Baixe Curso sobre distribuição de vapor e outras Notas de aula em PDF para Turismo, somente na Docsity! INSTITUTO BRASILEIRO DE “PETRÓLEO APOSTILAS CURSO SOBRE DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR - 1975 - AV. BIO BRANCO, 156 « 10.0 - 5. 102478 TELS, 2995843 e PriG141 Hr os BIO DE JANEIRO — G% = 29000 TELEGRAMAS CINRAPES CAIXA. POSTAL, 343 - ZC*00 1. AV. BIO URANCO, 156. 106.5, 16 INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO RELAÇÃO DE APOSTILAS Distribuição de Vapor - Sarco Sul Americana (pags. 1 a 28) Dimensionamento de Tubulação de Vapor - Eng? Ricardo V.H. Daumichen (pãgs. 1a 17) - Matérias para Tubulação - Eng? Boris Makarenko (págs. 1 a 18) Os Efeitos do Ar na Eficiência Térmica - Eng? Antonio Papy (pags. 1a 8) Vapor para Aquecimento - Equipamentos - Eng? Antonio Pagy (pãgs. 1 a 29) Purgadores - Eng? José Roberto V. Vieira (págs. 1a 37) Recuperação e Aproveitamento de Condensado - Eng? Antonio Pagy (pags. 1 a 33) Armazenamento e Aquecimento de Úleos e Outros Líquidos Eng? José Roberto V. Vieira (pãgs. 129) Notas sobre Sistemas de Tubos Aquecidos — Eng? Antonio Pagy (pags. 1a 9) TELS. 9825843 e su1.g9g) TELEGRAMAS CIRRAPEM RIO DE JANERO — 4 - Bando CAIXA FOSTAL, 343 - ZC-00 i í i 1. INTRODUÇÃO O sistema de distribuição de vaper é, sem dúvida, o mais importante elo de ligação entre o produtor (caldeira), e o consumidor de vapor. O investimento feito na produção e utilização eficiente do vapor poderá ser desperdiçado se o sistema de distribuição não fizer com que 0 vapor atinja seu objetivo a uma dada pressão, livre de ar, seco, e em quantidade suficiente. A nossa idéia será a de enfocar os vários aspectos que tornam um, sistema de distribuição de vapor efi- ciente. Na maioria dos casos, devido à impraticabi- lidade da extração de calor do combustível no ponto de consumo, é que isso é feito em um tro- cador de calor central — a caldeira. Assim, dessa maneira, o calor é transferido para um meio de aqueciinento, normaimente vapor, água, ou, em alguns casos, óleo. Desses o vapor saturado é o mais comumente aplicado, devido, sem dúvida, às facilidades que oferece, de produção e utilização. A correlação existente entre pressão e tempera- tura, é sua característica mais conhecida, como pode ser visto na Tabela 1. Essa é uma caracte- rística importante, tunto para processos como para sistemas de aquecimento, mas, particularmente, para aqueles cases onde a temperatura mínima é crítica, abaixo da qual, a desejada mudança de estado do produto, não é efetuada, ou onde houver um limite máximo de temperatura, acima da quai o produto poderá ser danificado ou talvez tornar- se perigoso. Um exemplo típico disso é o caso de certo processo de aquecimento de borracha, onde a temperatura tem que ser mantida entre 150 e 153º€, pois ahaixo de 150ºC não haverá a necessária vnlcanização, e acima de 153ºC mi- ciar-se-á um processo de endurecimento da bor- racha, apresentando um produto de qualidade infe- rior. Se dermos uma olhada na Tabela 1, verifi- caremos que, a priori, usaremos vapor a 4 kg/crr?, Se não considerarmos esses limites conhecidos, uma redução de pressão e consequente redução de temperatura poderão ocasionar uma redução da produtivid de de determinado equipamento. Se uma bateria de aquecimento é projetada para tra- balhar a 6 kg/cm? e estiver trabalhando com vapor saturado a 4,7 kg/cm?, sua produção de- verá, em condições normais, cair entre 10 e 15%. A tarefa do engenheiro, então, não é somente pro- duzir vapor a uma certa pressão na caldeira, mas fazer com que esse vapor atinja seu objetivo, à pressão e temperatura certas. 2. DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO Torna-se evidente, pelo que já foi visto, que devo scr instalada uma tubulação de diâmetro conveniente para uma dada vazão «de vapor. Se sub-dimensionada, teremos erosão provocada por velocidade excessiva, e alta perda dz carga. Se super-dimensionada, teremos uma elevação consi- derável no custo inicial da instalação, embora isso não prejudique, de forma alguma, o funcionamen- to da mesma. Existem dois métolos básicos ds dimensio- namento de tubulações, sendo que, em ambos os casos, teremos que estimar um dado: 1.— Velocidade. 2 — Perda de carga. Se optarmos pela velocidade, nossos cálculos bascar-se-ão na relação volume específico do va- por — área seccional da tubulação. A prática nos mostra que entre 20 e 35 my/seg. situa-se a velocidade razoável para vapor saturado. No en- tanto, 35 m deve ser tomada como máxima, acima da qual começaremos a ter problemas ds barulho e erosão, principalmente em se tratando de vapor de haixa qualidade (úmido). Mesmo essas velocidades são altas, em termos de perda de carga. Em condições normais, principalmente nos ramais secundários e tubulações curtas, a ve- locidade de 15 m/seg. É mais conveniente se ti- vermos que evitar perdas de carga. A Tabela 2 nos dá uma idéia rápida do di- mensionamento de tubulações, pela velocidade e, na maioria dos casos, poderá ser empregada para o dimensionamento de pequenas tubulações que, saindo de um ramal, alimentem um só eguipa- mento. Nesse caso, a velocidade nunca deverá exceder 15 m/seg. Existe também o problema de que o dimep- sionamento, pela velocidade, não prevê o compri- mento da tubulação e, nesse caso, a perda de carga total poderá scr surpreendentemente grande, no final da mesma; quanto mais longa for a tubu- lação, menor será a pressão disponível no ponte de consumo. Sabemos que geralmente, a tempe- ratura do meio de aquecimento pode ser impor- tante. Sabemos também que, em se tratando de vapor saturado, existe uma relação direta pressão/ temperatura. Assim, no nosso esforço para ma- ximizar o aproveitamento de vapor, teremos maior oportunidade de atingir nosso objetivo, se dimen- sionarmos à tubul..ção pelo método de perda de carga, que nos fornece dados de pressão em quai-. quer ponto da tubulação. Vamos explicar como isso poderá ser feito: Existe um número enorme de gráficos, nomo- gramas c tabelas para o dimensionamento de iu- bulações pela perda de carga. Um método in- glês tem sido considerado bastante satisfatório através dos anos e pode ser encontrado nas Ta- belas 3 e 4, A entrada na tabela é feita através da fórmu- ia abaixo: TC ip —IP F= SIT Onde; íP, = fator pressão inicial em kg/cm2, fP, L = comprimento equivalente da tu- bulação em metros, == fator pressão final em Kg/cmi. prices, t isa e Tabela 3 — A coluna da esquerda, é com- posta por uma séric de fatores (F), baseados na perda de carpa por metro de tubulação. Sob as várias bitolas de tubulações, encontramos duas linhas X e Y para cada fator de perda de carga. X nos dá a quantidade de vapor em kg/hr, que: passa pela tubulação, para fator de perda de carpa. -Y nos dá o fator de velocidade, em m/seg para a mesma quantidade de vapor. A perda de carga (fP, —. £P, na Tabela 3) é dada pela Tabela 4. Supondo-se que a pressão inicial .seja 7 kg/em?, iremos encontrar o fP, na Tabela 4, que é 9.700. Supondó-se que a pressão desejada no pon- to de consumo seja de 6,3 kg/cm?, teremos fP, = 8.140, Supondo-se ainda que O comprimento equi- valente (comprimento real + perdas nas válvu- tas, conexões, etc) scja de 236 m, teremos: P,— fP, 9700 — 8140 =F= = 66 L 236 Pela Tabela 3 veremos que, descendo pela coluna da esquerda até F = 6,6, deí indo para a direita, uma tubulação de 2 1/2”, terá capaci- dade para (X) 1000 kg/hr. de vapor com um fator velocidade (Y) de 75. A, figura apresentada na linha Y, da Tabela 3, representa o fator velocidade, que é bascado no volume específico de ]m?/kg e pode rapida- mente ser convertido à velocidade real para outros volumes. Assim: velocidade real x 1 Y Vg Y= ouV=—.——— ou volume real 1 V=Y.VvE sendo: V = velocidade real em m/seg. Y = fator velocidade Vg= volume real em m3/kg. Assim, no caso citado, teremos: P, = 7,0 kg/em? P. = 6,3 kg/em? Q = 1000 kg/hr. Procurando-se o volume específico (Vg) do vapor a 6,6 kg/cm?, que é a pressão média, ve- remos que: Veg = 0,257m%/kg e assim: V = 0,257. 75 V = 19,3 m/seg. Tomemos outro exemplo, conforme Figura 1: + 136mis +, t0" Lrsomts COMPRIM EQUIVALENTE CALDEIRA 704 Kgkmê 284 kgh Fig, 1 Neste caso, o comprimento é conhecido, no entanto temos que dar uma margem para as perdas na tubulação. Se soubéssemos o diâmetro da tu- bulação, não haveria problema em determinar as perdas. Como ainda não temos esse «lado, vamos permitir uma margem para essas perdas. Se a tubulação fôr acima de, digamos, 100 m de com- Primento, é razoavelmente reta (como c exem- Plo), 10% é razoável, porém, se ela fôr curta, mesmo sendo razoavelmente reta, 20% de mar- gem será mais apropriado. Uma outra margem deye ser considerada para as pérdas por radiação da tubulação principal. No nosso caso, o aquecedor requer 270 kg/hr.; no entanto, a tubulação deve . transportar isso, mais a quantidade de vapor que será condensado BATERIA DE AQUECIMENTO 270 xg/h 67 Kgpemt pelas perdas por radiação. Como a tubulação ainda não está dimensionada, cálculos reais ainda não podem ser feitos; no entanto, presumindo gue a tubulação esteja isolada, será bem razoável permitimos 1% para cada 30 m de comprimento. Assim, pela Tabela 4: P; = 40 kg/em: P, = 6,7 kg/em? 1P, = 9700 fP; = 9015 Portanto: fP; — fP, 9700 — 905 Fa = =ass L 150 F= 455 f Tabela 1 TABELA DE VAPOR SATURADO 1 2 3 5 8 7 Prossão Pressão Tompera- Votume Calor Catar Relativa Absoluta tura Sensível Latente kate? cslikg a 0, 11 2 12 03 13 DA 14 05 15 q 1E 08 18 19 28 1z 22 14 24 18 26 18 28 20 ao 2 aa Za 3a ze 36 ZE 3a 30 40 35 45 a so as 55 bo sa 55 85 80 70 5 75 10 go 23 85 sa 80 as 95 9 10 10 ú 44 12 12 13 18 14 a 15 15 16 16 Y 17 18 18 18 19 20 2 22 23 24 25 26 2 28 a o & 32 2a 3 35 36 3” 38 E “0 ar az as aa as as a “8 aa so E -E5 sa Bo “4 [5 70 7a 75 78 EQ a es so. bo E B5 E 100 109 o tis 120 128, 430 139 148 149 150 154 180 19 180 ág9 200 as 220 Ind. e Com. Serco Sul Americana S.A, TABELA 4 pl Ve P fP VE P fp VE PlIP Vg a eso | 5 [10,500 3,4) Soro |NsZE sofia oie lizoajzissa foras o 500 | 10 | 7,700) 3,5] 32tplo,422]] a,2 [12730 0,216 [/12,9/28215 [0,148 8s0 | 16 | 5,700] 3,5] 3ass | 0,u12]| 8,3 [13000 [0,212 [13 [28610 [0,147 sa 890) 24 | »,8s0 | 3,7] ason/n,u03l] s,u [13255 | 0,210 [1321/29005 [0,246 ns0 | 32 | 2,900 |] 5,7] 3640 | 0,394 || 2,5 [23635 | 0,208 [313,2]29335 ) 0,145 o uoo | 43 3,500 | 3,9] 3770) 0,386] 8,6 [13805 | 0,2n5 |23,3/29805:] 0.144 i Soristt ss | 2,100 )u | 2925) 0,980]] 8,2 [24075 | 0,204 [13,4 [20210 [0,143 . a 300 | 69 2,00 À ul wv0Bs| 0,372] B,o [24365 | 0,202 [| 13,5/30625 | 0,142 o tj2so pes | 2,500 [| 4,2) uomo 0,364] 6,9) 14655) 0,20] [23,6/31075 [0,241 e O gl 20n | 202 2,280 ] na] amon]a 360) 2 lwaun | 0,200 [13 ,tiatuss jo, 140 ç Eol'iso las | 2,100 | uu) usso/ 0,384] 9,2 [15255] 0,198 |13,8/31840 0,139 ro & joajamo | J,8s0 | u,5] u73n] o,3s0)) 0,2 | 25520 | 0,196 [13,9/32265 [0,198 stj1co | a,9s0 ] n,6) ungn/n,3unl) 9,3 | 15870 14 132690 | 0,137 | : o j183 | 1,727] 4,7] son] 0,357] a,u | 16120 14,1/33110 | 0,138 : Q,2/220 | 2,580 | n,9] sa25] 0,321] 0,5 | 16425 14,2/33590 10,135 | . 10,2]. MPR 9,6 ACTAS | 1 ,3/33965 O 128 | Lo, 94714035 14 4 [24380 | 0,133 aa 9,8 [17339 14,5]au820 [0,192 . n,5 sun |. Sn [age | 14,6[35270 [0,191 ; CRI 10 AG [17950 14,7) 35715 | 0,130 [0,7 8225 10,2 18260 14,8/26150 | 0,129 rr 048 6530 20,2 | 18575 2% ,8/36590 | 0,128 ii n;9 |. e73n 19,3 | 18880 15 |37059/ 0,127 [1 sbgn 10,4 | 19215 15, 137485 [0,125 E 141 7129, 20,51 19550 15,2/3792S | 0,125 [1,7 7325 20,6 | 19890 15, 3/38405 | 0,12% | a 143 7510 10,7) 20220 15,4/38880 [0,123 , 2,8 960 | 0,782] 6,41) 775 10,8 | 20555 15,5/39325 | 0,323 “é 1,5 6,2) 7335 20898 15,6/39780 [0,122 4 1,6 s,3 gun 21230 | 0,167 [ 15,7/40240 | 0,121 us ali 8,4] 8945 21560 | 0,266 | 15,8 40710 [0,121 5 2,8 6,5! 8560 21905 | 0,165 | 15,9] k23H0 | 0,120 [1,8 6,6] 8720 22270) 0,1614116 [n1s20 [0,120 giz 8,7] 9015 22520 | 0,163) 16,1[ 42090 | 0,119 . sia 6,8) 9240 22205 | 0,182 | 18,2] 42560 | 0,119 : : El2, 6,91 9475 29440 | 0,161 | 16,3/43930 | 0,118 | és “Eles 7 9709, 23890 | 0,160 | 16,4[43538 | 0,110 Elza Tal) 9940 anoso | 0,159) 16,5] u4025 | 0,117 : Elas 7,2] 10190 24400 | 0,158 | 16,8[44510 | 0,117 182.6 7,31 10845 [24775 | 0,257 | 16,7/ 45005 | 0,116 Bi2,7 7,4 | 10680 22,1) 28260) 6,156 16,8/48490 | 0,126 À 2,8 7,5] 10915 12,2 | 25530] 0,155 16,9] "5990 | 0,115 2,9 7,5) 11175 12,3 | 25900 | Basa liar justas [0.125 o 3 747] 11425 12,4 | 26285 | 0,163) 27,1] 46995 | 0,224 té [3,1 7,8 | 11690 12,8 | 26860 | 0.182 | 27,2] 49490 | 0,114 e 3,2 7,9] 11930 12,8 | 27085 | 0,151 || 17,3] v7995 | 0,113 | Lola, 8 lar 12,7 "27436 | 0,150) 17,4[40530 [0,123 io L Descendo-se pela coluna esquerda da Tabela 3, verificaremos que os pontos mais próximos do requerido são 4,3 e 5,25. É conselháve! di- mensionarmos uma tubulação principal no limite absoluto de sua capacidade, assim, será melhor trabalharmos com 4,3. Alternativamente, à leitura poderá ser interpolada com uma aproximação ra- zoável, embora a Tabela 3 não represente grafi- camente uma reta. Partindo-se pela linha de 4,3 para a direita, em X veremos que uma tubulação de 1 1/2” terá capacidade para somente 205 kg'hr.e a de 2”, para 440 Kg/hr. Evidentemente, a tubulação principal será a de 2º. Nesse caso, pela tubulação, que tem capacidade para 440 kg/hr irão passar somente 284 kg/hr. Assim, descendo-se pela coluna de 2”, veri- ficaremos que o fator Y será 37 para a vazão efetiva. Assim: V = 3 os. V = 925 msg. Para determinação de Vg Toi adotada a pres- são intermediária de 6,8 kg/em?. Poderiunos pensar que talvez essa velocidade seja baixa, em relação à máxima recomendada, no entanto, deve ser lembrado que a tubulação principal foi dimen- sionada para limitar a perda de carga. Em alguns processos industriais a injeção de vapor vivo é utilizada, mas nesse caso não se recomenda o di- mensionamento pela perda de carga. Quando o vapor é injetado no líguido, a pressão, no ponto de injeção, é determinada pela pressão do liquido nesse ponto; no entanto, a utilização disso para a determinação da pressão de injeção irá provocar invariavelmente altíssimas velocidades. Nessas condições, a tubulação deve ser protegida do des- gaste por erosão. É muito melhor o dimensiona- mento por velocidade, e, nesse caso, a Tabela 2 pode ser de muita utilidade. 