UNIVERSIDADE DE SO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Departamento de Engenharia de Alimentos

Purgadores, Separadores e FiltrosAna Lvia Castro

Ana Livea KanashiroFernanda Hortense Gabriela Piardi Tatiane Barbosa Discente: Prof. D Rogers Ribeiro Disciplina: ZEA0765 - Instalaes e Instrumentao Industrial

PURGADORES DE VAPORDefinio Dispositivos automticos que separam e eliminam o condensado formado nas tubulaes de vapor e nos aparelhos de aquecimento, sem deixar escapar o vapor "purgadores de condensado". Emprego Os bons purgadores, alm de removerem o condensado, eliminam tambm o ar e outros gases incondensveis que possam estar presentes. Drenagem de tubulao a vapor

Os purgadores de vapor so os dispositivos de separao mais importantes e de emprego mais comum em tubulaes industriais. Reteno de vapor

CAUSAS DO APARECIMENTO DO CONDENSADO EM TUBULAES DE VAPOR

Em quaisquer tubulaes de vapor, o condensado forma-se :

na entrada em operao do sistema, quando todos os tubos esto frios; quando o sistema tirado de operao e o vapor vai-se condensando aos poucos no interior dos tubos.

em todos os aparelhos de aquecimento a vapor (serpentinas, aquecedores a vapor, autoclaves, estufas etc.), como conseqncia da perda de calor do vapor.

APARECIMENTO DE CONDENSADOS CADA TUBULAO

EM

Tubulao de vapor mido precipitao da prpria umidade.

Tubulao de vapor saturado perdas de calor por irradiao ao longo da linha.Tubulao de vapor saturado ou superaquecido arrastamento de gua, proveniente da caldeira.1 - 2 : bomba (aumento da presso) 2 - 3 : caldeira (aquecimento presso constante at vapor superaquecido) 3 - 4 : turbina (expanso do vapor, reduo da temperatura e presso) 4 - 1 : condensador (resfriamento at lquido saturado)

POR QUE REMOVER O CONDENSADO?

Conservar a energia do vapor,pois ele no tem ao motora (mquinas a vapor) nem ao aquecedora eficiente (o vapor aquece cedendo o calor latente de condensao).

A entrada ou a permanncia do condensado nos aparelhos de aquecimento diminui grandemente a eficincia desses aparelhos.

Evitar vibraes e golpes de arete nas tubulaes que ocorrem principalmente mudanas de direo, extremos de tubulaes, vlvulas etc.,

porque as velocidades usuais para o vapor so muito maiores (20 a 100 vezes) do que as usadas para gua e, tambm, porque o condensado incompressvel.

POR QUE REMOVER O CONDENSADO?

Evitar a eroso rpida das palhetas das turbinas, que seria causada pelo impacto das gotas de condensado. Diminuir os efeitos da corroso. O condensado combina-se com o CO2 existente no vapor formando o cido carbnico, de alta ao corrosiva. Evitar a reduo da seo transversal til de escoamento do vapor devido acumulao do condensado. Evitar o resfriamento do vapor em conseqncia da mistura com o ar e outros gases.

LOCAIS DE INSTALAES DRENAGEM

Os purgadores so colocados em uma derivao da tubulao e prximo a entrada de qualquer mquina a vapor, para evitar a penetrao de condensado na mquina

PONTOS DE DRENAGEM DAS TUBULAES DE VAPOR1. Todos os pontos baixos e todos os pontos de aumento de elevao 2. Nos trechos de tubulao em nvel em cada 100 a 250 m (QUANTO MAIS BAIXA FOR A PRESSO DE VAPOR, MAIS NUMEROSOS DEVERO SER OS PURGADORES) 3. Imediatamente antes de todas as vlvulas de bloqueio, vlvulas de reteno, vlvulas de controle e vlvulas redutoras de presso 4. Prximo entrada de qualquer mquina vapor

LOCAIS DE INSTALAES - RETENO Colocados na prpria tubulao de vapor e o mais prximo possvel da sada do aparelho. A funo deste aumentar, ao mximo, o tempo de permanncia de vapor dentro do aparelho, para que o vapor possa ceder todo o seu calor.

