Seleção de Armadilhas de Vapor - Equipamentos de Aquecimento de Ambientes

A - Melhor escolha, B - Alternativa aceitável, 1 (purgador de ar em paralelo), 4 (uma bomba/armadilha pode ser necessária).

Trocadores de calor drenando para pressão atmosférica

A armadilha para esta aplicação deve ser capaz de lidar com uma carga muito pesada ou muito leve igualmente bem, e ser capaz de purgar ar rapidamente. A armadilha de flutuador termostática é ideal e deve sempre ser instalada abaixo da saída do trocador de calor. A Figura 11.10.1 mostra uma armadilha de flutuador termostática sem contrapressão imposta pelo sistema de condensado, como seria encontrado se o condensado estivesse drenando para um receptor ventilado para a atmosfera, ou para uma linha de retorno de condensado inferior não inundada.

Sempre que a saída do aquecedor é controlada, o efeito é reduzir a pressão no espaço de vapor, que pode então se tornar insuficiente para empurrar o condensado através da armadilha, e o sistema é dito estar em ‘stall’. A pressão será reduzida abaixo da pressão atmosférica (ou seja, vácuo) se a temperatura da água secundária for controlada abaixo de 100°C. O vácuo retém o condensado que encharca os tubos do aquecedor. Isso pode causar golpe de aríete, controle de temperatura deficiente e, na maioria dos casos, corrosão eventual dos elementos do aquecedor. Em trocadores de calor menores que drenam para a atmosfera, uma solução simples é instalar um rompedor de vácuo na entrada de vapor do trocador de calor (veja Figura 11.10.1). Quando ocorrer vácuo no espaço de vapor, o rompedor de vácuo se abre para permitir que o condensado drene até a armadilha de vapor.

A armadilha em si deve ser colocada abaixo da saída do trocador e deve ser dimensionada para passar a carga de stall do condensado na altura estática ‘h’ (criada pela altura da saída acima da entrada da armadilha). O tubo de condensado a partir da armadilha deve inclinar-se para baixo para que nenhuma contrapressão adicional seja exercida sobre a armadilha.

Trocadores de calor drenando para pressão positiva

Frequentemente, e especialmente em plantas maiores, é geralmente preferível não introduzir ar no espaço de vapor e o uso de um rompedor de vácuo pode não ser tolerado. Além disso, se o condensado for elevado após a armadilha de vapor para um nível mais alto, um rompedor de vácuo não pode auxiliar a drenagem. Nessas situações, uma bomba-armadilha ou combinação bomba/armadilha deve ser usada.

Se o stall for inevitável e um rompedor de vácuo não puder ser usado, um método ativo de remoção de condensado deve ser usado para dar bom desempenho ao sistema. Uma bomba-armadilha (conforme mostrado na Figura 11.10.2) funcionará como uma armadilha de vapor se houver pressão de vapor suficiente no espaço de vapor para superar a contrapressão. Se não houver, funcionará como uma bomba. O dispositivo é totalmente autocontido e automático em sua operação.

Painéis e faixas radiantes

A saída de calor depende de alta temperatura superficial, consequentemente a remoção imediata de condensado é vital. Os melhores resultados são obtidos drenando cada painel individualmente com uma armadilha de flutuador que lida com ar e condensado rapidamente (Figura 11.10.5). Agrupar dois painéis semelhantes em uma armadilha é frequentemente satisfatório. Armadilhas termodinâmicas ou de balde invertido também podem ser usadas, mas purgadores de ar complementares podem ser necessários.

Radiadores de vapor

Para o tipo padrão de radiador de vapor que normalmente opera em pressões abaixo de 2 bar g, uma armadilha termostática de pressão equilibrada com união de entrada pode ser usada, conforme mostrado na Figura 11.10.6. Um filtro pode não ser necessário, pois o radiador coleta sujeira e pode ser purgado uma vez por ano após a remoção temporária da cápsula da armadilha. Ao substituir a cápsula, é útil garantir que as faces da válvula e do assento estejam limpas.