3, BISTRIBUIÇÃO DE VAPOR E DRENAGEM Em qualquer sistema de distribuição de vapor saturado, haverá sempre a condensação, provo- cada pelas perdas por radi . Por exemplo, uma tubulação de 4”, bem isolada, com 30m de comprimento com vapor a 7,04 ks/em! e sendo a temperatura ambiente de 10ºC, irá condensar aproximadamente 16 kg/hr. de vapor. Issa é provavelmente, menos que 1% da capacidade da tubulação, no entanto, significa que, ao final de uma hora, à tubulação terá, não somente vapor, como também 16 kg de condensado, após duas horas terá 32 kg, etc. Dessa cira, teremos que tômar alguma providência para a retirada da- quele condensado da tubulação . Sempre que possível, as tubulações devem ser inclinadas, no sentido do fluxo em, pelo me- nos, 0,5%. Existe uma boa razão para isso. Se as tubulações de distribuição de vapor tiverem inclinação ascendente (contra floxo), o conden- sado deverá cescer, porém, o fluxo de vapor que deverá estar entre 60 e RO Kkis/hr. ou imais, irá empurráio. Dessa forma, torna-se oxtrema- mente difícil separar e retirar o condensado da tubulação, c, o que é pior, teremos a formação de golpes de arirte, e cond lo, misturando-se com o vapor, daí beixanco sua qualidade. Pu- zende-se a inclinação no sentido do fluxo, teremos o esconmento de ambos no mesmo sentido, faci- litango a tarefa de eliminação de condensado, Evitaremos assim, £ contaminação ou deteriora- cão da qualidade do vapor. Tais pontos de dre- nagem devem ser instalados a intervalos, que gs ralmente poderão variar entre 30 e 5Om ao longo da tubulação. No entanto, tedos os pontos baixos devem também ser drenados. A maneira come os pontos de drenagem são feitos, é muito impor- tante. Uma das falhas mais comuns encontradas nos pontos de drenagem é a colocação de cole- tores de 1,2" ou 3/4” em tubulações bem maio- res, conforme a Figura 2. 9 PURGADOR > TURBO DE PEQUENO DIÂMETRO Fig. 2 Isso € absolutamente inútil, uma vez que so- mente uma proporção insignificante de condensa- do irá encontrar o pequeno orifício de saída. Uma drenagem eficiente somente poderá ser conscgui- da se tivermos um coletor de diâmetro aproxima- mente igual ao da tubulação a ser drenada. O ideal é que fosse ambas do mesmo diâmetro. No entanto, sempre que possível, devemos instalar um Tê do mesmo diâmetro da tubulação, diga- BOLSA DE DRENAGEM - [ Fiz. 3 CONDENS. ADO mos até 4”, e dei para cima; por medida de eco- nomia, poderíamos aplicar, por exemplo, uma drenagem de 4” em tubulação de 6”, ou uma dre- nagem de 6º em tubulação de 8”, etc. A melhor instalação do coletor será como está indicado na na Figura 3. Caso não haja dificuldades em inclinar a te- bulação, recomendariames um sistema como na Figura 4. 12 VAPOR PURGADOR sd VAPOR Desta maneira, é praticamente inexistente a restrição à inclinação mínima, pois haverá unia separação efetiva do condensado em cada ponto de elevação da rede. Esse processo também é muito aplicado para a solução de drenagem, nus instalações, onde o solo tenha inclinação contri- via ao sentido do fluxo, como na Figura 5. Talvez seja necessário em Lais circunstâncias, aumentar à freguência dos pontos de drenagem, de acordo com a inclinação do solo. Encentraremos evidentemen- te algumas instalações onde será impraticável ter- mos a inclinação no sentido do fluxo. Nesses casos, será muito importante observarmos a velo- cidade de fluxo c a frequência de pontos de drenagem. O condensado tenderá a escoar-se no sentido inverso ao do vapor. O que devemos fazer é reduzir a velocidade do vapor, a fim de que ele não force o condensado ua mudar o sentido de fluxo. Nessas instalações, talvez seja conve- niente aumentarmos o diâmetro da tubulação, de maneira tal que a velocidade no trecho, mante- nha-se abaixo de 15 m/seg. e, no mesmo tempo, instularmos os pontos de drenagem com maior frequência, de maneira tal que sc evite o acúmulo de condensado na tubulação. 3.1 — Purgadores A escolha dos purgadores para esse tipo de aplicação, requer atenção especial em vários pontos. Levando-se em conta que nas melhores instalações temos encontrado golpes de ariete, torna-se aconselhável que o purgador para esse tipo de aplicação seja resistente. No entanto, dei- xaremos os purgadores para um capítulo especial, mais adiante, onde daremos as características dos principais tipos. 4. TUBULAÇÕES 4.1 — Dilatação As tubulações sendo instaladas a frio, irão evidentemente capandir-se, sempre qué aquecidas. À expansão aproximada de um tubo padrão é de aproximadamente 0,39 mm/?C de temperatura diferencial CT; — To). Parece-nos que seria lou- cura, após projetar toda uma instalação de vapor com inclinações, pontos de drenagem, elc., corre» tos, colocarmos tudo a perder devido às distorções causadas pela expansão descontrolada da tubula- ção. Ásim, alguns cuidados precisam ser tomados, a fim de assegurarmos gue à tubulação permane- ça dentro do alinhamento desejado, estando fria ou aquecida, Na maioria das instalações, onde predomi- nam as tubulações curtas de pequeno diâmetro e cheias de curvas, existirá movimento suficiente, nas mudanças de direção, para permitir a expan- são. No entanto, nas inslalações de maior diâme- tro, mais extensas, com menos curvas, conse- quentemente mais rígidas, precisamos enfrentar o problema da expansão. Muitas vezes isso é feito provocando-se tensões nas tubulações quando as mesmas estão frias, porém é muito mais comum a aplicação de alguns acessórios para absorver a expansão, como a seguir: 4.2 Contorno É simplesmente uma volta completa da tu- bulação que deve ser instalada, de preferência no plano horizontal, tendo à entrada pela parte su- perior, e a saída pela parte inferior para evitar em ambos os casos, o acúmulo de condensado ou a forinação de bolsas a montante. (Fig. 6) VISTA SUPERIOR =[ Fig. 6 O contorno, como alguns outros tipos, pro- duz uma força contrária à expansão da tubulação, no ertanto, como a existência de pressão dentro do mesmo, ele tenderá à abrir-se causando ten- sões adicionais às flanges e conexões. ' i f 1 i 15 cidade de eliminação de ar. Normalmente, quan- do nos referimos a vapor saturado, referimo-nos a vapor saturado seco, o que não deixa de scr um engano pois, geralmente, o vapor fornecido pelas caldeiras normais é úmido. Quão úmido será esse vapor, irá depender de muitos fatores. O nível da caldeira, os cfeitos de pico de carga, quanto da capacidade da caldeira estã sendo utilizada, a . pressão sobre a superfície da água, a quantidade de sólidos em suspensão, etc. Realmente, um desses fatores ou a combinação deles, irá influir na qualidade do vapor. O errôneo tratamento de água de uma cal- deira, é um fato bastante comum de acordo com testes levados a efeito pola Associação Britânica de Pesquisa de Utilização do Carvão, foi verifi- cado que uma caldeira operando com água con- tendo 2.000 ppm. fornecia vapor 95% seco. No entanto, aumentando-se o conteúdo de sólidos da SARCO SPH da água para 3.000 prm. através da súperdosa- gem no tratamento da àgua, à qualidade do vapor caíra para 65% seco, isto é, a umidade passará de 5% pura 35%. Essas partículas carregadas com o vapor, não contêm calor latente, aumentam as películas nas superfícies de transferência de calor, consequentemente retardando o processo É possivelmente sobrecarregando os purgadores e o sistema de drenagem em geral. Embora muito se possa fazer para melhorar essa siluação, através de controle: idos da caldeira, ete., na grande maioria das instalações industriais é impra- Ncável o fornecimento de vapor saturado seco, que é essencial para os equipamentos a vapor, € a única maneira como isso pode ser conseguido é mediante a aplicação de secaslores, ou separa- dores de vapor. Vide diagrama dos separadores — Vertical e Ho- rizontal — Figura 15 . Fig 15 O processo de separação é relativamente simples. Provoca-se uma diminuição de velocidade do vapor através «lo maior diâmetro do separador em relação à tubulação c, em seguida, força-st através de placas a mudanças de direção do fluxo e assim a separação de particulas d'água, em sus- pensão no vapor. Após a separação, o vapor seco passará para os equipamentos e o conden- sado será drenado para fora do sistema, através de um purgador. Recomenda-se sejum instalados separadores em cada um dos ramais secundários de alimentação dos cquipamentos 2 um separador Jogo após a saída das caldeiras. Outra recomen- dação que também é feita é a instalação de sepa- ralores de umidade antes de cada uma das vát- vulas controladoras de pressão e/ou temperatura, para evitar como já foi dito, que partículas de água ou sólidos passem a altas velocidades pelas sedes, causando desgaste por erosão, aumentando os gas- tos de manutenção. 4.9 Vapor Super-aquecido Praticamente, nada ainda fai mencionado so- bre vapor super-aquecido, porque estamos tra- tando principalmente do uso de vapor em mas de aquecimento. O vapor super-smunceido É normalmente empregedo em função de energia mecânica, como força para geração de energia Geralmente, não é prática a m do vapor super-aquecido, como mcio de aqueci- mento, pois sua temperatura dificilmente poderá ser controlada nas instalações e a transferência de calor. pura o meio a ser aquecido é muito mais lenta do que a do vapor saturado. Levando-se em consideração que para sis- temas de aquecimento ideal será a- aplicação de vapor saturado seco, o correto seria sairmos da caldeira com o vapor super-aguecido o suficiente para atingirmos os equipamentos cm estado de saturado seco, Porém, isso é útópico, devido às variações de distância dos vários equipamentos à caldeira, às variações da temperatura ambien- te, etc. Em algumas instalações maiores (refina- rias, usinas de açúcar, etc. ), muitas vezes o vapor é utilizado, primeiramente para gerar energiu e, em seguida, o chamado vapor de escape, é utili- F í í cam E í zado para o sisteam de aquecimento. É conve- niente nesses casos, a aplicação de desuperaque- cedores, para assegurar que o vapor esteja real. mente saturado. Em condições de partida, à me- dula que o vapor super-aguecido vai passando pela tubulação ainda fria, ele transmitirá primci- ramente a quantidade extra de calor sensível de saper-aguecimento, para depois, como saturado, transmitir o calor latente, e. então condensar-se normalmente. Assim, embora a quantidade de condensado seja menor, devemos instalar os pon- tos de drenagem como se fossem para vapor satu- rado, pois, apesar do volume de condensado ser menor, as velocidades nas linhas de vapor super- aquecido geralmente são maiores, aumentando a periculosidade dos golpes de arietc. Se conser- varmos o mesmo espaçamento entre os pontes de drenagem, uma coisa irá equilibrar a outra. 