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0a8285 David Gonçalves 2025-07-02 10:14:03 1 
**Ejetores de vapor**
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3
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**Trabalho realizado por:**
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João Pedro Leonor Coutinho
7
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José Manuel Santos Campos
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**Introdução**
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Determinadas operações em processos químicos necessitam de operar sobre
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pressões abaixo da atmosférica, sob vácuo. Esta pressão pode ser mantida
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através do uso de equipamentos como, por exemplo, bombas centrífugas,
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ou, alternativamente, ejetores de vapor.
16
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Ejetores de vapor são equipamentos usados para manter a pressão de
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equipamentos abaixo da atmosférica e operam de acordo com o efeito de
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Venturi e a equação de Bernoulli, usando vapor de média pressão (cerca
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de 7 barg) <sup>\[1\]</sup> para purgar ar ou outros gases de um equipamento, de
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forma a manter o vácuo pretendido. Podem ter vários estágios e
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diferentes tipos de condensadores.
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**Princípio de Funcionamento e descrição do equipamento**
25
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O princípio de operação de ejetores de vapor é a transformação da
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pressão do fluido circulante em energia cinética através de uma expansão
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adiabática no “nozzle”. A zona de baixa pressão na câmara de mistura é
29
criada pelo aumento da velocidade do fluido circulante e devido a esta
30
baixa pressão, o fluido a purgar irá para a câmara de mistura onde se
31
mistura com o fluido circulante. A energia cinética proveniente do
32
fluido misturado é utilizada para pressurizar o fluido circulante.
33
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![](./image1.gif)
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**Figura 1 -** Princípio de Venturi (adaptado de <sup>\[3\]</sup>)
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38
Como se pode observar na figura 3, o fluido pressurizado entra por A e
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expande através do “Nozzle”, B. O fluido irá criar uma zona de pressão
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mínima e velocidade máxima, na câmara de mistura, D. Devido esta
41
redução, o fluido é aspirado através da zona C, para a câmara de
42
mistura. A mistura de fluidos segue para o difusor onde a sua energia
43
cinética será utilizada para pressurização.
44
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46
![](./image2.jpeg)
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**Figura 2** - Funcionamento de um ejetor de vapor (adaptado de <sup>\[3\]</sup>)
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50
As diferentes necessidades de pressões de sucção podem levar à
51
obrigatoriedade da utilização de múltiplos ejetores em serie, aumentado
52
assim a capacidade de sucção. Uma representação da capacidade de sucção
53
em função do número de estágios encontra-se na figura 4.
54
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56
![](./image3.jpeg)
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**Figura 3** - Capacidades de sucção (adaptado de <sup>\[4\]</sup>)
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60
Dependendo do tipo de fluido pode ou não ser necessário ser condensá-lo,
61
diminuindo o consumo de vapor. Uma representação esquemática de ejetores
62
de vapor em série com e sem condensador intermédio encontra-se na figura
63
5.
64
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66
![](./image4.jpeg)
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68
**Figura 4 -** Ejetores de estágios múltiplos com e sem condensador
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intermédio (adaptado de <sup>\[4\]</sup>)
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Apesar dos custos de investimento serem mais elevados quando são usados
73
condensadores, existe um menor consumo de vapor, levando à diminuição de
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custos operatórios. O uso de condensadores intermédios também resulta em
75
estágios subsequentes de menor dimensão.
76
77
Os condensadores podem ser de contacto direto (barométricos) ou de
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superfície <sup>\[3\]</sup>]. No primeiro caso, o vapor e outros gases são
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condensados diretamente por ação de um spray de água fria. Os
80
condensados são depois drenados no fundo do condensador por ação da
81
gravidade ou descarregados através de uma bomba. (figura 6).
82
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84
![](./image5.png)
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86
**Figura 5 -** Representação esquemática de ejetores em série com
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condensadores barométricos (adaptado de <sup>\[4\]</sup>)
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e6b5cd David Gonçalves 2025-06-30 19:37:10 90
Neste tipo de condensadores, os condensados não são recuperados, sendo
91
descarregados para tratamento. Quando os condensados têm contaminações
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ou possuem compostos de valor a recuperar, são usados condensadores de
93
superfície. Estes permitem a recuperação de condensados, podendo a água,
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após purificação ser enviada novamente para a caldeira <sup>\[1\]</sup>.
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96
**Aplicações**
97
98
Os ejetores de vapor são usados quando um determinado processo requer
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pressões abaixo da atmosférica, podendo ser usados diversas indústrias
100
como a petroquímica, indústria alimentar, metalúrgica, farmacêutica,
101
entre outras.
102
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Podem ser utilizados em vários equipamentos <sup>\[4\]</sup>:
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105
- Colunas de destilação
106
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- Tanques de destilação flash
108
109
- Reatores
110
111
- Filtros a vácuo
112
113
- Cristalizadores
114
115
- Evaporadores
116
117
- Secadores
118
119
Além de serem usados para manter a pressão desejada num destes
120
processos, os ejetores de vapor podem ser usados para outros fins como
121
desodorização de óleos alimentares ou desarejamento de soluções.
