Utilidades industriais/Equipamentos/Purgadores de ar.md ..
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# Purgadores de vapor
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**Integração e Intensificação de Processos**
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**28 de Fevereiro de 2020**
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**Carolina Malaquias, 2016218891**
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**Catarina Neto Costa, 2016236791**
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# Purgador de vapor
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## O que é/para que serve?[1][2]
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O purgador de vapor é uma válvula automática que remove o condensado de um processo que contenha vapor de modo a este ser reutilizado. O vapor que se forma no processo quando atinge o seu calor latente condensa. O condensado não tem as mesmas propriedades do vapor pelo que deve ser removido rapidamente. Deste modo, poupa-se em termos energéticos e aumenta-se a eficiência do processo.
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O purgador de vapor apresenta benefícios para o processo, sendo estes os seguintes:
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- Redução dos custos de combustível
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- Poupança energética
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- Redução da água utilizada
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- Custos reduzidos de tratamento químico
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- Custos reduzidos de efluentes
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## História dos Purgadores de Vapor[3]
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A remoção de condensado de um dado processo era realizada manualmente através de uma válvula resultando de uma baixa eficiência uma vez que parte do vapor do sistema também era removido e acabava por ser uma operação inconveniente e desconfortável para o operador o que levou à criação de válvulas automáticas para este propósito que mais tarde seriam os purgadores de vapor.
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O primeiro purgador de vapor foi desenvolvido na primeira metade do século XVIII e designa-se purgador de vapor do tipo balde. De seguida, no ano 1860 surgiu o purgador do tipo metal expansível e mais tarde, em 1930 o purgador do tipo impulso. Por fim, em 1940 elaborou-se o purgador com que estamos acostumados nos dias de hoje, do tipo disco. Em 1966 foi produzido o purgador mais recente que é do tipo bimetálico.
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## Purgadores de Vapor
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### Evolução Cronológica dos Purgadores de Vapor
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| Período | Tipo de Purgador | Descrição |
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| **XVIII** | **Purgador de Vapor do Tipo Balde** | Válvula no topo abre e fecha de modo a remover o condensado através da flutuação do balde cilíndrico. Nos primeiros purgadores deste tipo o topo do "balde" ficava aberto, o contrário com o que se apresenta na figura ao lado (tipo balde invertido). |
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| **1860** | **Purgador de Vapor do Tipo Metal Expansível** | Consiste num elemento bimetálico em que os dois metais apresentam diferentes coeficientes térmicos de expansão. Ao variar a temperatura, a configuração do elemento bimetálico irá alterar-se de acordo com a abertura e o fecho da válvula e remoção do condensado. |
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| **1930** | **Purgador de Vapor do Tipo Impulso** | Neste tipo de purgador, existe um parafuso que é usado para definir a quantidade de vapor que flui através da válvula do pistão e a quantidade de vapor que flui para fora do orifício existente na parte superior do pistão. O movimento ascendente e descendente deste pistão permite o escoamento e condensação do vapor. |
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| **1940** | **Purgador de Vapor do Tipo Disco** | A abertura e o fecho da válvula do disco são realizadas através da variação de pressão na zona superior da mesma válvula. |
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| **1966** | **Purgador de Vapor do Tipo Boia Livre** | Neste tipo de purgador as boias funcionam como uma válvula. Embora o tamanho da abertura da válvula varie de acordo com a força de impulso que exerce na boia, a remoção do condensado é contínua. |
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**Figura 1.** Evolução cronológica dos purgadores de vapor.
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### Que tipos de purgadores de vapor existem? E quais as suas características?
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| Tipo de Purgador | Características |
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| **Purgador de vapor termodinâmico** | • Manter o desempenho ideal do processo<br>• Melhor opção para a drenagem da rede de vapor dada a simplicidade, longa vida útil e construção robusta do purgador. |
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| **Purgador de vapor mecânico** | • Manter o desempenho ideal do processo<br>• Ideais para processos em que o condensado deve ser removido no momento em que se forma, de modo a prevenir contra a variação de temperatura, visto que levaria a problemas como deterioração do produto e aquecimento inadequado. |
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| **Purgador de vapor termostático** | • Utilizar a energia calorífica no condensado<br>• Recomendado para aplicações em que é desejável utilizar o calor no condensado, como a esterilização. Solução ideal, uma vez que o purgador não abre até que a temperatura do condensado seja inferior à temperatura do vapor saturado. Permitindo assim que o calor no condensado seja utilizado antes de ser drenado, o que reduz as perdas de vapor instantâneo e pode ajudar a reduzir os custos de operação. |
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**Figura 2.** Tipos e breve caracterização dos purgadores de vapor.
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## Purgador de vapor termodinâmico
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### Como funciona?
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1. A pressão à entrada eleva o disco e o condensado resfriado e assim o ar é descarregado.
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2. O condensado quente flui através da armadilha libertando vapor instantâneo. A elevada velocidade do escoamento cria uma área de baixa pressão sob o disco e puxa-o para o assento.
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3. Simultaneamente, há uma elevação da pressão do vapor flash na câmara sobre o disco, forçando-o contra a pressão do condensado de entrada até que assente no anel interno e feche a entrada. Além disso, o disco assenta no anel externo e mantém a pressão na câmara.
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4. Através da condensação do vapor, a pressão na câmara é reduzida e o disco é novamente elevado. Este ciclo é então repetido.
