Curso de Tubulações Industriais - aula04 - purg. separ. filtros

Curso de Tubulações Industriais - aula04 - purg. separ. filtros

TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 4 Prof. Clélio

AULA 4 Volume I do Livro Texto

• Capítulo 7 Purgadores de Vapor, Separadores Diversos e Filtros.

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Nas linhas de vapor sempre haverá água líquida (condensado) resultante da condensação parcial do vapor ou arrastada pela vapor que sai da caldeira.

Conservar a energia do vapor (O CONDENSADO NÃO TEM AÇÃO MOTORA E NEM AÇÃO AQUECEDORA

Evitar vibrações e golpes de aríete nas tubulações causados pelo condensado arrastado pelo vapor em alta velocidade

Evitar erosão causada pelo impacto das gotas de condensado

formação de ácido carbônico (H2O + CO2HCO3)

Diminuir os efeitos da corrosão evitando a Evitar o resfriamento do vapor

Evitar a diminuição da seção útil de escoamento

AR E OUTROS GASES INCONDENSÁVEIS (CO2 por exemplo) QUE TAMBÉM PRECISAM SER ELIMINADOS.

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1. Eliminação de condensado das tubulações de vapor (drenagem de tubulações de vapor).

2. Reter vapor nos aparelhos de aquecimento a vapor (aquecedores, refervedores, serpentinas de aquecimento, autoclaves, estufas etc.).

QUALQUER UM DOS DOIS CASOS A DESCARGA DOS PURGADORES PODE SER FEITA DIRETAMENTE PARA A ATMOSFERA (Descarga livre) OU PARA UMA LINHA DE CONDENSADO (Descarga fechada)

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1- Instalação de purgadores para drenagem de tubulações de vapor

1. Todos os pontos baixos e todos os pontos de aumento de elevação

2. Nos trechos de tubulação em nível em cada 100 a 250 m (QUANTO MAIS

3. Imediatamente antes de todas as válvulas de bloqueio, válvulas de retenção, válvulas de controle e válvulas redutoras de pressão

4. Próximo à entrada de qualquer máquina a vapor.

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2 – Instalação para reter vapor em aparelhos de aquecimento

RETENÇÃO (Como mostra a figura ao lado)

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Purgadores de bóia

PURGADORES MECÂNICOS (Agem por diferença de densidade) Purgadores de panela invertida

Purgadores de panela aberta

Purgadores de expansão metálica

PURGADORES TERMOSTÁTICOS (Agem por diferença de temperatura) Purgadores de expansão líquida

Purgadores de expansão balanceada (de fole)

PURGADORES ESPECIAIS Purgadores termodinâmicos Purgadores de impulso

1 - Purgador de bóia

NÃO PERMITE A SAIDA DE AR E OUTROS GASES INCONDENSÁVEIS (Alguns purgadores possuem uma válvula termostática para eliminação de ar)

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2 - Purgador de panela invertida

3 – Purgador de panela aberta Utilização e funcionamento semelhante ao purgador de panela invertida

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4 – Purgador de expansão metálica

São pequenos e leves

Removem ar com grande facilidade Suportam bem os golpes de aríete

Podem trabalhar com qualquer pressão Vibrações e movimentos da tubulação não perturbam seu funcionamento

5 – Purgador, termostático de fole

É EMPREGADO EM BAIXAS PRESSÕES (Até 3,5 MPa)

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6 – Purgador termodinâmico

NÃO DEVE SER USADO QUANDO A CONTRAPRESSÃO DO CONDENSADO FOR MAIOR QUE 50% DA PRESSÃO DO VAPOR

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Natureza da instalação e finalidade do purgador Pressão e temperatura do vapor na entrada do purgador

Tipo de descarga do condensado (aberta ou fechada), pressão e temperatura do condensado no caso do sistema ser fechado.

Quantidade de condensado a ser eliminado Perda admitida de vapor vivo Ocorrências de golpe de aríete ou vibrações na tubulação Ação corrosiva ou erosiva do vapor ou do condensado

Custo inicial

Pressão máxima do vapor

(kgf/cm2)

Capacidade

Máxima (kg/h)

Permite descarga contínua

Eliminação de ar

Resistência a golpes de aríete

Perda de vapor

Necessidade de manutenção

Bóia 35 50.0 sim pode ser não pouca regular Panela invertida 180 15.0 não sim sim pouca bastante

Panela aberta 100 6.0 não sim sim pouca bastante

Expansão metálica 50 4.0 pode ser sim sim bastante regular

Expansão líquida 35 4.0 pode ser sim não bastante regular Expansão balanceada (fole) 35 1.0 pode ser sim não bastante regular