Se, no entanto, for preferível incorporar um filtro, uma armadilha de pressão equilibrada com filtro é uma alternativa útil (Figura 11.10.7). Em algumas instalações, este tipo de aquecedor é usado em conjunto com um sistema de retorno a vácuo, caso em que uma cápsula sub-resfriada especial está disponível.

Aquecedores de gabinete por convecção com ventilador

Embora estes aquecedores tenham um pequeno espaço de vapor e o condensado não pode ser permitido acumular-se, fatores de design exigem um layout compacto. Uma armadilha de pressão equilibrada pode fornecer isso, conforme mostrado na Figura 11.10.8. Se, no entanto, o gabinete for do tipo de tiragem forçada (com ventilador integrado), a duty mais alta exige que o espaço de vapor seja mantido livre de condensado e ar. Uma armadilha de flutuador é ideal, mas instalá-la de forma compacta dentro do gabinete pode apresentar um problema. Uma alternativa satisfatória é uma armadilha de pressão equilibrada, como a Figura 11.10.8 ilustra, para permitir um comprimento máximo de perna de resfriamento.

Aquecedores unitários e baterias de aquecimento de ar

Aquecedores unitários e baterias de aquecimento de ar produzem muito condensado de um pequeno espaço de vapor. Qualquer acumulação de condensado ou ar produz temperaturas desiguais ou ar frio e pode eventualmente danificar a bateria do aquecedor. Use uma pequena armadilha de flutuador termostática próxima à entrada (Figura 11.10.9). Com baterias horizontais como aquelas usadas em aquecedores de tiragem descendente, qualquer redução no tubo de saída de condensado deve ser feita usando um redutor excêntrico. Isso impedirá o condensado de se acumular nas serpentinas. A armadilha deve ser instalada abaixo da saída conforme a Figura 11.10.10. A remoção de condensado pode ser melhorada instalando a bateria do aquecedor com uma ligeira queda em direção à extremidade de saída. Onde várias baterias de aquecimento vertical são instaladas em série com o fluxo de ar, seções sucessivas fazem progressivamente menos trabalho e produzem progressivamente menos condensado. Cada seção deve ser drenada separadamente com uma armadilha de flutuador (Figura 11.10.11). Se uma armadilha de flutuador não for usada, a armadilha de balde invertido é uma possível alternativa, mas com um purgador de ar instalado em paralelo.

Quando vapor de alta pressão é usado em um sistema de múltiplas baterias de aquecimento, economias podem ser alcançadas coletando o condensado, separando o vapor flash e usando-o para aquecer a primeira seção do aquecedor no banco. Quando as baterias de aquecimento são controladas por temperatura, condições de stall podem ocorrer nos espaços de vapor impedindo a remoção eficiente de condensado. Um rompedor de vácuo Spirax Sarco deve ser instalado na tubulação entre a válvula de controle e a entrada da bateria do aquecedor, e a tubulação de condensado deve ser permitida cair até um ponto de coleta, ou seja, um receptor ventilado para a atmosfera. A armadilha de flutuador deve ser dimensionada pela carga de stall. O assunto de stall é considerado em detalhes no Bloco 12.

Serpentinas de tubos elevadas

Tubos de aquecimento elevados longos, como serpentinas de secagem industriais, produzirão golpe de aríete se atenção insuficiente for dada à instalação. O calor circulará lentamente e o controle de temperatura será difícil. Reorganizar a tubulação conforme a Figura 11.10.12, usando armadilhas de pressão equilibrada com cápsulas de aço inoxidável, ou com armadilhas de flutuador ou de balde invertido, eliminará esses problemas. Com armadilhas de balde invertido, a velocidade de aquecimento pode ser muito melhorada instalando purgadores de ar separados, especialmente na extremidade da serpentina (Figura 11.10.13).