4.10 Notas “serais Existem pequenos defeitos de instalação, que normalmente são de fácil correção, porém que causam uma sério de aborrecimentos ao pessoal encarregado da manulenção. Por exemplo: as vál- vulas globo, instaladas em tubulações horizontais com à haste na vertical, provocam, como pode- mos ver na Figura 16, um: acúmulo de condensado em sua parte inferior, o que ocasiona pma fre- quência bastante grande de golpes sobre a válvula, acarretando normalmento vazamentos pela haste. E quem leva à culpa são os fabricantes das mes- mas. (Figura 16). “Todas as válvulas globo ou agulha, quando em redes de vapor horizontais, devem ter suas hastes no plano horizontal também. As reduções concêntricas, instaladas nas tu- bulações horizontais de vapor, provocam lambém a formação de poços de condensado e consegiica- temente goipes de ariete. (Figura 17). Os filtros em Y ou em Tê, também, quando instalados em tubulações horizontais de vapor, servem como peço coletor de condensado, cau- sando golpes de ariete, diminuindo tremendamente condensado Fig. 16 Fig, 17 à área de filtragem e consequentemente sunentan- do a perda de carga, etc. A instalação correta seria com os bnjões na horizontal para permitir um contínuo escoumenio do condensado, CFigu- ra 18). TELA DO FILTRO FILTRO Fiz. 18 4.11 Isvlamento Térmico A nossa intenção não é recomendar o tipo ou dar detalhes sobre isolamentos térmicos, no entanto, é nossa idéia lembrar que todas as super- fícies «que possam perder calor (flanges. conexões, válvulas, ete.) devem ser isoladas, Não estamos interessados somente na queima desnocessária de combustível que isso representa, mas também no fato de que a falta de isolamento térmico ou o isolamento deficiente ocasionar uma perda de calor de til ordem que as paredes internas serão recobertas por uma grande película de conden- sado que irá assumir um papet decisivo na baixa qualidade do vapor. Mesmo o bom isolamento térmico necessita de proteção, para que tenha em condições satisfatórias de efi Vimos como livrar-nos do ar, devido a um eneficiente de transferência de calor extremamente baixo. Isso é posto em prática no isclamento térmico, pois ele, nada mais é que a concentração de milhares de células microscópicas de ar. Po- rém, sc cssas células tornam-se encharcadas ou amassadas, elas perdem suas características iso- lantes e o isolamento térmico torna-se um transe missort de calor. Assim, é essencial a proteção do isolamento térmico — q que nos lembra de um caso conhecido, onde & operários, para em- curtar caminho para o refei ório, passavam sobre as grandes tubulações isoladas-de vapor e úleo, em detrimento do isolante, que ia sendo amassado. O lógico, nesse casa, seria providenciar um pontilhão de passagem, como proteção. Enquanto estamos tratando das perdas de calor por inexistência ou deficiência de isolamento, convém: lembrar das perdas de calor através das tubulações desneces- sárias ou fora de uso. É muito comum quando eliminamos ou tornamos obsoleto determinado equipamento, simplesmente colocarmos um tam- pão na tubulação de alimentação de vapor. Com “ passar dos meses ou anos, esses tampões vão se somando e passado algum tempo teremos uma quantidade enorme de tubulação instalada, per- dendo calor por irradiação e completamente inútil. 4.12. Reição de Po A maioria das pessoas faz com que a pressão de geração *: vapor seja Se sendo com à neuje alta necessária às instalação, cuba, deamisam a pressão de jcordo com o fabricante da caldeira. As q es variem, no entanto, a pressão mínima é «oupulsda pelo tato de que, quanto mais baixa for à pressão, maiores serão as possi- bilidades de fornecimento de vapor de baixa qualidade, pois mencr seré à pressão sobre q massa de água. Quando « vapor gurado estiver a pressão mais alta do que necessário é s mpro interessante considerar à distribuição de vapor a alta pressão (pela melhor qualidade, m: alta temperatura, menor tubulação, ctc.) e reduzi-la próximo aos pontos de consumo. Não seria reco- mendável à instalação de uma calteira para trz balhar a pressão muito mais alta que a necestária, simplesmente por isso. Os custos de instal seria muito maiores e as perdas por irradiação poderias ser aumentadas. Mas, O que é muito mais importante é que muitas vezes é necessária a redução de pressão do vapor para atender a de- terminadas exigências de temperatura, ou mesmo de pressão, do processo. Assim, por alguma razão É necessária a redução de pressão através de uma válvula redutora, Existem vários tipos de válvulas disponíveis, de acordo com a precisão e a sofisticação neces- sárias. Evidentemente, quanto mais sofisticada fôr a válvula, tanto mais cara cla será. Basicamente, existem irês automáticas: tipos de válvulas Ação direta. Duplo diafragma (piloto) Pnenmárica, 412.1 Válvulas de acão direta São recomendadas para a redução de pressão para um só equipamento, e em aplicações onde não haja variações de pressão a montante da mes- ma, ou grandes variações de fltxo. Não são re- comendadas para condições de escoamento crítico onde P, É igual ou menor que 172 P,, pois po derá provocar uma flutuação razoável de Pu. (Fi- gura 19). 4.12.2 Válvulas de duplo diatragma on de ação p “ piloto São recomendadas para fornecimento de va Por para vários equipamentos, pois o fluxo poder: variar de zero à sua capacidade máxima, uma vez que a válvula, através do sistema piloto, não permitirá uma grande variação da pressão a jo- zante. À pressão a montante, normalmente poderá variar até mais ou menos em 30% da diferencial, sem que se provoquem variações na pressão «à juzante. Não há problemas de escoamento crítico. O custo normalmente é Higeiramente superior ão das de ação direta. (Figura 20), 20 VALYULA DO Br-rass” + VALVYULA É TuBo DE evo FILTRO EQUILÍBRIO VALVULA DE ç VALVULA DE BLOQUEIO É É AS aiiheuerno “a g () PRESSÃO DE SAIDA Dm Y VALVULA DE BLOQUEIO PASSAGEM LIVRE VALVULA DE (Syfpes BLOQUEIO VISOR FASSAGEM LIVRE PURGADOR 1 VALVULA REDUTOR ii FILTRO der A MANQME TRO PRESSÃO DE ENTRADA Fig. 22 vutas em paralelo, cada uma com metade da ca- pacidade total. Se, no entanto, a carga baixa va- riar em torno de 15% a 20% da total, o mais indicado, seriam válvulas de tamanhos diferen- tes, e provavelmente mais de 2. Vejamos um caso prático. Suponhamos as condições abaixo: P, — 14 kg/cm? P. — 10 kg/em? Q, — 8500 kg/ir. — 20% do tempo O, — 2700 kg/br. — 30% do tempo O; — 1000 kg/hr. — 50% do tempo Nesse casu, recomenda-se a instalação de lrês válvulas em paralelo: A ISP” — para 1.168 kg/r B— L-25P 11/47 — para 1.566 kg/hr C-— L25P 2 1/2” — para 6.227 kg/hr sendo que A cstaria regulada para 10,1 kg/em?, B para 10,0 kg/cm? e € para 9,9 kg/emê. Assim, quando tivéssemos O, a vazão seria de 2700 kg/hr, a válvula A ria tolaimente aberta, a vazão estaria ainda acima de sua capacidade, à pressão cairia, e B entraria em funcionamento com 98% de sua capacidade, sendo que a pressão seria de 10 kg/em?; e a válvula C continunria fechada pelo excesso de pressão a juzante. Quan- do tivíssemos OQ, a vazão necessária seria de 8500 kg/hr e a pressão cairia pela falia de capaci- dade das válvulas A e B, que estariam totalmente abertas. Com a queda de pressão a válvula € entraria em funcionamento com 93% de sua ca- pacidade e à pressão seria de 9,9 ky/cm?, Tão logo houvesse uma redução nos fluxos, as válvulas deixariam de operar, na ordem inversa da entrada. De acôrdo com esse arranjo, somente à vál- vula À funcionará todo o tempo, porém pratica- mente em sua capacidade total, isto é, com aber- tura total, à válvula B funcionará 80% do tempo ea C somente 20%. Sc quiséssemos fazer ma- nutenção nas válvulas A e B (que são as mais solicitadas) poderíamos. pará-las e funcionar so- mente com a C, que nesmo assim estaria funcio- nando com mais ou menos 43% de sua capacida- de, não estando portanto com funcionamento crí- fito, que é abaixo de 25%. 5. PURGADORE: Existem dezenas de tipos de purgadores no mercado, que podem ser basicamente divididos em três classes. Uns pergunta normalmente é feita: — Por que tantos tipos dé purgadores, se à fina- lidade é uma s6 — a eliminação do condensado, sem perda de vapor. Responcderinraos com outra pergunta: — Por que tantos tipos de veículos, se a finalidade é uma só? — A verdade é que, como cada veiculo, cada purgador tem suas caracteris- ticas. sra faixa de trabalho, 2 as aplicações onde ele « o mais indicado. Seria ótimo para os fabri- cantes e consumidores, porém infelizmente não existe um tipo universal, que sirva para todas as aplicações. g É 2 dim cus enc mememe Assim: Classes | Mecânico Termostético Termordinâmico Qutros Tipos |) + — Mecinico boia — termostático — hhertador vapos « reso (SiR+ balde — simples invertido — cem retenção — com tico balde — simples aberto —— termostático 2 — Tormostático — pressão batanceada — expansão liquida — bimetálicos 3 — Termodinâmico — simples — fluxo distribuido — simples com filtro incorporado — fluxo distribuido c/filtro incorporado 4 — Qutros — impulso — labirinto 5.1 Mecánicos São purgadores que têm sua operação basca- da na diferença de densidade da água para o vapor, 51,1 Bóia Dentro da classe dos mecânicos, e são pur- gadores que modulam a descarga de condensado, sendo portanto de descarga contínua. Tem a gran- de vantagem de trabalhar com pressões. diferen- ciais mínimas e por serem contínuos, não inter- ferem no processo de troca de calor. 5.1.1.1 Termostáticos de bóia São purgadores que, além do dispositivo me- cânico, possuem um dispositivo termostático, que é utilizado para (praticamente) a instantânca cli- minação do ar e outros gases não condensáveis. Diminuindo, algumas vezes de maneira drástica, a formação de películas isolantes, nas superfícies de transferência de calor. Porém ao mesmo tempo, isso o torna mais sensivel a golpes de ariete e vapor superaguecido (que não é recomendado para sistemas de aquecimento). É muito aplicado onde as superfícies de troca & o espaça do vapor sejam relativamente grandes, e onde haja válvulas automáticas de controle de temperatura que pro- vocam uma variação na pressão diferencial. (Big. 23) 5.1.1.2 Purgador de bóia com eliminador de vapor preso Antes de falarmos nesse assunto, talvez seia conveniente esclarecermos o que seja “vapor SARCO FT — «TH Fig, 23 preso”. Vapor preso é aquele que, por razões pró- prias de determinado processo, fica retido entre o purgador e o condensado. Por estar geralmen- te envolto por uma atmosfera também de vapor, não existe pralicamente, troca de calor, provocan- do o acúmulo de condensado dentro do espaço de vapor. É o que chamamos de vapor. perdido (não confundir com perda de vapor), pois não pode mais retornar à superfícic de troca c, em- quanto não se condensa, fica retendo o conden- sado prejudicandr cy tnacerso, (Fig. 24) SARCO Fig. 24 FT c/SLR O eliminador de vapor preso nada mais é do que uma peguena válvula de agulha que permite O escoamento daquele vapor perdido, evitando que ele prejudique o processo, É muito utilizado em cilindros secadores da indústria têxtil, de pepel, e de fumo, bem como em tolás as aplicações onde não se possa instalar purgador no ponto mais baixo da instalação, e onde se tenha que elevar o condensado por meio de um sifão, até o purgador. Nota: Em alguns casos, principalmente em ei lindros secadores, aplicam-se purgadores que contenham os dois dispositivos: o termostático e o eliminador de vapor preso. 5.1.2 Purgadores de Balde invertido Se não o mis enfigo, é esse um dos antigos no mercado, Possui uma carcaterísti o distingue de todos os demais: — é os indicado para pressões acima dc 42 kg/em?. Por sua construção é um purgador intermitente, porém com alta resistência a golpes de ariste e 2 com densado corrosivo. E necessária a colocação de um selo de água, antes de ser colocado em ope- ração. (Fig. 25) 5.1.2.1 — Os modelos simples são reco- mendados apenes para o vapor saturado, pois a existência de vapor superaquecido irá provocar a reevaporação do sclo de água, fazendo com que o purgador fique totalmente aberto, dando passa- gem de vapor. 5.1.2.2 — Os modelos com válvulas de re- tenção na entrada, podem scr aplicados tanto em vapor saturado, como em vapor superaquecido, pois a retenção evita que haja teiluxo. 5.1.2.3 — Os modelos com filtro incorpo- rado evitem a instalação de filtro a montante do purgador, o que, nos tipos anteriores é essencial para evitar o entupimento do orifício superior do balde. 5.2 Purgadores Termostáticos São aqueles que têm o seu princípio de fun- cionamento baseado na diferença de temperatura. SARCO —. 1B-621 Fig 25 Consrquentemente, são purgadores que retém 0 condensado até que ele perca calor sensível, pois sabemos que vapor e o condensado, no momento da condensação, tem exatamente a mesma tempe- ratura. Ora, sempre que conveniente, podemos utilizar essa caracvsrística em proveito próprio, Por exemplo, guando tivermos que fazer a descarga de condensado em vina tubulação sobrecarregada de água fria. Se tivermos um purgador que descar- regue a condensado, tão logo ele se forme, isto é, à temperatura do vapor saturado, estando 2 tu- bulação de retorso a uma pressão mais baixa, parte daquele condensado irá reevaporar, por descompressão, e assim duas causas provocarão o golpe de arieto: a) o súbito aumento de volume do condensado reevaporando fará com que haja um aumen- imuiio grande da velocidade da água; b) a injeção de vapor de reevaporação em uma nha de condensado, a uma temperatura mais baixa, provocará o colapso instantâneo das bolhas ds vapor. Nesse caso, a indica- cão mais prática seria instalar-se um pur- Lador termostático, que descarregue o con- densado, a uma temperatura tal, que ele não se evapore na tubulação de retorno. & TABELA 5 einen | vemper | Regime | gaja a Retoica aro | mesa | da | eininação à viração TIPOS | ACESSÓRIOS dauecido e. 2 1 2 3 a 5 8 7 8 9 19 u 1z 1 B q Termostático |-100%) .P p|v imo | o pla ep RIO R E | BOIA Ea = Li ti ro o Ê vapor próso(SLR)| 100%] R B | Vs |mod| B Bla olo elo R H É BALDE Simples -Wem) B Rj vs im, R oa RIP RI B R & JABERTO . z Termostático |- 100%] R P | Vim, o P 4 R P R B R 2 Q ER i = 100% R BALDE Simples %| B Plovs jm R oia R B R R INVER| Com retenção |" 10G%l B “R Vs Int, R o 4 R E R R F TIDO Comfiltro |-1w0%] 8 plwv im. R ola B B R R R + | PRESSÃO BALANCEADA |- 100%) R Pi jm, o p 3 R P B R a i Ro 8 | E EXPANSÃO LÍQUIDA -Wo%] R P l>ws [Int o P 3 B P B R B Et 1 º BIMETÁLICO -10%] nl Blsvlm |ol ris pijplsBiam R 8 Simples -50%] o o | ve [mt R o 2 B R o R o É |TERMO- Fluxo E . istribui 80%|j o o | Vs I|tnt, B o 2 B B o R (o) ã pINÃ- Ee + imples com fil-| spy g mico | troiacorporado 50% | O o jvs int, R o 2 o|sB o R o Fluxo distribuido É efiltroincoparado) 0h] O | O jw jm. | B ola ols oj R o = p É IMPULSO 10% o o Ys jInt. R o 2 R B o R o S LABIRINTO w% | O Rjvs lim, p P 1 P o o P P estmas umemçed Cirmeiaal O mimad trcamã tusnrad 26 CÓDIGO UTILIZADO NA TABELA 5 o = Ótimo B Bom R Razoável P Péssimo — 100% "Tendendo a 100% Vs = Vapor saturado >Vs Abaixo do vapor saturado Mod. Descarga modulada Int. Descarga intermitente Na coluna Fator de Segurança 1 -— Capacidade de trabalho em condições de contrapressão. Deve notar-se que em todos os tipos a capacidade de descarga varia na razão direta da pressão diferencial. 