Termodinâmico 100 3.0 não sim sim regular quase nenhuma

Impulso 100 5.0 não não sim regular quase nenhuma

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Serviço

Condições de trabalho Tipos recomendados

Coeficiente de segurança

Alta pressão: mais de 2 MPa (≅20 Kgf/cm2) B 2

Média pressão: até 2 MPa

B - C 2 Vapor saturado

Baixa pressão: até 0,2 MPa C - B 3

Alta pressão: mais de 2 MPa B – C 2

Média pressão: até 2 MPa C – B 2

Drenagem de tubulação de vapor (com retorno de condensado)

Vapor superaquecido

Baixa pressão: até 0,2 MPa C – B 3

Pressões até 0,1 MPa (≅1 Kgf/cm2)

C 2 Drenagem de tubulação de vapor

(descarga aberta) Vapor superaquecido ou saturado Pressões acima de 0,1 MPa D 3

Aquecimento de tubulações - - D 3

Vazão constante A – B 2 Altas vazões (mais de 4.0 Kg/h) Vazão variável A – B 4

Vazão constante A – B 2

Aparelhos de aquecimento a vapor Médias e baixas vazões (até 4000 Kg/h) Vazão variável C – A 4

Serpentinas de tanques - - B - A 3

A – purgador de bóia B – purgador de panela invertida

C – purgador termostático ou de expansão metálica

D – purgador termodinâmico

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()saQQnQ5,0+=

1 – Para drenagem de linhas de vapor Onde:

Q Quantidade total de condensado (A capacidade de eliminação do purgador deverá ser igual ou maior do que Q) n Coeficiente de segurança aQ Quantidade de condensado formado durante o aquecimento da tubulação (Início de funcionamento do sistema) sQ Quantidade de condensado formado com a tubulação em operação normal

L = comprimento da tubulação (pés) w = peso unitário do tubo vazio (lb/pés) t∆= diferença de temperatura entre o vapor e o ambiente (°F) iQ= calor latente do vapor na temperatura final em (Btu)

N= numero de minutos de duração do aquecimento da tubulação (toma-se geralmente N=5) a= área lateral unitária do tubo (pé2/pé)

NQ tLwQ i is Q tULaQ∆=

U= perda unitária de calor através do isolamento térmico. Como exemplo temos, para o isolamento usual de hidrossilicato de cálcio com 2” de espessura U= 0,286 Btu/pé2/°F/h

SER SUPERDIMENSIONADOS (coeficiente de segurança = 4) PARA ELIMINAR A ÁGUA ARRASTADA PELO VAPOR.

2 – Para reter vapor na saída de aparelhos de aquecimento

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Separação de água e/ou óleo em tubulações de ar comprimido e de outros gases

Separação de poeiras e sólidos em suspensão em tubulações de ar e de gases diversos

Separação de ar e/ou água em tubulações de gasolina e outros líquidos leves

Separação de ar e/ou água em tubulações de vapor

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m1=mv1+mu1m2=mv2+mu2

m3=ma xxe ma = massa de água separada mu1 = massa de umidade no vapor antes do separador ma e mu1 são calculados para a mesma massa de vapor úmido entrando no separador x1 e x2 são respectivamente o título do vapor antes e depois do separador

Em uma massa “m” de vapor úmido de título “x”, a massa de água é dada por mu = m(100-x) pois, por definição, totalmassa vaporde massa x = av v m m

FILTROS PROVISÓRIOS E PERMANENTES 1 – Filtros provisórios

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Para facilitar a colocação e posterior retirada dos filtros provisórios, deve-se utilizar um carretel

A CESTA DE TELA DEVE TER UMA ÁREA FILTRANTE DE NO MÍNIMO 3 A 4 VEZES A ÁREA DA SEÇÃO TRANSVERSAL ÚTIL DA TUBULAÇÃO

2 – Filtros permanentes

OS ELEMENTOS FILTRANTES (mesmo nos filtros provisórios) DEVEM SER SEMPRE DE MATERIAIS RESISTENTES À CORROSÃO

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ESPECIFICÃO DE MATERIAL PARA TUBULAÇÃO- AULA 4 ANEXO 1

CAPÍTULO 8 – RECOMENDAÇÕES DE MATERIAIS PARA ALGUNS SERVIÇOS

AULA 4 Referente ao Capítulo 7 do Livro Texto

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ANEXO 1 – Livro Texto (pág. 104) Folha 1 de 1

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