122
123
**Vantagens do uso de ejetores de vapor**
124
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O uso de ejetores de vapor oferece várias vantagens <sup>\[1\]</sup>:
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127
- Ausência de peças móveis
128
129
- Fácil instalação
130
131
- Baixa manutenção
132
133
- Uso de vapor gerado na instalação fabril
134
135
- Adaptáveis a resistir a vapores corrosivos
136
137
- Simplicidade
138
139
- Nível de ruído baixo
140
141
- Custos operatórios moderados
142
143
**Dimensionamento e custos do equipamento**
144
9c831d David Gonçalves 2025-06-30 19:39:16 145
O custo de um ejetor de vapor depende do tipo de condensador, do número
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de estágios, o caudal de ar a remover, diferença de pressão (ou pressão
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de sucção) a manter e tipo de material de construção usado.
148
Relativamente a material de construção, o aço carbónico e o aço
149
inoxidável os materiais mais utilizados, mas outras ligas metálicas ou
150
polímeros podem também ser utilizados.
151
152
O caudal de ar a remover, ou seja, caudal de ar que entra no equipamento
153
devido a fugas, é determinado de acordo com a seguinte relação empírica
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<sup>\[1\]</sup>:
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352736 David Gonçalves 2025-06-30 19:41:51 156
$$m\left( \frac{lb}{hr} \right) = K{V\left( {ft}^{3} \right)}^{0.67}$$
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158
Onde K é um fator dependente da pressão e do tipo gás, ar ou outro gás,
159
a remover do equipamento. O custo do equipamento, no ano 1979, pode ser
0eb0b8 David Gonçalves 2025-07-02 09:32:46 160
dado por <sup>\[1\]</sup>:
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69642c David Gonçalves 2025-06-30 19:42:08 162
$$Custo\(k\) = 11f\_{1}f\_{2}f\_{3}\left( \frac{m}{P} \right)^{0.41}$$
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164
Esta equação é geralmente válida para 0,1&lt;$\frac{m}{P}$&lt; 100. P é
165
a pressão de sucção em Torr,
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*f*<sub>1</sub>, *f*<sub>2</sub> *e* *f*<sub>3</sub> são fatores
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adimensionais que dependem do tipo de condensador, do número de estágios
168
e do material de construção:
169
170
**Tabela 1** - Correlações de custos
171
172
<table>
173
<colgroup>
174
<col style="width: 24%" />
175
<col style="width: 5%" />
176
<col style="width: 18%" />
177
<col style="width: 9%" />
178
<col style="width: 27%" />
179
<col style="width: 14%" />
180
</colgroup>
181
<thead>
182
<tr class="header">
183
<th>Tipo de condensador</th>
184
<th><span class="math display"><em>f</em><sub>1</sub></span></th>
185
<th>Número de estágios</th>
186
<th><span class="math display"><em>f</em><sub>2</sub></span></th>
187
<th>Material de construção</th>
188
<th><span class="math display"><em>f</em><sub>3</sub></span></th>
189
</tr>
190
</thead>
191
<tbody>
192
<tr class="odd">
193
<td>Sem condensador</td>
194
<td>1,0</td>
195
<td>1</td>
196
<td>1,0</td>
197
<td>Aço carbónico</td>
198
<td>1,0</td>
199
</tr>
200
<tr class="even">
201
<td>1 Condensador de superfície</td>
202
<td>1,6</td>
203
<td>2</td>
204
<td>1,8</td>
205
<td>Aço inoxidável</td>
206
<td>2,0</td>
207
</tr>
208
<tr class="odd">
209
<td>1 Condensador barométrico</td>
210
<td>1,7</td>
211
<td>3</td>
212
<td>2,1</td>
213
<td>Hastelloy (liga de níquel)</td>
214
<td>3,0</td>
215
</tr>
216
<tr class="even">
217
<td>2 Condensadores de superfície</td>
218
<td>2,3</td>
219
<td>4</td>
220
<td>2,6</td>
221
<td></td>
222
<td></td>
223
</tr>
224
<tr class="odd">
225
<td>2 Condensador barométrico</td>
226
<td>1,9</td>
227
<td>5</td>
228
<td>4,0</td>
229
<td></td>
230
<td></td>
231
</tr>
232
</tbody>
233
</table>
234
235
É importante referir que a correlação de custos é relativa ao ano de
236
1979, logo o preço deve ser atualizado tendo em conta o CEPCI deste ano
237
e do ano pretendido. Para mais detalhes, o leitor é referenciado para
0eb0b8 David Gonçalves 2025-07-02 09:32:46 238
<sup>\[1\]</sup>, onde também existem relações que permitem calcular a quantidade
e6b5cd David Gonçalves 2025-06-30 19:37:10 239
de vapor necessária para a operação do ejetor de vapor.
240
241
**Referências**
242
243
\[1\] Walas, S. M., Chemical Process Equipment – Selection and Design,
244
Butterworth-
245
246
Heinemann, USA, 1990
247
248
\[2\] Transvac, Ejector Solutions, Vaccum Systems, Steam Jet Ejectors
249
and Atmospheric Ejectors Brochure. Retirado de:
250
<https://www.transvac.co.uk/pdf/brochures/Transvac%20-%20Vacuum,%20Steam%20Ejectors,%20Atmospheric%20Air%20Ejectors.pdf>
251
252
\[3\] Mechanical Engineering site, Retirado de:
253
<http://www.mechanicalengineeringsite.com/ejector-working-principle/>
254
255
\[4\] Schutte & Koerting, Steam Jet Ejectors Brochure, Bulletin 5-EH,
256
Retirado de:
257
<https://www.s-k.com/pdf/5EH_steam_jet_ejectors_brochure.pdf?fbclid=IwAR3y9saywHHU3HGfUJFu3l0PX1bQEPhKgZCkOoPkdoGQkhzv1Wcj9ES808I>