2 — Resistência dos purgadores em aplicações onde exista o golpe de ariete. 3 — Eficiência do purgador na drenagem de vapor superaquecido. 4 — Temperatura em que o condensado é des- carregado. Isso implica em saber se o pur- gador retém ou não o condensado nos equipamentos. nota: há situações em que isso é inte- tessante. 5 — É o que nos diz se o purgador tem des- carga modulada, isto é, se varia a aber- tura de passagem de acordo com a vazão e/ou temperatura, ou se trabalha em re- gime intermitente. 6 — E a capacidade de eliminação de ar. É de importância vital nos casos onde o pro- cesso seja intermitente, isto é, quando q equipamento seja ligado e desligado algu- mas vezes por dia ou onde o tempo de aquecimento inicial seja importante. 7 — É importante nos casos onde haja perigo de contaminação do condensado. 8 — Fator ve segurança. E o fator máximo que pode ser adotado para enfrentar-se o risco de carga inicial. Evidentemente irá influir o funcionamento intermitente ou não do equipamento. De qualquer manei- ra, O fator mínimo dc segurança para qual- quer tipo de purgador, será de 1,2. 9 — Refere-se à necessidade de manutenção preventiva e periódica. 10 — Refere-se principalmente àquelas aplica- ções onde o purgador não possa ser apli- cado imedistamente junto no ponto de dre- napem, ou onde por qualquer razão, haja a possibilidade de vapor preso. Ex.: ci- lindros secadores, panelas de cozinha in- dustrial, banhos ácidos de tratamento de superfície, etc. 11 — Capacidade dos purgadores em aplicações sujeitas a vibração. Ex.: tanques de trans- porte de combustível, instalados em va- gões, aplicações navais, etc. F Valores máximos que podem scr util: 12 — Em aplicações onde exista grande varia- são de carga ou onde existam vários picos diários, este fator assume grande impor- tância. Ex.: panelões para a cozinha in- distrial, secadores répidos, etc. 13 — Refere-se à capacidade do purgador a pressões variadas. 6. RETORNO DO CONDENSADO Uma caldeira recebe égua fria a, digamos, 209C. Elevamos a temperatura dessa água até o ponto de ebulição (que vai variar, dependendo da pressão), digamos a 129%, tramf essa água quente em vapor pelo acréscimo ce calor Iatente da vaporização, e distribuímos esse vapor pelos nossos equipamentos. Em nossos equipa- mentos iremos utilizar esse calor latente, e jogar essa água fora, O excesso de calor que essa água possui, irá recvaporar em parte pela decomposi- ção, e a outra parte da água estará, digamos, a 9RºC. Se pudermos retornar para a caldeira essa água a 98%, iremos, ao invês de elevar 1009C a água de alimentação, elevar a temperatura em apenas 229€. Existe uma regra prática que nos dê mais ou menos 1% de economia de combustivel para cada 59C de aumento da temperatura da água de alimentação das caldeiras, sem contar a eco nomia que teremos no tratamento químico dessa água. Em muitos cases, o aproveitamento total do condensado pede trazer problemas de cavi- tação na bomba de alimentação de água da caldeira, por excesso de temperatura. Ora, es boinbas normalmente são centrifugas e produzem sucção. Essa sucção aplicada sob água a aita temperatura, faz com que essa água se transforme em vapor, € a bomba trabalhe em falso (cavitação). Esse problema pode ser facilmente contornado com a colocação Ge uma coluna de água que compense a relação sucção da bomba/temperatura da água. Para as bombas comuns normaimente uma coluna de 5,5m de altura é suficiente para contornar o problema com água a 98%, No entanto, em caso de dúvida, o mais recomendável seré ouvir as recomendações do fabricante da bomba. Caso tenhamos dificuldades em trazer o condensado dire. mente para o tanque elevado, por problemas ' de contra-pressão, etc., podemos aplicar uma bomba a vapor, do tipo Ogden-Sarco, para fazer essa elevação. ” Em alguns casos, quando a caldeira possui Economizadores, a recuperação do condensado pode trazer água a uma temperatura mais alta do que a desejada. Nesse caso, devemos apro- veitar o máximo de calor antes do seu retorno, através de tanques de reevaporação. Sempre com- pensa estudar as possibilidades de aproveitamento do vapor de reevaporação. 6.1 Dimensionamento da tubulação de retorno de condensado Se formos retornar o condensado para à caldeira ou se formos aproveitá-lo no local, sem- pre é importante O dimensionamento da tubulação de retorno. Basicamente, é uma questão de jun- tarmos as saídas de todos os purgadores e jogar- mos em uma tubulação. Porém, de que diâmetro? Temos visto muitas recomendações, umas comple. tamente diferentes das outras, O que é explicável, devido ao grande número de variáveis. Pratica- mente, temos que chegar a alguma conclusão: o que deve passar pela tubulação de retomo? Basicamente existem três estágios: 1 — No início da operação, uma certa quanti- dade de ar será descarregada pelos purga- dores. 2 — Em seguida, teremos uma grande quanti- dade de condensado frio. Por estar fria a instalação, no começo da operação, ela irá condensar rapidamente o vapor, con- sumindo, às vezes, duas ou três vezes mais vapor do que em condições de operação. Devido ainda ao grande consumo de va- por, a perda de carga através da instalação poderá ser considerável. Assim, durante esse período haverá uma grande quanti- dade de condensado, pouco ou quase ne- nhum vapor de reevaporação, e uma pe- quena pressão diferencial através dos pur- gadores. O último ponto é importante, pois nos mostra como poderá ser impru- dente o excesso de contra-pressão na tu bulução de retorno. 3 — Com « aquecimento da instalação haverá uma diminuição da quantidade de conden- sado, mas à medida que o condensado vai se aproximando da temperatura do vapur saturado, vai surgindo a reevaporação na descarga do purgador. A experiência nos tem demonstrado que, se dimensionarmos a tubulação para as condições de “pico de carga”, ou de carga inicial, cla suportará muito bem as condições normais de trabalho. Se as condições de pico não forem conhecidas, na maioria dos casos poderemos projetá-la para o dobro da capacidade normal. (Tabela 6) Devemos lembrar que em alguns casos extre- mos de pressão diferencial nos purgadores, a linha de retomo de condensado chega a-ser maior que a de distribuição de vapor, devido. à necessidade de baixas velocidades e ao grande volume especi- fico do vapor de reevaporação. Uma pergunta que nos tem sido feita cons- tantemente, é: — Qual é a altura a que seu pur- gador eleva o condensado? A resposta que temos dado é que a pressão no purgador é que eleva o condensado, e não o purgador em si, desde que o purgador seja pressurizado, O que acontece com todos os nossos purgadores, Basicamente temos cousiderado normal a elevação de 10 metros por 1 kg/cm? de pressão diferencial no purgador, mas devemos lembrar que isso, não somente produz uma conira-pressão, como também reduz a pres- são diferencial através do purgador. Assim, sem- pre que considerarmos a contra-pressão, deve- mos saber que há sempre pressão suficiente no pusgador para vencer a contra-pressão e nessas. condições, a capacidade de descarga do purgador será suficiente? Isso é muito importante, princi- palmente para aqueles casos onde existam válvu- las automáticas de controle de temperatura, prin- cipalmente as válvulas moduladoras. Tomemos como exemplo um aquecedor de água a vapor, para chuveiros. Somente durante o banho do pes- soal é que a válvula deverá estar totalmente aberta, devido ao consumo de água quente e, consegiien- temente, admissão de água fria. Durante o resto do dia a válvula simplesmente deixará passar O vapor necessário para compensar as perdas por radiação. O efeito dessa redução na passagem de vapor é a baixa pressão que muitas vezes chega a zero, ou abaixo, sc a necessidade instantânea de vapor fôr muito elevada. Nesse caso, será praticamente impossível fazer a elevação do con- densado. Qualquer tentativa nesse sentido, resul tará no acúmulo de condensado no espaço de vapor e o golpe violento de ariete, podendo possi- velmente danificar o equipamento quando da ne- cessidade do vapor. . Sempre que haja possibilidade de formação de vácuo no espaço de vapor, recomenda-se insta- lar um “quebra-vácuo” ou uma válvula de reten- ção invertida, na entrada de vapor, para evitar a possibilidade de deformação do equipamento. Assim, pudemos notar que existem condições onde e condensado não pode ser elevado, e outras em que ele pode ser elevado. De qualquer mancira, se puder ser evitada a elevação direta: do conden- sado, devemos fazê-lo. Mesmo nas condições mais favoráveis, a elevação irá retardar o processo de aquecimento inicial, dificultar a eliminação de ar, € fazer com que tenhamos que drenar a coluna de água para qualquer manutenção. DIMENSIONAMENTO DE TUBULAÇÕES DE VAPOR Eng? Ricardo V.H. Daumichen 1. INTRODUÇÃO O sistema de distribuição de vapor & nada mais nada mencs que o sistema de vias de transporte de energia que interliga os pontos de produção e de utilização. É importante lembrar aqui que nesse sistema, a tendência é de haver sempre uma dissipação de parte da energia transportada, que se dã de forma irreversível. Para que haja uma mcvimentação do vapor dentro de uma tubulação, & sempre necessário que exista uma diferença de préssões. Toda vez que houver um fluxo de va por no interior de um tubo, haverã atrito entre o vapor e as paredes do tubo; dai a necessidade de existir uma diferença de pressões. Como conseglência desse fato, quando se neces sita uma determinada pressão e/ou temperatura nro ponto de utilização, deve-se prever o que acontecerá durante O trans porte desse vapor desde o ponto de produção. Por exemplo, considere-se uma caldeira produzindo vapor saturado a uma pressão de Skg/em”, o qual serã utilizado a 200m de distãn cia. Dificilmente pode-se dispor de uma pressão maior que 78 ke/om? no ponto de consumo. A energia tende sempre a deslocar-se dos pontos de temperatu ra mais alta para os de temperatura mais baixa e, reciproca mente, pode-se dizer que quando existe uma diferença de tem peratura entre dois pontos, haverã um fluxo de energia entre eles no sentido do de maior para O de menor temperatura. Des sa forma, fica patente que uma tubulação instalada no meio " ambiente e transportando vapor implica numa transferência de energia do vapor para O meio ambiente (mesmo que o tubo este ja isolado), pols a temperatura no interior do tubo serã sem pre maior que a externa. De tudo que foi dito acima, pode-se concluir que para um sis tema de distribuição de vapor funcionar satisfatoriamente, deve-se procurar minimizar tanto as perdas de pressão (perda de carga) quanto as perdas de calor por transferência. No primeiro caso, estar-se-ã evitando que se tenham pressões e/ou temperaturas abaixo das desejadas nos pentos de utiliza ção. Ko segundo, estar-se-à minimizando as perdas de energia por transferência para pontos de temperatura mais baixa. Esse ponto ôtimo, com boa performance e perdas mínimas, sô & conseguido atravês de um bom dimensionamento de tubulações. uma tubulação subdimensionada trabalharã com velocidades mui to altas, ocasionando perdas de carga muito grandes e, nos casos mais críticos, atê mesmo falta de vapor no ponto de consumo. (f sabido que tubulações trabalhando com velocita des muito altas sofrerão erosão e, conseglentemente, terão um desgaste prematuro.) Uma tubulação superdimensionada so lucionarã os problemas de perda de carga e sempre entregarã para consumo a quantidade necessária Ge vapor. O inconvenier. te, nesse caso, ê ter-se uma área maior que a necessária dis sipando energia de forma constante e tambêm desnecessária. 2. DIMENSIONAMENTO Existem várias formas e fôrmulas para dimensionamento de tu bulações de vapor, Foram criadas fórmulas, tabelas, âbacos e até mesmo réguas da cálculo específicas para dimensionamento de tubulações de vapor, O dimensionamento de tubulações pode ser feito levando em conta a velocidade ou então a perda de carga, isto &, deter mina-se qual a velocidade ou a perda de carga desejada para uma determinada vazão e, com esses dados, calcula-se O diime tro necessário, 2.1. Dimensionamento pela velocidade Bste método só deve ser vtilizado para gimensionamento de trechos curtos de tubulação (no máximo 20 mo, pois ao não considerar a perda de carga, corre-se o risco de obter pres sões muito baixas no final da linha, Como velocidades usuais em vapor saturado, pode-se indicar 20 a 30 m/s. Para vapor Super-aquecido, admitem-se velocidades um Pouco. superisres, porêm, deve-se evitar ultrapassar 40 m/s. Para o cálculo do diâmetro necessário, pode-se utilizar a se guinte fôrmula: D = diâmetro (cm) K =. constante adimensional = 112,83 R = vazão (kg/s) u = vClume específico (m3/kg) V = velocidade (m/s) Solução: Papo" 12k8/en2 cem» v = 0,1664 mi/kg para tubo 6 6” sch. 40 mmineme > D = 15,405 cm Portanto: : . + 1,95 0,35 ap = 2,9 197! (0 000irT, (ot664) 1. 