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### Características e benefícios:
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- ➔ O condensado que é removido encontra-se a uma temperatura próxima da temperatura do vapor garantindo máxima eficiência;
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- ➔ O disco garante uma manutenção mínima sem necessitar de remover da linha do processo;
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- ➔ Compacto e leve, o que reduz os custos de instalação;
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- ➔ O disco e o assento apresentam longa vida útil;
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- ➔ A armadilha abrange uma ampla gama de pressões de operação, facilitando a seleção e substituição;
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- ➔ A tampa isolante é resistente a baixas temperaturas ambiente e/ou ambientes húmidos.
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## Purgador de vapor mecânico
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- **♦ Boia livre**
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### Como funciona?
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1. Um ventilador termostático faz com que o ar desvie a válvula principal.
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2. Quando o condensado atinge a armadilha, a boia eleva-se e deste modo a alavanca abre a válvula principal.
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3. Quando chega o vapor a boia cai e fecha a válvula principal.
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4. À medida que o vapor condensa, a boia sobe o que leva à libertação do condensado.
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### Características e benefícios:
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- ➔ Descarga imediata do condensado;
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- ➔ Eficiente com cargas leves e pesadas, sem passagem de vapor vivo;
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- ➔ Não é afetado por flutuações repentinas de pressão ou caudal;
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- ➔ Interior em aço inoxidável pelo que pode operar com condensado corrosivo;
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- ➔ Construção robusta para garantir vida útil longa.
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## ♦ Balde invertido
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### Como funciona?
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1. O peso do balde permite que o condensado flua ao redor do fundo do balde e saia da armadilha, dado que o balde mantém a válvula fora do seu assento.
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2. O vapor ao entrar na zona inferior do balde, impulsiona-o e o balde sobe. Resultando assim no fecho da válvula principal devido às forças de fluxo.
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3. O balde irá descer após o vapor se condensar devido às perdas de radiação e de vapor pela ventilação. Quando este desce a válvula é puxada para o assento e o ciclo é então repetido.
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4. Independentemente do ar que alcança a armadilha, o balde irá ser impulsionado o que permite o fecho da válvula. O pequeno orifício de ventilação na zona superior do balde leva o ar diretamente até ao topo da armadilha.
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### Características e benefícios:
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- Construção simples e robusta de modo a garantir uma vida útil longa do martelo hidráulico;
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- Próprio para condições de superaquecimento quando está instalado com uma válvula de retenção de entrada interna;
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- Descarga do condensado contínua e o seu backup mínimo permite máxima eficiência.
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## Purgador de vapor termostático
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### ♦ Pressão equilibrada
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### Como funciona?
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1. Ar frio e condensado entram na armadilha. A cápsula está fria, a válvula está aberta então o ar e o condensado são removidos.
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2. Quando o condensado começa a aproximar-se da temperatura do vapor a cápsula aquece. O líquido ferve e a pressão de vapor que atua no diafragma empurra a válvula em direção ao seu assento, fechando-a de modo a que o vapor não seja perdido.
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3. À medida que o condensado arrefece dentro da armadilha, o vapor que lá se encontra condensa o que leva à diminuição da pressão da cápsula. Deste modo, a válvula reabre e o condensado é removido.
- O condensado sai abaixo da temperatura de saturação do vapor utilizando assim o calor sensível no condensado e reduzindo as perdas de vapor instantâneo;
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- Remove automaticamente o ar e outros gases que não condensam de forma a ajudar a aquecer rapidamente;
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- Ajusta-se automaticamente a variações de pressão do vapor até a pressão máxima de operação;
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- Interior em aço inoxidável pelo que aumenta a vida útil e reduz a manutenção.
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### ♦ Bimetálico
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#### Como funciona?
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1. O elemento bimetálico encontra-se relaxado e a válvula está aberta. Sendo imediatamente removidos o condensado frio e o ar.
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2. O condensado quente ao atravessar a armadilha aquece o elemento bimetálico o que leva a válvula a deslocar-se em direção ao assento.
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3. O condensado quente é removido fazendo com que o elemento bimetálico feche a válvula. Quando não há fluxo na armadilha, o condensado arrefece relaxando o elemento bimetálico e a pressão a montante abre a válvula. O condensado é removido e o ciclo repete-se.
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## Características e benefícios:
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- O condensado sai abaixo da temperatura de saturação do vapor utilizando assim o calor sensível no condensado e reduzindo as perdas de vapor instantâneo;
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- Remove automaticamente o ar e outros gases que não condensam de forma a ajudar a aquecer rapidamente;
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- Os elementos bimetálicos conseguem trabalhar numa ampla gama de pressões de vapor;
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## Bibliografia:
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1. [https://www.tlv.com/global/BR/steam-theory/what-is-a-steam-trap.html](https://www.tlv.com/global/BR/steam-theory/what-is-a-steam-trap.html) (consultado a 21 de fevereiro de 2020)
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2. Apontamentos de Instalações e Equipamentos Industriais, José Góis, 2018/2019, “Steam trapping overview”, Spirax Sarco.
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3. [https://www.tlv.com/global/BR/steam-theory/history-of-steam-traps-pt1.html](https://www.tlv.com/global/BR/steam-theory/history-of-steam-traps-pt1.html) (consultado a 21 de fevereiro de 2020)
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### Vídeos:
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- Mecânico do tipo boia: [https://www.youtube.com/watch?v=SwCH2AsYW5U](https://www.youtube.com/watch?v=SwCH2AsYW5U)
