aplicação, enquanto armadilhas termodinâmicas também se mostram uma alternativa útil.

Geralmente, o vapor não deve ser alimentado de uma extremidade da mesa e o condensado drenado na outra, pois o condensado (e ar) de qualquer seção tem que passar por cada seção seguinte para chegar à armadilha. Isso resultará em tempos de aquecimento mais longos e temperaturas reduzidas nas seções finais. Um método melhor é alimentar e drenar cada seção individualmente. A Figura 11.9.6 mostra armadilhas termostáticas de pressão equilibrada e filtros que geralmente são adequados para estas mesas.

Caldeirões de cervejaria

Estes são tipos especializados de evaporadores que exigem consideração especial. O vapor é geralmente fornecido de baixo do ‘caldeirão’ e a alta demanda do aquecedor pode produzir um pico na planta de caldeiras com possibilidade de arraste, portanto um separador na linha próximo ao ‘caldeirão’ garantirá que vapor seco esteja disponível.

A serpentina de base é melhor drenada usando uma armadilha de flutuador termostática instalada próxima à saída. O aquecedor deve ser capaz da maior transferência de calor possível com uma saída suave para dar turbulência contínua no caldeirão. Isso exige uma armadilha de alta capacidade com descarga contínua, capaz de lidar com a carga pesada de partida bem como a carga mais leve de operação. A armadilha de flutuador termostática é idealmente adequada para esta tarefa.

A ventilação de ar é extremamente importante. Se o design do aquecedor significa que todo o ar é descarregado pela saída de condensado, capacidade adicional de ventilação de ar será uma vantagem. Usar um purgador de ar de pressão equilibrada instalado ao redor da armadilha maximizará a purga do sistema na partida (Figura 11.9.7).

Às vezes, o design inerente do aquecedor fará com que o ar se acumule em algum outro ponto, caso em que ventilação de ar separada será necessária.

Evaporadores, calandreias e reaquecedores

Os evaporadores variam amplamente em design e uso, mas essencialmente incluem alguma forma de trocador de calor para aquecer um fluido de processo. O aquecedor a vapor é geralmente do tipo tubo horizontal mostrado na Figura 11.9.8.

Tubos verticais também são usados, e estes são frequentemente dispostos em uma calandreia ou cesto de tubos, com vapor fora dos tubos. Calandreias podem estar dentro do corpo do evaporador, ou um aquecedor externo ou reaquecedor pode ser usado. Considerações semelhantes se aplicam em todos esses casos.

A taxa de condensação pode ser maior na ‘partida’ do que durante a ebulição, mas uma boa taxa de transferência de calor é vital em todos os momentos. A armadilha deve operar igualmente bem em cargas pesadas ou leves e o ar deve ser descarregado livremente.

A armadilha de flutuador termostática é a melhor escolha e deve ser instalada próxima ao ponto de drenagem do condensado. Se isso não for possível, use a armadilha de flutuador termostática com liberação de bloqueio de vapor, mais, se necessário, um purgador de ar externo em um by-pass.

A armadilha de balde invertido é uma alternativa quando as pressões de vapor são muito altas ou golpe de aríete extremo está presente. Um by-pass de purgador de ar é sempre necessário com este arranjo.

Com alguns aquecedores, a saída pode ser melhorada com ventilação de ar adicional. A drenagem e ventilação de ar de evaporadores multi-estágio pode ser complicada pelo fato de que um ou mais estágios podem operar sob vácuo e arranjos especiais devem ser feitos utilizando bombas-armadilhas automáticas. O condensado também pode ser corrosivo. Sempre procure orientação especializada para drenar este equipamento.

Vulcanizadores

O condensado da câmara pode se tornar ácido, tornando-o corrosivo para algumas armadilhas. Uma armadilha de flutuador termostática ainda é a melhor escolha, ou uma armadilha de balde invertido com um purgador de ar separado em paralelo. Qualquer que seja a escolha, deve ser de construção em aço inoxidável para fornecer resistência ao ataque corrosivo. O condensado deve ser descartado devido à contaminação. Os conjuntos de armadilhas que atendem a câmara precisarão ser limpos regularmente.

A entrada de vapor em uma extremidade da câmara torna necessário ter purgadores de ar em nível alto na extremidade oposta da câmara, bem como dentro (ou ao redor) da armadilha. A drenagem e ventilação da jaqueta é mais direta. Uma armadilha de flutuador termostática deve ser usada, juntamente com um purgador de ar adicional instalado o mais longe possível da entrada de vapor.