250 (15,4) * ap = 0,730 kg/ca? Nos exemplos acima, foram consideradas tubulações retilineas sem quaisquer acessórios que pudessem ocasionar perdas loca lizadas. Evidentemente, essa consideração estã longe da rea lidade, pois normalmente existem válvulas, curvas, filtros etc. em uma tubulação de vapor. Para esses casos, O que se faz normalmente & consultar âbacos ou tabelas — como a tabe la anexa -' que fornecem a perda localizada em comprimen to equivalente de tubo retilíneo do mesmo diâmetro, Somando -se esses comprimentos ao comprimento real da tubulação, cb têm-se o comprimento equivalente (L), que é um dado necessã rio para o câlculo das fórmulas fornecidas, Quando o fabricante do equipamento fornece o fator de perda de carga (fatores Cv ou Kv), pode-se tambêm determinar quai a perda de carga localizada, com O auxílio de fórmulas espe cificas, e somã-la à perda da linha. Para obtenção das perdas localizadas, recomenda-se consultar a Tabela 1, onde são encontrados os valores aproximados da perda de carga para vários tipos de conexões e válvulas. Nes sa tabela, a perda de carga já É indicada diretamente em com “primento equivalente, em metros, de tubo retilíneo novo. 2.3. Método prático para dimensionamento pela perda de carga Como se pode verificar pelo jã exposto, o dimensionamento de uma tubulação de vapor medíante O emprego das fórmulas apré sentadas é relativamente complexo, exigindo cálculos morosos. Para contornar esse problema, apresenta-se a seguir um mêto do desenvolvido na Inglaterra, que se tem revelado bastante satisfatório, destacando-se principalmente pela sua simplici dade. Inicialmente, determina-se o fator F, pela seguinte fórmula: fp, - ÉPR p. E 2 L onde: fp, = fator de pressão inicial £P, = fator de pressão final L = comprimento equivalente (mn) Os fatores de pressão fP, e fP, são obtidos com O concurso da Tabela 3. Conhecendo a pressão no início (Pj) e no final tP5) da tubulação em pauta, pela Tabela 3 determinam-se fP; e fP, correspondentes. Dessa forma, pode-se calcular P. utilizando agora a Tabela 2, à esquerda tem-se a coluna dos e» e nela seleciona-se a linha do P calculado ou, se não exis tir, aquela de valor imediatamente inferior. Observe-se que para cada F existem duas linhas: uma indicada por X e outra por Y. A linha indicada por X corresponde & vazão (kg/h) ad missível para cada diâmetro nas condições de perda de carga impostas no cálculo de F. A linha indicada por Y refere-se à velocidade correspondente à vazão X, porêm referida a um . volume específico de 1 m3/kg. A velocidade & indicada em “m/s. er mare Sabe-se inicialmente qual a vazão necessária e assim, para dimensionar a tubulação, basta seguir à 1inha dos X atê en contrar um velor igual cu maior que a vazão desejada. O adia metro necessário serã aquele correspondente à coluna em que se encontrou o valor da vazão desejada (X). Pode-se ainda, utilizando *, calcular qual a velocidade real na tubulação. para tanto, basta saber qual O volume especi. fico real e aplicã-lo na seguinte fórmula: velocidade real (m/s) Y = velocidade referida a um volume específico de 1 m3/kg (m/s) v. = volume específico real f m3/kg ) Q B e o «q n pa Tabela 3 podem-se obter os volumes especificos correspon dentes a cada pressão (vapor saturado). 0BS.: O volume específico do vapor em movimento em. um tubo varia de forma continua, pois sempre existe uma dife rença de pressões. Assim sendo, para minimizar O ex ro decorrente dessa diferença, & interessante utili zar o volume específico correspondente à pressão in termediária entre os pontos considerados. para facilitar o entendimento, considere-se o seguinte exem plo: pimensionar uma tubulação de vapor saturado onde se tem uma pres são inicial de 7,0 kg/cm? e uma vazão de 340 kg/h. O comprimen to da linha. é de 140 m, 11 Solução: Pela Tabela 3, tem-se: Pp E 85 kg/cm2 cosa > £P, = 13535 pe 8,0 kg/em2 emacs > £P, = 12175 L = 20 + 10% = 210+21 > 231m Portanto: p = 13535 D 12178 (1360 2 ag 231 231 P = 5,88 Na Tabela 2, o menor número abaixo de 5,88 & 5,25 e assim toma- -se Fe 5,25. . Para tubo de 6 1.1/2", cem-se uma vazão de 225 kg/h e para tubo de 82 uma vazão de 495 kg/h, Evidentemente, adotar-se-ã o de $ 2”, de modo a que a imposição inicial de perda de carga ts = 8,0 kg/cm?) seja satisfeita. Nesse caso, porêm, tem-se um tubo com capacidade maxima de 495 kg/h pelo qual passam apenas 250kg/h de vapor. Conclui-se daí que a perda de carga real será menor. que a imposta, e o fator de velocidade (Y = 62) também não cor responderã à realidade. Para precisâ-los melhor, procede-se da seguinte maneira: subindo pela coluna correspondente a $ 2, encontram-se -X = 264 e Y = 33,3 para F = 1,64. Como essa vazão estã bem proxima da real, basta regredir no calculo para determinar Por Assim, tem- -se! EP — fo L F u mr > fP = fp, = F.L 12 Portanto: tP, “ fr -F.L. £P, = 13535 - 1,64. 23] « 13320 Assim, £P, Teal =» 13320 Consultando a Tabela 3, tem-se: ; fP, = 13320 cimmmas Po * 8,4 kg/cm? bs +. Consegllentemente, em virtude de o tubo de $1.1/2" ser insufi- ii . ciente e ter-se utilizado um tubo de $.2", a pressão final pre vista de 8,0 kg/cmê passa a 8,4 kg/cm2, Em seguida, pode-se calcular a velocidade real na tubulação. 4 pressão média na tubulação ser& de 8,45 kg/cm2 e, pela Tabela 3 tem-se: Puédia * 8,65 kg/cn? cmmemem, Va = 0,209 n3/ug Portanto: Vs voy - 33,3, 0,209 a 6,95 Vo= 7,0mn/s 13 3. CONSIDERAÇÕES GERAIS a) O dimensionamento de uma tubulação de vapor deve ser fel to visando a cbter no final das linhas, como foi dito inicialmente, pressões compatíveis com O uso que se dese ja fazer do vapor, isto é, uma perda de carga tal que ainda se possa utilizar O vapor nas condições desejadas. Haverã al guns casos em que a diferença entre as pressões inicial e fi nai serã muito grande, podendo levar ao desejo de dimensio nar a tubulação com uma perda de carga tal que O vapor chega rã ao ponto de consumo na pressão desejada. Por isso, lem bra-se aqui que uma rede de distribuição de vapor nunca deve ser encarada como uma válvula redutora de pressão. A máxima perda de carga admissível para vapor & de 0,5 kg/em2 por 100 m. Acima disso passa a haver uma erosão sensível da tu bulação, o que irã abreviar sua vida útil. b) A maloria das válvulas utilizadas em instalações de va por tem como única finalidade abrir ou fechar o vapor, isto &, ou estão completamente abertas ou completamente fechadas. Elas podem ser chamadas de válvulas de bloqueio. Em alguns casos, há necessidade de se exercer algum controle sobre o fluxo, isto é, modulá-lo como no caso de uma vâlvula de "by-pass", quanão a válvula deverá ser utilizada em situa ções de emergência para substituir O controle existente. Verificando os tipos de válvulas existentes, encontram-se ba sicamente três tipos distintos: Ge gaveta, de esfera e as tipo globo. E, uma consulta à Tabela 1 revela que a perda de carga das vãlvulas globo & de 40 a 60 vezes maior que a das de gaveta. (A perda de carga das vãlvulas de esfera & . aproximadamente igual a das válvulas de gaveta.) "Conclui-se daí que se deve sempre procurar fazer a utiliza tuate É . 6 sê is 28 sms ii % emo Es . isso e Ê a : 2a : x Ê E ia sã é Re E ê eg : & ii ” E eg ii : ss + “Ty “aa oiço Tuego | ama i E : tome Es | ag raia ' EC LE &z o a | ame | ! RR | SS E ue] doe | ado a | é mel LR ER f , | não é kb r | - | i ! r 1 7 1 i o r 1 à í o | ref e | Vo Ra fes | ves miad amanda rem etremmeameteta cmi i Ut e A da Pt Al TABELA 3 t “Pele Love p 1 E vi op EEU SS TIAÇSOC TA SOIS IME EE ies tosa) jo À zoroo li 3,5) atra lacezal Roz ss0/ 18 | 5,700] 3,8) a355 | Dabizi! 8,3 4,650 É 3,7] 3509 | O,an3 ll 84% 2eS00 [5,8] 3640 j B45 | 23538 3,800 À 2,3) 5770) E,8) 15808 to [actoe fr | ams fran tas E : Palo | sal tres Bai lisãos dl sé Rafgo li ua2 | gana | 8.2 : gÊ Jotdo À mo3) d4po) sen 2 ES 2.280 jota Mt g E daBEO LA, áa ba A E Iso las2oo Tall Los Jul > L54t 2,09 10,8) 9,437 | 048 1,858 6 z E Bo 03 SEL ad ER : Eua 19,825 La3 9,785 : At SEO 0,381 a iz E sê Es 248 €.3) SI49| 0,288] fas = sil? Vga E30E/ G 263 17 fas E ltos AZ80l Dysbo | 8,5) gS60) 6 góeljas 2. 21808 E l Bliss] asso! o,suo À ejel eroj c,astil tia! cozza 18 : giz jasasi os lost goza) Ds253)] 11,4 | casz0h 6 18,3 i gi2ahl isso! ou | 8,8) Guel 0,280] 11,5, 2286810 1542 L Elzziisos, o,uoo | g,91 sotsl o 2usi 11,8 | 23un0l 02 24 dEss & : Bizal ss] 0,585) 7 stonl o al 31,3] 236090 | opa lagos Balde] E ppt iaços, Bjus il Fati êtuni El zaoso Cass nEas!s 0,1? : Fl 2,5.) 1990, 6,535 ! Tab | to100) 0,242 dlsf é tatoo Bi58 dg xvbO | 9,317 $ 4 2,8 | 2u95] o,S21 | 7,3] Louusl a g2gi 22 ELE ETA u5095 | 6.125 : SH2,7/ 2210] 0,867) 7,4] 10280) 0,295) 12,1] 25140 ESET egugo | 0,125 E RS EEE [Oagsr (42,2) apsao | a tes (1648 2.8 silas,2 | 25800 | 6,18% E AT Es 12481 26785] 0,153 17,4] Bai 2.8 | 28880 | 0,1523742 E 11538 12,6 B,21 2540) 0,438 1 8. [AZ95) 0,220 14,7 INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO “CURSO SOBRE DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR MATERIAIS PARA TUBULAÇÃO Eng? Boris Makarenko PETROBRÁS/DEPIN APOSTILA 3 0BS.: Esta apostila foi distribuida aos participantes do IV Curso sobre Geração e Distribuição de Vapor rea Tizado de l3 a % de miio de Lo74, no Rio de Ja neiro, AV, RIO BRANCO, 156 - 108 - 5. 1034/8 -— TELS. E92-5843 e Qo1.9121 TELEGRAMAS "IBRAPEM FIO DE JANEIRO — GH — 20.007 CAIXA FOSTAL, 343 - ZE-00 IB» o sp de Tundição do aços composição química, proprie dades mecânicas, testes, tolerâncias, critérios de inspeção e procedimento de reparos. . Para tubos de ago carbono as ospecificações nais di fundidas da ASTM são as seguintes: ASTH A 120 - Tubos de baixa qualidade com o sem co, tura, pretos e galvanizados. Usados ce “ralmente para fluidos não tóxicos e não sue , E o inflamaveis em temperaturas at6200 “Cc, e em diâmetros de 10º e menores. ASEM A 53 — Tubos para uso geral, coralnente sem costura, pretos e galvanizados, fabrica dos geralmente em dois graus A ce B cem menor e maior teor de carbono, apropria dos para solda, dobramento e aperações de conformação. São os tubos de is . larça aplicação para água, dleos e va por até 400 “C em aiâmetros do 10! menores. ASTM A 106 - Tubos para usos ex alias terperaturas , sem costura, fabricados geralmente em dois graus À 6 B com menor o naior teor de carbono, apropriados para solda, de tramento e operações de conformação. as * Sao recomendados para vapor e óleos em terporaturas entire !00,ºc e h50 “e embo xa o código ANSI B 51 permita, seu uso até 400 *C para vapor. ASTM A 154 - Tubos com costura, soldados pelo proces so do arco submerso fabricados em diâme tros de 15! e maiores para uso geral, Encontram seu maior enprego para condu =” , çao de águas. ASTH A 153 » Tubos con costura, soldados pelo proces sv do arco súbnersa para uso geral (gra us € 50 e € 55) e para altas terperatu ras (graus KC 55 e KO 50), correspondem do aos tubos ASTM À 53 0 4 104 respecti vnmento. i Os principais requisitos das especificações acima es tão resumidos na tabela 2. E Para temperaturas superiores aos lirnites mencionados ou . para atendor a algum requisito ao qual o aço carbono não atende usar-se tubes de aço liga, Para serviços em al tas temperaturas são usuais os aços de baixa liga cou ele meutos dé adição - Molibdenio - para aumentar a resistên cia a fluência o Cromo - para melhorar as propriedades * Í de resistência a oxidação em altas temperaturas. As especificações usuais para tubos de ago baixa liga são: ASTM A 3535 - Tubos sem costura, para sorviços em al es “tas temperaturas fabricados eu diversos e sraust Gr, Prll con 1 1/4 Gr 1/2É sto usado pa xa vapor até £00 Co; Gre P» 5 cbm 5 Cr 2/84. Ho usade pera í hidrocarboneto e vapor até it 150 “6, ASTM A 155 - Tubos com costura -para serviços de al tas temperaturas, fabricados em diver sos graust Êo Gr. 1 1/4 Cr - correspondonte ao Gr PILL . da ASTM A 535 5 Gr. 5 Cr - Correspondente ao Gu PS da ASTIL A 327: 06 principais roquisitos das cspecilitações acima dos va tabela 3. pres estão E 5: TABELA 1 - DIÂNETROS E ESPESSURAS DE TUBOS (ANSZ B' 36,10) Nominal wall thickness Nominal | Outside pipesize diameter) gen Sch Sch |Stand-| Sch Seh | Extra- | Sch Sch Sch Sch Sch XX 1 10 20 30 ardê do 60 Istrong'| 80 100 120 140 H0 | strong »E 0.405 0.068 | 0.068 0.095 | 0.095 4 0,540 0.08S | 0.988 O.HS | 0,119 3 0.615 1 eua S.08! | 0.001 "0.126 | 0,126 , K 0.84 eus 8.104 | 0.109 Oi past! - aa 0.188 | 0.294 4 caso 0.3 | O.113 0.154 | 0.154 aber 0.219, 0,308 Lais 0.133 | 0133 0.179 | 0.179 veá 7 0.250 | 0.358 Há 1.660 O.ido | 0,540 OIT | 0.191 0.250 | 0.382 He 1.900 O.t45 | 0.145 0.260 | 0.200 D28t | 0,400 2 2375 ... es. , O.Isd | 0.154 . 0.248 | 0218 0.344 | 0,436 2té "2.875 Ro . 0.203 | 0.203 +.» | 0.276 | 0.276 0.375 | 0.552 3 35 0.216 | 0.216 6.390 | 8300 0,438 | 0.600 34 ER 0226 | 0.226 0.3/8 | 6.248 . . 4 45 0.23? | 0,237 0.337 | 0.337 Das 8531 | 0.674 5 s.563 0.258 | 0,258 0.375 | 0.375 500 | .... | 0.625 | 0.750 6 6.625 |, 0.280 O9I2 | 0,432 | e... | 0.562 ec. | 0.79 | 0,064 g ú2s || 6.322 O.SUO | WS0O | 0.594 | 0,719 | 0.882 | 0.906 | 0.875 ta 10.75 | 03 0.365 “D500 | 0.594 | 0.719 0.844 | [000 | 1.125 | 1,009 ia 1275 0.406 | 0.562 | 0.500 | 6.648 | 0.834 + 1000 | ti2s | tam | E000 140D 14.0 0.250 | 0a z 0438 | 0.594 | 0.500 | 0.750 | 0,938 | 1.094 | 1.250 | 1.406 14 0D 16.9 0.250 0312 0.375 | 0.375 | 0.500 | 0.656 | 0,500 | 0.844 1031 | EZI9 é 1.438 | 1,594 T80D 180 0.250 B31z 0.438 | 0,375 | 9,562 756 | 800 | 0.938 | 4,156 | 4.375 | 1.562 | E.781 2200 20.6 0.250 0.375 0.500 | 0.375 | 0.594 | 0.812.| D.S00 | 1,033 | 1.281 | 1.500. 1.750 | 1.969 200 220 0,250 0.375 0.500 0.500 | Ei2S | 1,375 | 1.625 | 1.875 | 2.425 24 0D 240 | 0.250 0,375 0.567 0.500 | 1.2]8'| 653 | EBIZ | 2.062 | 2.344 260D | 260 0.312 0.500 19500 2800 | 280 0.500 | 0.625 0.500 000 30.0 0.500 0.625 (soa 200 | 320 0.347 BS0D | 0.625 | 0.375 | 0.6a8 0.sem 3400 | 340 Dz | 9.500 | 0,625 | 0.375 | 0.688 0.500 360D 36.6 0.312 9.500 0.625 | 0,375 | 0,750 0.500 42.0D 424 “o . . 4.375 .... | 8.500 E Ê pray de verde 8. Cgi Ligações £lançeadas Sistema usado juntamente com a solda de “tipo para acessórios desmontáveis, e ligações com equipamentos. ha Acessórios DE TUBULAÇÃO he 1 ” os acessórios de tubulação são fabricados - na mesma série. de diâmetros nominais que os tubos padronizados pela ANSI B 36.10, Para cada diâmetro nominal são fabricados diversas sé ries de espessuras de parédes, Existem basicamente duas maneiras de glassificar os acessórios com rela ção à sua espessura de parede: “- exiando séries definidas pela própria espes, sura da parede (Schedule number) “e ou criando séries definidas pela pressão. . de trabalho a uma determinada temperatura, e pa - ra um determinado material (rating - traduzi do como classe). h2 - Acessórios de ferro maleável: com extremidades . roscadas São pailronizados pela norma ANSI B 16,3 nas classes de pressão 150% e 300% +. A norma de fine as dimensões dos acessórios, requisitos mínimos bara o material (ASTM A 197). são utilizados serviços leves ar, água condensada e vapor de pressão. “para “baixa 3 - Acessórios de aço forjado São padronizados pela ANST DB 26,11. As extre, midades podem ser roscadas ou para solda de so quete. . Acessórios roscados são padronizados nas clas, ses 2000f%., 3000 E e 6000% e os para solda de soque te nas . classes de 30004 e 60004 e Existe uma cor z passa Da TABELA | — ACESSÓRIOS DE FERRO NALBÁVEL (ANSI B 15. 3) . os LUTA AS*eldow Center Ê ) Inside diameter Outside Nominal | to end, | Cêntec | Lengih | Wide | Ca fring Metal * | diameter pipe | elbows | asgeg | thread, | dando thickoess, | + of size -tecs, and eibowa mia . i . F min band, N crusses nu mia | min A c 8 E | Min g H 1 293 080 0.36 0.230 0.675 0100 1.015 4 KZ |-088.| 043 | 0249 | 0.840 O105 | 1197 . % 131 | 098 | 650 | 0273 | 1050 Oi | 1458 r. 1.50 LIZ 0.sg 0.302 1315 0.154 LI. há Ls .| 1297) 08 | 0341 | toco oias | 2183 né. | tifo a | q70 | 0568 | 1500 0155 | 242 .2 225 2.68 0.75 0.427 23715 QI173 2.963 244 270 | 195 | 03 | 04 | 255 0210 | 3.589 3 3,08 247 0.93 0.548 3.500 0.231 4285. 3% 342 | 25 | LOS | 6.604 | 4600 ozs | «83 +. 339 26! Í . 108 "0.66 4.500 0.255 s.4ol 5 4.50 305 à 1.18 0.750 5.563 9.300 6.583 5 543 | 346 | 138 | osbo., 6635 os | 7,767 TABELA 5 - ACESSÓRIOS DE FERRO MALBÁVEL (aNsI B 16.11) Cc ias tio nesa, minimum Bore Center 16 bottam of socket Loving Nom | Socket | Depth demite melo, | tengths Ina) | borc | of 7 Shttirs | ques Beronis | 4Sdeg ella pipe | diam, [socket] 3000 psi - 6000 pst .D ronsts Es sie |» | min n º Couph | Halo . socket | body | socket | body | º ings | ESUP cl GC | S” [3000 pelgooo pai 3000 paijóo0o pil3000 peil6ooo psi) E | ings Tas - - oie 4 loss | % | 016 o os | lu lu lmluiula Logs ; os , M | os) dá | Orcs [054 | 0238 [oz [GD il jr fm mm | ssa 2.330 jo - . medio ; 1.834 | 0.509 ! 1340 | | Das | 0179 | 0273 | 0.250 | Poli OS L ta lim | ce rá) | “| es : 5 — , 1365 | 1.145 MA lies | MM jo | Oto! oz | aaso | pis | ri ami aa |oums( asgel 34 Lima me fasso n 1.595 | 1.323 " 4 js | 4 | ou | 0200 | 0307 | 028 | GS | É aa Jay Loma w lim 2,406 To, | 208 2 Z 5 2052 | 1.674 2ai6 | 4 [0238 | ozis | 0u74) 0.344 | 505 | IS dass fim ds mé Lx | 2 2.906 . 2.439 é [asma | M jo om |"... forms | dg d o. usa | jim dm lima 335. | 4 lg ” o 3 2550 | Má | 032 | 0300 |... | ses cam em » 11% “asa DA 7 1 2.896 + eso | 4 | 0368 | 0357 |. jOsari foçe | o jr | Jam Eli om fon TABELA “AS* LONG RAD. Net, 25567 PARA SOLDA DE TOPO SI B 17,9) na A [ps | os 90º 1BDº LONG RADIUS sóe sHogT RAD. 180º SHORT RAD. WetdeLt ELL WoldELL Nora, WeldELL . CAPS Pipo . Size D K v E h - - 1 % - - t 1 1 A 1 MK A 246 Va A 1h 2h 14 2 2 Pás 14 2% 2% Tha k 3 3 a% 2 3h 3h sk 2% 4 4 eu 2% 5 5 24 3 -6 6 Ds EA 3 3 1245 4 10 19 15% 5 n e 12 18% é tá 14 21 sh 16 16 24 7 18 18 2? 8 22 20 30 9 2 24 26 104 “ : 7 RÉnUCINO / À CONCENTRIC ECCENTRIC | TEF Ii REDUCER REDUCER c+ca Nom. . H ml ClmMmIH a um | G H se am | lo 1 | au . 3 3% | 5h] a 8 | ek 7 . 2% 3% S% 4 10 5 ELA 7 2 2 84 | sul q 5 | gu 7 2 1% 8% 3% | 4 4 am 7 se 4 am cho + o o Tá 2 aa | ap | 4 4 bis 10 8 2 3 sá À su | 4 2 | 6 | 8 2 mm | | su | 4 e ligo 8 2 ala au | 4 5 1 B aê 1% 4% 3% 4 1% 2! alo talalrhass / z Ra ia mm lama lanis js ju = a sm | su | 5 su 3 2m | 4% | au] 5 1 2 3 z “a 4% 5 3 se l|iz 3 8 5% ne oo is |12 5 5% sm | SW | qq | 12 ji2 4 4 5% sm | 5% 0 ji2 aa 3% 5% 5 su 8 jiz E 3 5% ma | 5% s | E 2% 5% su | sm E à 18 Jigtá 8 z «o . 1 [124% 3 ç 7 sm | 6 1 15% E 5 7 sn Is Bom lua EH 4 7 sms Pao fik 3a 3% 7 5 5 o 8 Jisá het « Acessorios para solda de topo São padronizados pela ANSI B & «9 não mai s por classes de pressão e sin pelo"Schedule number" do tubo nara o qual se destinam, Porém sua espessu ra real pode ser waior do que a do tubo es atogms pontos do corpo, o fator deteruinante e sua pressão de ruptura que nunca deve ser inferior à do tubo cor xrcspondente, “Os materiais c processos de Fabricação são pvalroniza -tos pela ASTH A 23% em diversos graus para o aço car bono e baixa ligas SRo usados para quaisquer. serviços em diânctros om e maiores, ts - Pla Os Tlangos Torvjados de aço são padronizados pe la ANSE B 15,5; a norma Dadroniza as classcs de pressão de 1504 , 300% + “00%, 500%, 900% 15004 e 2500% estabsiccendo curvas de pressão temperatura (rating) para cada classe e tipo de mate rial. . As classes do pressão, esbora criadas para os Liar 5 ges, são tanbén usadas pera clas icar válvulas,sen láveis nais do assim, uxa das var nportantes na sele são Ge componentes do tubulação, Os materiais e precessos de fabricação são pairaniza dos pelas normas ASTII À 21, A 10% para aços carbono e ASTE para os aços Licgãs Além dos flançes Sarjadus e usados quase que excliisd, Venente como flanges integrais de válvulas e equipa - mentos são usuais os Llc vges de rro fundido, São padronizndos pola ANST B 16,1 nas classes de 125 H e E , Dossuluda a mesa fuxação doa flanges forja dos 140% o 200%, 1 eCnbora possuindo curvas de pres são x temperatura inferiores, O a A AEIOU o JO MSM OG) ÊNIUidAGD Gjnt aPOD 8 JO fojiajaty é 105 Gofinijum osmipisfioss Junemjxeis Áup sprjouy sjuy Senentun) Áue 0x Islam E Ovdea GuNBGLg JC) GOO IGNY GU) ÃO 9POM JocSuA PU ojica aWivy vu O VONSASUnf sp iópur poen jonpeid Y (3 m 1 Es fLsoz : est tuszL nr sor (Joe nm o (Jss agr Sh tusie õ8t tost vma Set Giucr s8 Gisa Sa sue fJoer : Seg LJgsz ost DA É GOL | LJSt os tr tJsge se tJseg . 061 dsez - Se | (Jos se sos L)seg Í: ope (Jour nu see | sz - 094 | (sl ooLL Oca bste Sep fjosh trreor dêz t)ser se! tásiz St0F 063 Lista Í ses (sos Na soe E ore (Jose oco 0z04 fome seo |. Lisgo ve er sez | ()s0s sEoL 0sgr SEcI (Joey osz oo bles gos t)oz1 seg Sse | (SL tJsg aos DOS1 Dos tij009 006 008 tocar. oo tJorz | cor 004 tJos! (Jces sz6 sesL sest fJost 0s6 058 (ossy seg (Oo% |: cep qr Edsoz fosst 0s6 Eos! sos | ()st6 090r 000: | - tjsos so Use | spp sr | Ido | tos ses asi 984 | Q)euit 0cor ol | (ora 0o4 str | ao sor | Esse | (ser 006 cre dE8t ) Liscer 004 dot |. tsgz SEL bjss | do os | Chose | fjosz sig SIgL s16L (0054 asiL essi | (qoos E so | fJooa 015 os | (03 t)005 059 caoz uso ocal DZ) oses 00H seg ses 02 | ssg 55 or see dog 0szz osez sela User oset | rel cos 005 ue ecg qoa sts Seb Do: 0s4 sirva sive ses osrt ash our 586 SG 036 Sr9 s+9 seg ob ot ou ces Desz vesz osst osst ossy asor Gen! ogoi | oa ces 069 E ces ose tur az Det 09gr [A 085 au OLL OLL | opz Oz [1228 ss 08h us i 556 Sosa sas E Suas EA os osLL oBti | os; 06 ez 9gs ori ogs SEE. so saie SIBL Sugy see oszt osat osa | ses seg seg ses sk 065 ssze sozg gaze sat |º gos |". ger soct soei sogr | ou 029 08 os sor ey decr deco ver a00z cos ao0z GEch 0Et Des; | 068 casa 068 sos del cor sure sigo Suse seo szoz Seve det osEL DSet | 006 006 905 549 Es -0gE site Sire SIE osoz osoz D50z SoEL goes Ssci | as - 016 916 sa oz og ste Osve osve oz. 0408 Bebe dgcs oBet cer: | goes 06 06 069 ses osz- DOSE DOSE sose 004% 001% oz o0rk aopt DobE | og DES 0c8 00z Oz oz esse osse DSsE DEZ Dei ogiz der oem oe» | cy svo sro o ese À - ast nose cosE dose - OBig. coa . 094%, ori Orr Ortl | 095 085, Do tr sz | 00t o qu Han sd sa vo Ha so “9 doitag í Ery pais spas e8iy pas x 28iy eis paxg pas femg ageracui ot | OO | gd | Sud | uuão | mis ot | NOS vuro | ui | vara | aço “95 a “as 006 . tos 00r ast na DO OCUOSV FA STONVII VIVA OHTVEVAL va sagscaua - OT VIIavE 5 » VÁLVULAS 5.1 - Classificação Quanto a sua função as válvulas costumam se di; vidir em de bloqueio, regulagem e retenção, A válvula de bloqueio mais usada ea tipo caveta em bora existam outros tipos usuais como macho, de esfe ra, borboleta, cada uma cem vantagens específicas, A válvula de regulagem mais usada é a globo e para diâmetros paquenos e regulagens. máis precisas a de “agulha. Devido à grande variedade de tipos construtivos ain da nã se dispõe de padronizações suficientes” para as válvulas, São padronizadas as dimensões face a face para de ferro fundida e aço, flangeadas e pa ra solda de topo pela ANSE B 16,10, “Além disso o American Petroleum Institute publicou as especifica- ções API 600 e 601 para válvulas gaveta flangeadas e extremidades para solda de soquete empregados na in dústria do petróleo, Os demais tipos de válvulas se guem ab padronizações dos fabricantes. , 52 - Materiais Às válvulas são definidas por dois materiais + O material do corpo e castelo, e o material do sistema de vedação, também referido como "brim! ou “internos”, A espscificação do material do corp' a companha a especificação da tubulação, enquanto que o trim por estar sujeito a condições nais severas e fabricado em material mais nobre. . Para serviços leves (ar, água, condensado é vapor de baixa pressão) e em diâmetros pequenos (2" e menor ) São usuais as válvulas de bronze com internos de bronze (ASTM B 61 ou 62), Para os mesmos serviços porém em diâmetros de 2" e maiores as válvulas, comumente empregadas tem v cor “pe em ferro fundido e os intexnos de bronze, l 18. xiamente relacionadas as especificações dos diversos com ponentes. As especificações são identificadas por códi gos que também deverão ser mencionados na identificação * da tubulação, de forma que a associação seja “imediatas A seguir são apresentadas algumas especificações típicas para fluidos usuais numa instalação de vapor, São usadas as seguintes abreviaturas: RO :- Extrémidades Roscadas PL - Extremidades Planas cH - Extremidades Chanfradas sT = Extremidades bara Solda de Topo ss « Extremidades para Solda de Soquete FEG - Extremidades Flangeadas PE - Flanges de Pescoço osY - "Outside Srew and Yoke* RS no "Rising Stem" 7 .« EXERCÍCIO PROPOSTO Preparar uma especificação para vapor saturado de 150 psig de pressão de projetos Considerar tempera tura de projeto 590 Om e sóbre-espessúra de. corrosão 0.05%, Considerar que a tubulação principal (o maior diâmetro nominal) seja de 1", 8. BIBLIOGRAFIA - iubulações Industriais Pedro Corios da Silva Telles - Piping Handbook Crocker & Kinge - Especificações da ASTM - Normas ANSI. =] e CT Teoviso: 7] ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAIS . PARA TUBULAÇÃO . . A amem MATERIAL: AÇO CARBONO RATING ANSi: 125% | CORROSÃO ADMISSÍVEL: 0.05" FLUIDO: Água industrial, ar de serviço, condensado, LIMITES: vapor. : : 125 psig a 350 ep 175 psig a 100 8F cosas DIAMETROS Ã a DESCRI ão ITEM DE ATÉ CLASSE EXTR. g 1/2u an por. 8o Ro STHA 53 Gr. B, s/costura, ANSI B 36.10 a a" Jaco" cH.40 [Ch JASTM A 53 Gr. B;s/costura, ANSI B 36.10 o 12v | am | 3/89 |Ch (ASTM À 134, chapa ASTH A 283 Gr. G ANSI'B 36.10 a . “(para âgua) > joe | 2a | 3/8” | Ch (ASTHA 155, Gr. C55, classe II, ANSI B 36.10 - (para vapor) . 2 1/en a 3004 | Ro. ASTM A 197, ANSI B 16.3 E . b 2 . 3” 10" Ecr.4o |ST ASTM A 234 WPB, s/costura, ANSI B 16.9 | uy 12 | par 3/0" |5T fstTH A 234 “PB, s/costura, ANSI B 16.5 E . o [0 3" | 24 150% |PE (ASTM A 181 Gr. II, face plana, ANSI.B 16.5 td q i = é «4 4 wu « 1/2n en 1254 jRo Corpo e trim em bronze ASTM B 62, BS, similar - | CRANE 428, Ê 3" 12" 1254 .'Flg Corpo em ferro fundido ASTM A 126'Cl. B, trim em F. e | ronze ASTH B 62, 0SY, similar CRANE 465 1/2 ào a ear 24» [225% Fig ldem, porêm com redutor - F i < 1/94 om 125% iRo f[orpao e trim em bronze ASTM B 62, RS, similar bi “lo ; TRANE 2 o ojm : ' . . > o 3" em 1254 pis Corpo em ferro fundido ASTM A 126 Cl, B, trim em + 3 i bronze ASTH 3 62, OSY, similar CRANE 351. “e ! , o > o 1/0m em (125% iro Corpo e trim em bronze ASTM B 62, tipo pistão, si < milar CAME 20. E o . i z or ear | to5t iFlg Corpo em ferro fundido ASTH À 126 CJ. B trim ey - bronze ASTM B 62, tipo portinhola, similar CRANE tu 373. a a DBS.: - emas, rm med epa ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAIS . copiso: : PARA TUBULAÇÃO A2 e : AÇO CARBUNO , , "MATERIAL: RATING ANSI: CORROSÃO. ADMISSÍVEL: — e BEL VANIZADO ] 125% ! Í FLUÍDO: AR DE INSTRUMENTOS, AGUA POTÁVEL. LIMITES: | 175 psíg à 100 *F Ê ces asa É DIAMETROS - | : ITEM DE TTATE CLASSE EXTR DESCRIÇÃO , T - É Ê 1/m | cH.80 | Ro [ASTM A 53 Gr. B, s/costura, ANSI B 36.10, galva- ; . nizado. i o . 1 Í o 3” 4 * BCH.40 | Ro [ASTM.A 53 Gr. B, s/costura, ANSI B 36.10, galva- a . nizado. » . - q - er tw 1/em ja 300é | Ro [ASTM A 197, ANSI B 16.3, galvanizado. | Ê 19 . “ “ . * ut z o o q 1/0 | a 150% | Ro [ASTM A 182 Gr. IL, face plana, ANSI B 16.5 tus o z «4 —+ E 4 1/m 3" 125 4 Ro | Corpo e trim de bronze ASTM B 62, RS, similar i - CRANF 428 o i tw > « n o q | 125% Ro | Corpo e trim de bronze ASTM E 62, R$, similar Slo CRANE 1 = o o > e: = “o *e > lola] ; ino nistã | a 3 1258 Ro | Corpo e trim de bronze ASTM B 62, tipo pistao, o - | similar CRANE 20. z . w + ty e oBs.: ; | ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAIS : sóDIcOo: PARA TUBULAÇÃO a MATERIAL:1 1/4 Cr 1/2 Mo RATING ANSI:1500% | CORROSÃO ADMISSÍVEL: 0.05! css a FLUÍDO:. VAPOR - | LIMITES: ' ' 1355 psig a 1000 ºF porem ni era a. DIAMETROS . - ITEM DE | ATE [CLASSE EXTR. DESÉRIÇÃO 2/2" | 2 2/ev|scn.80) PL [ASTM A 335 Gr. P11, s/costura, ANSI B 36.10 w a 3" |sca.B0| CH [ASTM 4 335 Gr. PIL, s/costura, ANSI B 35.10 o. a | 20º |scg.12] cx [ASTH A 335 Gr. PIL, s/costura, ANSI B 36.10 a : ” a 1/2 | à 1/2] 30002 | SS | ASTM 4 234 Gr. WPIL, ANSI 3 16.11 | . o a 3º |scn.80) sr |AStm A 234 Gr. YPI1, AHSI B 16.9 > “es 10" [son.22d ST) ASTM 4 234 Gr. VPIL, ANSI B 16.5 ê . i o Fe ú o 3/2» | 1 1/0" 1500% | ss [atm à 182 Gr, F1l, junta tipo anel, ANSI B 16.5 Í ts . ke o em 10" [15004 | PE j ASTM A 182 Gr. FIL, Junta tipo ancl, ANST B 15.5 ã =z «4 [ra a 1/2» [1 1/0" 15008 1.58 | Corpo ASTM A 182 Gr. F11, trim ASTH À 1892 Gr. P6 - : sedes c/stellite, 08Y, Similar VOGT Sy 1043 : Ê ar jo er [a500fi S7| Corpo ASTI A 217 UCS, trim ASTH À 182 Cr. PG, se í a t ' des c/stellite, 0SY, API 602, similar CRANE i ale : . 87 3/2 XU, : e LM j Xdem, porêm com redutor g « ! i 5 1/20 13/27] 1500: 55 Corpo ASTM & 182 Gr. F11, trim ASTH A 182 Gr. F6 A o : sedes c/stellite, 08Y, API 602, similar VOGT : aja ge ole. 8y-1003 3 5 on e 1500% St | Gorpo ASTM A 217 VC6, trim ASTK à 102 Gr. F6, se a | des c/stellite, 08Y, similar CRANS 189 1/2 XU. > jo a/em jra/2") 15004) 88) Corpo ASTLA 182 Gr. F1l, trim ASTH à 182 Gr. F6 5 : sede c/stellite, tipo pistão similar VOGT SW 123] Elie 6” | 15004" ST| Corpo ASTM À 217 VC6, trim ASTK A 182. Gr. F6,,s£ - : de cfstellite, tipo portinhola, similar CRANE | i tu i 199 1/2 xU E Í 0Bs.: i - cObigo: ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAIS É PARA TUBULAÇÃO . . MATERIAL: RATING ANSI: - | CORROSÃO ADMISSÍVEL: FLuiDO: EA : LIMITES: E Fº DIAMETROS - í ITEM DE ATÉ CLASSE[EXTR. DESCRIÇÃO i mo é o m a te ra a é wo ii o = Fc u É =z Ee o qu a tu o Z «4 md = « H tw > É «a nã alo «£ = o = mo >I5 el o te > la « “a = ã . b ty e oas. INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO CURSO SOBRE DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR 1. INTRODUÇÃO 2. CAUSAS DA PRESENÇA DO AR E GASES 3. EFEITOS DO AR o 4. LOCALIZAÇÃO DO AR , 5. PELÍCULA ISOLANTE 6. REDUÇÃO DA TEMPERATURA 7. BLOQUEIO DOS PURGADORES 8. CORROSÃO 1 pm so DRENAGEM DO AR 10, POSIÇÃO DOS ELIMINADORES Engº Antonio Pagy Gerente da Filial Rio da SARCO APOSTILA 4 AV. RIO BRANCO, 6 - 1065, qo4a TELS sora e Grp TELEGRAMAS CIBRADES MO DE JANERO — Oh» gogoy CAIXA FOSTAL, 343 - ZOO MP oia pos coa 3 - EFELTOS-DO AR Os principais efeitos, conforme a utilização do vapor serão: 1 - Nos sistemas de produção de. energia: Corrosão do tambor da caldeira e das palhetas das turbinas. 2 - Nos sistemas de aquecimento: - Película isolante nas superfícies de troca de calor, - Redução na temperatura devida a mistura com o vapor - Redução da área de transferência de calor - Corrosão nos equipamentos e tubulações de vapor e condensado Antes de serem estudados os detalhes de cada um dos efeitos acima, deve ser analisado o comportamento do ar ao deixar a caldeira. 4 — LOCALIZAÇÃO DO AR Ao penetrar nas tubulações e equipamentos o vapor "empurra" o ar, tendendo a comprimi-lo nas extremidades opostas, como estã repre - sentado na figura 1A.Se o purgador tem possibilidade de eliminação de ar, parte dele deixa o equipamento, conforme mostra a figura 1B.. Parte do ar permanece no equipamento na parte superior oposta E entrada de vapor, parte se deposita junto à superfície de transferência de calor, formando uma película isolante e parte se mistura com o vapor. O . ar que deixa o purgador ira passar ao tubo ce condensado, retornando à ca sa de caldeiras, Conforme a localização e o seu comportamento tem-se os diver- sos efeitos do ar nos sistemas de vapor. 5 - PELÍCULA ISOLANTE O ar ao se localizar junto as superfícies de transferência de calor, forma um filme ou película como jã vimos. Esta película não -se constitui apenas de ar, mas sim de uma mistura de vapor, er e gases. O comportamento dela & similar «o de um colchão de isolante térmico. Pa d vapor AR A. 12106 VAPOR P=15 PSI “98,3% mA | CONDENSADO: x NJ ER E: ce Agua 94,5º€ N LmeaPELÍCULA qRER INCRUSTA ção T : é | Í í ih 5 ra efeito de estudo das consequências, supõem-se que o ar seja separa- do do vapor e se deposite integralmente junto à superficie. Na figura 2 são representadas esquematicamente as conseguências desta película sobre a temperatura e eficiência termica de um sistema, NOTA - A figura 2 foi obtida a partir de considerações a respeito de um sistema constituído de um aquecedor .de égua com vapor satura do de 60 PSIG, A parede de separação entre vapor e ãpua é de aço com 1/4". Supos-se a existência de um filme de ar de 0,25 m, resultante de uma suposta acumulação de todo o ar existente, parte en mistura com vapor, próximo à superfície de transferência de calor. Foi admitida um ma incrustação de 0,25 um, assim como um filme de condensado e de água inerte de igual valor. Verifica-se que a grande perda estê no filme de ar. Isto É devi do a baixa condutividade do ar em comparação com os outros elementos em fogo, O ar tem condutividade cerca de 10 vezes menor que as incrus- tações mais comuns, 25 vezes menor que 6 condensado e a êgua e 1.700 vezes menor que o aço. Tem-se portanto que o grande problema no caso é ar e não os outros componentes, 6 - REDUÇÃO DA TEMPERATURA O ar ao contrário do vapor não armazena calor. Sua presença no processo farã com que o calor total da mistura seja consequentemen- te teduzido, O que se passa com a mistura estã bem próximo aos fenôme- nos explicados pela lei de Dalton que estabelece: "Numa mistura de sa ses ou vapores a pressão total é igual & soma das pressões parciais / exercidas por cada componente". Supondo um sistema que tenha uma pressão absoluta total de 10 kg/m? e que seja constituida em volume de 80% de vapor e 207 de ar,as pressões parciais são respectivamente: - do vapor: 0,8 x10= 8 kg/em> - do ar: 02x =2. 0» ELIMINADOR —— > f VAPOR FIGURA 3 Em A tem-se necessidade de se instalar o eliminador no topo do equipamento, uma vez que a entrada é pela parte inferior. Em B, co. mo a entrada & pela parte superior, o purgador devera ser bom elimina dor de ar. Deve ser observado que o purgador inferior tem como princi pal função a drenagem de condensado. Conforme sua construção os equipamentos e máquinas estarão / mais ou menos sensíveis aos efeitos do ar.. Geralmente os mais sensíveis são os do tipo “encamisado" os de “injeção direta”, os de “feixe tubu lar" e os "cilindros secadores". INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO CURSO SOBRE DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR VAPOR PARA AQUECIMENTO - EQUIPAMENTOS 1. Nível de Pressão Ótima no Injeção Direta 2.1 - Injeção Direta em Líquidos 2.2 - Injeção Direta em Sólidos 3. Equipamentos Encamisados 4. Serpentinas ou Tubulares 5, Cilindros Secadores 6. Equipamentos Mixtos 7. Cálculo do Consumo de Vapor 7.1 - Dados do Fabricante 7.2 - Medição Direta através do Condensado Formado 7.3 - Câlculos Teóricos 7.4 - C&lculos para Equipamentos mais Usuais Eng? Antonio Pagy Gerente da Filial Rio da SARCO APOSTILA 5 AV. RIO HRANCO, t6 «I00. 5. 103479 TELS. 2205943 e soy TELEGRAMAS CIRLAPES NO 2 danHHO — GH tom CAIXA POSTAL, 34 - 20-08 ep qn3 INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO XAPOR PARA AQUECIMENTO = EQUIPAMENTOS Professor; Eng? Antonio Pagy 1. NÍVEL DE PRESSÃO ÓTIMA A esedlha do nível de pressão é um dos mais fundamentais e importantes asrectos da distribuição e utilização do vapor para a- quecimento, . Sabemos que o vapor utilizado para aquecimento deve ser o saturado e que deverá ser q mais seco possível. Como a pres são do vapor saturado determina todas as suas caratteriísticas e E propriedades; sua escolha deverá ser bastante criteriosa. O primeiro aspecto a ser analisado é o que diz respeito às temperaturas do processo de aquecimento, Devem-se considerar os limites superior e inferior quando existentes. Muitas vezes q pro duto que estã sendo aquecido ou processado, exige faixas de tempe- raturas bastante criticas. Como exemplo, pede ser citado o sistema de vulcanização de borracha, Algumas fórmulas exigem que o aqueci» mento « processamento seja mantido entre temperaturas bem rígidasa Certa liga exige que as temperaturas sejam mantidas entre 150% e 153ºc, O limite inferior determina a temperatura abaixo da qual vão haverá a vulcanização e o limite superior determinará a tempe- ratura acima da qual haverá um endurecimento muito grande e o. .pro duto terá baixa qualidade. Com o auxílio da tabela de vapor satura do verifica-se que a pressão de vapor estará preferencialmente em torno de k kg/enê, Outro exemplo que poderá ser indicado É o “do óleo combustivel. Existem recomendações bantante rigorosas das em presas de petróleo limitando a pressão da vapor nas serpentinas de aquecimento, O motivo se prende ao fato de junto às serpentinas, o óleo estará com temperaturas muito próximas as do vapore Se o va por estiver acima de certos limites, poderã provocar a decomposi — ção e consequente sedimentação de componentes do ôleo. Não seria . W ” . - . sa proprismente um ecraqueamento do Óleo mas eim a separação de al, guns de seus componentes, Geralmento o limite de pressão de vapor AV. RIO BRANCO, 156 - 10º - 8, 103479 — TEL, 229-5843 6 VELSID1 TELEGRAMAS “EBRAPEM RIO DE JANEIRO — GB - S0.€00 CAIXA POSTAL, 343. 20-00 ter ota INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO Nota: Para estes últimos (equipamentos mixtos) podem-se ter os sub cidos resultantes da aplicação de uma menor pressão sobre a ” nesma ireas Para o estudo dos equipamentos usados em aquecimento deve "se ter um cuidado todo especial na sua classificação. Esta classã ficação deverá levar em conta: as formas como vapor atuará, em contato direto com O produto ou não, os efeitos que 0 ar e os ou tros gáses incondensáveis poderá provocar, as pressões compatíveis e outros aspectos importantes Pode-se classificar os equipamen - tos conforme a atuação ou localização do vapor da seguinte formas l. Equipamentos com injeção diretas: 1sl - Em liquidos le2 - Em sôlidos 2. Equipamentos encamisados “o Serpentinas ou tubulares: 3.1 - Serpentinas contínuas 32 - Monotubos , 3.3 - Feixes tubulares h. Cilindros secadores Be Equipamentos mixtos: . -5,1 - Injeção direta e camisa -5e2 = Injeção direta e serpentina 3+53 — Encamtisados com serpentina itens 5.l e 5.2 para líquidos e sólidos e o sub-item 55 ge ralmente para liquidos À seguir são estudados os principais aspectos gerais dos diversos equipamentos acimas 2, INJEÇÃO DIRETA 2.1 - Injocão Direta em Líquidos Neste tipo de equipamento o vapor entra em contato direto com & produto que está sendo procassado ou aquecidos Devido a isto AV. RIO BRANCO, 154 « 10.º.S, 1094/8 — TEL. G92-S043 é GETS 1BP 013 RIO DE JAMEIRO — GB - 20.000 CAIKA POSTAL, 343: ZC-00 TELEGRAMAS “IBRAPE! Se INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO É de se esperar que alguns resíduos do tratamento químico da água da caldeira sejam incorporados aos produtos quando eles não estão envolvidos por uma proteção qualquer. Quando se tratam de produ, tos, embalados como ê o caso de enlatados, isto não acontecer Quan do se tratam de líquidos este será um fato sempre presente, Um cui. la dado especial deverá ser Dvortanto dispensado a este aspectos o aquecimento de líquidos com injeção direta tem uma série de pontos favoráveis, Entre eles podem ser distacados a simplicidade do sis tema, seu baixo preço e a facilidade de tanutenção. O calor sensi vel do vapor É aproveitado no próprio sistema; alêm do calor laten te; O que torna o processo bastante econômico. Não exige linhas i de retorno de condensados Com a injeção de vapor obtêm-se uma agi ii tação do produto o que em muitoa casos É altamente desejável e mes E mo necessário, Uma. das desvantagens do processo é a diluição da so lução devida a condensação do vapor que é. incorporado à Nestas Quando este fato não € contornado ou é crítico, deve-se usar um sistema de aquetimento indiretos 4 injeção direta poderá ser feita de três forms princi = pais; conforme o tipo de equipamento ou acessório usados 1. Tubo perfurado 2. Injetor termostático 3 Injetor e airculador termostático. “ O tubo perfurado deverã ser fechado em gua extremidade, É importante que se tenha a condensação total do vapor no interior / da solução, sem perdas do mesmo pela superfície livre. Interferem neste fato os seguinte fatores: le 4 velocidade das “bolhas” de vapor no interior go 11 - quido , nd 2. O tamanho das “bolhas” de vapor . ] 5 A altura de líquido acima do ponto de injeção de vapor he à temperatura do Iiquido. semen totem ot eo (a AVe RIO BRANCO, 156 » 10º 5, 1034/68 - TEL. 920.5043 e QuI-g1R1 TELEGRAMAS “IBRADE! RIO DE JANEIRO - GB - 20.000 CAIXA POSTAL, 343. 20.00 BP oia . - poema be INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO & velocidade do vapor interior da solução dependerá da pres são do vapor à entrada do tubo períurado e da contra pressão existem to; ou seja da altura de solução acima ão tubo perfurado, Se forem adotados valores indiscriminados para a pressão de vapor pode-se obter valores de tal ordem que não se obtém bons resultadoss Cono exemplo, se for adotada a pressão de EN kg/cnê e o tubo estiver inatalado a cerca de 1 m da superíício livre da solução, pode-se a tingir valores para a velocidade da ordem de 1.400 km/he Este valor É obtido com considerações teóricas, Com esta velocidade, evidente- mente haveria pouco tempo para as “bolhas” se condensarem na massa da solução e uma considerável quantidade de vapor seria perdida pe la superfície livres Bons resultados tem sido obtidos com prossõos diferenciais abaixo de 1 Kg/em” + geralmente em torno de o; 7 Kg/enº. Deve-se entretanto ter senpre em mente que somente a pressão reduzi da poderá não resolver o problemas A vazão de vapor será importan- te na consideração da velocidade pois mesmo a pressões da ordem de 0,7 Ke/0n; pode-se atingir altas velocidades em um tubo Tm recuz so interessante é o da localização dos furos no tubo, Ao em vez de os colocar voltados para a superfície livre, deve-se posicionar o tubo de tal-forma que fiquem voltados para um plano inclinado em re lação ao horizontal para baixo, como mostra a Íigura 7e Deve-se ter o cuidado de não instalar os furos para a parie inferior, ou se ja para o fundo do tanques Nesta posição corre-se a perigo de provo car a erosão do mesmo, Na figura 1 está esquematizada esta recomen dação, onde É mostrada o caso em que os furos são voltados pera a parte superior, provocando perdas pela superfície e a posição incli nadas FIGURA 1. AV, RIO BRANCO, 156 - 10,7-5. 1034/78 — TEL. PR9-50II e DOIDIDT TELESFANES VERAPES RIO DE JANEIRO — GO - 20,000 o CAIXA POSTAL, H3- EC-00 ter 013 Y De INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO * AJUSTAGEM rosa ELIMENTO ABERTURAS TERHOSTÍTICO ENTRADA D3 FIGURA 5 —- VAPOR VAPOR E Fra DE : k BOLUÇÃO FARRMO TON ENTRADA DS VAPOR CIERMOCIRG VAPOR FIGURA 3 FIGURA k erra ” THERMOTON a cpri THERMOCIRO FIGURA 6 AV, BIO BRANCO, 156 - 10º - 8, 1024/8 — “TEL. 2522-5043 e RE1-9197 RIO DE JANEIRO — GB - 20000 BP ON CCAELEGRAMaD VIRRAPEM CAIXA POSTAL, 343 - 20.00 INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO 10, A aplicação de um ou outro tipo de equipamento de injeção direta será função do 1fquido ou solução que deve ser aquecida, de suas condições e de outros fatores particulares. Se se tiver um 1ã quido ou solução ácida, deve-se adotar o sistema de tubo furado, Como exemplo de aplicação pode ser citado o equipamento de tingimen to das indústrias têxteis. Ainda na indústria têxtil este sistema É usado para as ensaboadeiras. Num e noutro o problema de contro- de de temperatura da solução atinge grande importância e pode ser perfeitamente resolvido com a adoção de um sistema controlador de Pressão e temperatura já indicados. A ausência nestes tipos de equipamentos de um sistema de controle provoca por outro lado uma grande elevação do consumo de vapor uma vez que 6 operador do em pamento não pode vir de regra dirigir sua atenção permanentemente para o controle manual das válvulas globo que. são normalmente ins taladas à à entradas Quando a solução a ser aquecida & de acidez / muito grande como É o caso dos banhos de decapagem com soluções de âesdo sulfúrico, PS problemas de controle são mais críticos. Os bulbos dos termostáticos das válvulas não podem neste caso serem nenguilhados diretamente na solução, exigindo a instalação de um “poço” “ou “recipiente” de material resistente ao ataque de ácido, O bulbo será então mergulhado neste recipiente e o controla será indiretos A instalação de um injetor termostático do tipo Thermoton ou Thermocirc estará condicionada tombém pelo tipo de solnção, co mo já foi visto, Estes injetores são ideais para aquecimento de âgua para usos gerais, desde que não seja usada para a elaboração de alimentose Como já foi vista, a injeção direta de vapor em um 1íquido carreia resíduos do tratamento químico da água da caldeiras Estes resíduos são em geral nocivos à saúde e alguns são provocado res de alergia no contato com a pele. , 2.2 — Injeção Direta em Sólidos Os problemas de eliminação de ar em máquinas e equipamens tos com injeção direta de vapor estarão presentes quando esta injg ção for em sólidose Exemplos destes tipos de equipamentos são . os AVi RIO BRANCO, 156 » 10,º- 5 4034/4 — TEL, S92-5043 € Q21-GIDT BP oa TELEGRAMAS RIO DE SANEIRO — GB — 20,000 "MBRADEM CAIXA POSTAL, 342. 2.00 11 INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO autoclaves, as retortas, esterelizadores hospitalares, pasteuriza- dores de leite, vulcanizadores de borracha, autoclaves para enlata dos, autoclaves para pescado etcs Existem duas correntes de opã nião sobre o melhor sistema de introdução ou injeção do vapors Um grupo defende a colocação da entrada de vapor na parte superior e outro na parte “inferior dos equipamentos. Pera os primeiros, esta posição facilitaria a eliminação de ar pela parte inferior devido a diferença de densidade entre 0 ar e o vapor puros com vantagem / para O are O segundo grupo se estriba nas considerações de que hã um movimento turbulento do vapor que provoca uma mistura intensa entre os dois e que na prática se encontram bolções de ar localiza dos na parte superior de muitos equipamentos. Na figura 7 está mostrado um esquema de autoclave em que a injeção se faz através de tubos furados pela parte superior e no entanto devido ao percur so do ar e vapor o eliminador de ar estã colocado na parte superior, Para ilustração são apresentados na figura 8 um autoclave para en= latados, com a injeção direta realizada pela parte inferior do e- memo quipamento e com os climinadores localizados na parte inferior. Nas figuras 9 e 10 são apresentados o mesmo equipamento (autocla- ve) côm injeção pela parte inferior e pela parte superior com a / colocação dos respectivos purgadores de condensado e eliminadores de ar, Uma orientação para a determinação do número. de eliminado res a serem colocados em um equipamento de injeção direta seria a divisão do mesmo em setores. com cerca de 2 m, onde seriam colocam dos um ou dois eliminadores, Considera-se evidentemente nesta ai visão a contrução e as peculiaridades de cada equipamento. AV, RIO BRANCO, 154 - 10º - 5, 102470 — TEL, po2-5843 € 997.019 TELEGRAMAS VIBNADEM RIO DE JANEIRO — GE - 20,000 CAIXA POSTAL, 343. ZC400 18P om Uta INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO 3 EQUIPAMENTOS ENCAMISADOS 1 Este tipo, de grande aplicação e uso; pode ter construções : de certa forma diferentes; Apresentarão entretanto sempre uma “ca misa” ou “Jaqueta” de vapor, As formas geométricas mais comuns. / são as cilínéóricas e as emisféricas ou uma combinação entre ambos, i As cilíndricas poderão ser horizontais ou verticaisa Poderão ser. enquadrados neste tipo os caldeirões para fabricação de doces; se leias e massas em geral, os pamelões para cázinhas, os reatores en $ camisados, as autoclaves etce Os vulcanizadores de borracha - são uma combinação deste tipo e o de injeção direta. Neste caso os problemas de eliminação de ar serão abordados'considerando as reco- mendações para um e outro casos Na figura 11 está representado um reator vertical onde a entrada de vapor é pela parte superior. Nes te caso a preocupação deve ser no sentido de que os purgadores, co locados na parte inferior sejam bons eliminadores de ar, ou tenham dispositivos que permitam esta açãoe Deve ser notado que não hã necessidade de se instalar nenhum eliminador na parte superior de vido ter-se a distribuição de vapor em toda a periféria dos cixeu= - los da camisas ' , , t t VAPOR e PURGIDORES FIGURA 11 | AV. RIO BRANCO, 156 - 1.º -S, 103479 — TEL. ea2-5843 é 9919121 TELEGRAMAS VIBRAREM « RIO DE JANEIRO — GB — 39000 CAIXA POSTAL, 343. 200 tar ota 15 INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO Na figura 12 tem-se um panelão ou caldeirão encamisado do i tipo fixo. 4 construção deste tipo de panelão É similar quanto & io ' forma para as aplicações mais diversas. Desta form tem-se simila ridade entre panelões de cozinha e de fabricação de doces etco / Guando trata-se de panelão para usos industriais o problema se pren de a rêduzir o tempo de cozinhamento ou aquecimento e homogeinizar o produtos Quando se trata de panelão de cozinhas o problema se prende a garantir que o alimento obtido tenha a mesma qualidade in . dependente da posição em que fique dentro do equipamento: Os pane- 16es industriais devido trabalharem a maiores temperaturas e conse í quentemente maiores pressões de vapor, possuem construção mais ro é tusta, sendo fabricados com chapas mais espessas que os usados com finalidade de cocção de alimentos. Os panelões industriais traba- i. lham em geral com pressões da ordem de 7 a 10 g/cn” eos de cozi L e nha da ordem de 055 kg/em?a Uma das formas de se determinar o exa , to ponto onde se colocar o eliminador de ar ê Se encher o panelão com âgua e se ligar o vapore No ponto onde não houver atividade da água; junto a parede, existe um "bolsão" dé are A experiência poderá ser repetida algumas vezes para efeito de verificaçãos Na figura 12 estã mostrado o local onde se deve instalar o eliminador de arç gue no caso É do tipo de “pressão valanceada". O purgador às condensado ideal será o de boia com eliminado: interno de ars Quando os problemas de congelamento são grandes, pode-se substituir o purgador de boia por um do tipo termodinâmico. Na figura 15 tem “se um panelão onde a drenagem de condensado é feita a distâncias Neste caso poderá haver o problema de “vapor preso" e então o pur- gador de condensado deverá possuir, ao mesmo tempo, um eliminador de vapor preso e um eliminador de are Quando a quantidade de ar É substancial apela-se para o arranjo mostrado onde se ingtá-la em "by-pass" um eliminador de ar externo ao purgadoro A figura 14 / mostra um panelão do tipo basculante. Como na camisa haverê um "pescador" ou “sifão” para elevar o condensado até q purgador, es te deverá possuir um “eliminador de vapor preso” internoe O elimi- nador de ar para a camisa estã mostrado em gua posição corretas Pa ra o caso específico de instalações a bordo de navios onde existem AV, RIO BRANCO, 156 10.º- 5. 10M/8 — VEL, SEM-SB4A é GP TELEGRAMAS VISRAPES RIO DE JANEIRO — GB .. 20.000 CAIXA POSTAL, 3462» 2000 we da 16, INSTITUTO- BRASILEIRO DE PETRÓLEO problemas de congelamento de condensado e jogo do "navios a drenagem às condensado poderá ser feita por purgadores do tipo termodinômico. Esto É um problema a ser estudado no capítulo específico de “proble 1 as de drenagem", Os eliminadores de ar entretanto não serão per turbados com os problemas específicos da construção naval e serão dos tipos indicados neste capítulos Outro equipamento que poderá Ber enquadrado dentro da classificação de "encamisado” são as pasa- doiras de roupas ou calandrase Os modelos mais antigos eram cons « trnídos possuindo. um berço do ferro fundido onde se fazia a introdu tz cão do vapor que iria aquecer por irradiação os cilindros revesti — e. dom que entram em contato com a roupa a ser passadas Nas figuras 15 : e-16 são apresentados os modelos mais antigos com a entrada de va “por pela parte inferior e pela parte lateralo O eliminador de ar para en e outro caso está também indicados Os modelos seguintes a estes dois foram os com tubos internos de vapore Os tubos eram co- tocados dentro da camisa e possuiam furos para melhor distribuir o . vapore As tigiras 17; 18 e 12 apresentam as três versões com seus problemas de localização de areas respectivas soluções. Nas cons 'trações mais modernas; feitas com chapas e com divisões internas pa ra a distribuição mais perfeita de vapor a eficiência foi considera vaelmente melhoradas AS colocações dos eliminadores de ar estão re presentadas nas Tigurar 20 e 21 Deve-se ter om mente que a não eliminação do ar neste tipo da equipamento trás: como consequência o aquecimento desigual dos ei lá . Xinároa revestidos o que provoca a distorção do tecido de seu reves tinento e da roupa que está sendo passadas AV. RIO BRANCO, 156 - 10, - 5, 103478 — TEL, 2022-5043 é OM19R1 TELEGRAMAS “IBRAPE! * RIO DE JANEIRO — GE - 80.009 CAIXA POSTAL, 543. ZELO 18P 01