ALGUNS CUIDADOS PARA INSTALAO DE PURGADORES O condensado deve, sempre que possvel, correr por gravidade para o purgador(drenagem). Quando no existir escoamento por gravidade, deve ser colocada uma vlvula de reteno. As tubulaes de entrada e sada dos purgadores devem ter o menor comprimento possvel. Quando houver descarga para a atmosfera, o purgador deve ser colocado de modo que o jato quente de condensado no atinja pessoas ou equipamentos. Os purgadores devem ser montados em locais que permitam acesso e manuteno.

MECNICOS(agem por diferena de densidade)

* DE BOIA * DE PANELA ABERTA *DE PANELA INVERTIDA

PRINCIPAIS TIPOS DE PLUGADORES

TERMOSTTICOS(agem por diferena de temperatura)

*DE EXPANSO METLICA *DE EXPANSO LQUIDA*DE EXPANSOBALANCEDA (DE FOLE)

ESPECIAIS

*TERMODINMICOS *DE IMPLUSO

PURGADOR DE BIAConsiste em uma caixa com uma entrada de vapor e uma sada de condensado. A sada do condensado fechada por uma vlvula comandada por uma bia; quando h condensado, a bia flutua abrindo a sada do condensado, que expulso pela prpria presso do vapor. necessrio que a fora de flutuao da bia seja suficiente, atravs de alavancas, para vencer a presso do vapor que tende sempre a fechar a vlvula. O purgador de bia no permite a sada de ar e de outros gases; , porm, praticamente insensvel s flutuaes de presso e de vazo do vapor.

So fabricados com corpos e tampas em ferro nodular e ao carbono e com a parte interna de ao inoxidvel.So extremamente versteis. A capacidade de descarga alta e continua, assegurando uma mxima transferncia trmica. No permite a sada de ar e outros gases incondensves. Dependendo da quantidade de condensado a descarga pode ser contnua ou intermitente. Devido a possibilidade de descarga contnua, so empregados para reter o vapor na sada de aparelhos de aquecimento. NO podem ser utilizadas com presses muito elevadas danifica a bia

PURGADOR DE PANELA INVERTIDA um tipo de purgador muito usado para a drenagem de tubulaes de vapor. Consiste em uma caixa com entrada de vapor e sada de condensado, dentro da qual existe uma panela com o fundo para cima, comandando a vlvula que fecha a sada do condensado.

Purgador de panela invertida O purgador precisa estar cheio de gua para o incio do funcionamento; Empregam-se esses purgadores na drenagem de condensado, para quaisquer valores de temperatura e presso, quando o volume de ar a eliminar moderado e quando no necessrio que a sada do condensado seja contnua ou instantnea.

PURGADOR DE PANELA ABERTAUtilizao e funcionamento semelhante ao purgador de panela invertida

PURGADOR DE EXPANSO METLICA A parte atuante desse purgador consiste em um conjunto de laminas bi-metlicas, que se curvam com o aquecimento, devido diferena de coeficientes de dilatao dos dois metais. Quando no purgador s existe condensado (ou ar) frio, as laminas permanecem planas, e a vlvula do purgador fica completamente aberta, empurrada para baixo pela prpria presso do condensado que escapa para fora. Com o aumento de temperatura do condensado as laminas se curvam iniciando o fechamento da vlvula, que se completa com a chegada do vapor quente.

PURGADORES DE EXPANSO LQUIDAO leo, quando aquecido, aumenta a presso hidrosttica dentro do elemento de bloqueio, fazendo com que esse deslize, regulando a sada do condensado. A descarga do condensado ocorrer a uma T pr definida, abaixo da T de vapor saturado.

Elemento de bloqueio

leo Entrada

Sada

PURGADORES TERMOSTTICOS DE FOLEEmpregado em mdias e baixas P (at 3,5MPa); Altamente eficiente para eliminar condensado e ar; Contm lquido no interior do fole que apresenta Tebulio menor que a da gua; Processo lento com perdas considerveis de vapor; No pode ser utilizado para vapores superaquecidos!

PURGADORES TERMOSTTICOS

DE

FOLE

contm uma caixa com um fole que controla a vlvula de sada do condensado; o fole contm um liquido com Tebulio < gua o purgador funciona pela diferena de temperatura que sempre existe entre o vapor e o condensado; o vapor ( + quente) vaporiza o lquido dentro do fole, que se dilata e fecha a vlvula, impedindo a sada do vapor; o condensado e o ar (+ frios) contraem o fole, abrindo a vlvula que deixa-os passar.

PURGADORES TERMODINMICOS

Equipamento de construo simples: a nica pea mvel um disco dentro de uma cmara que abre ou fecha simultaneamente as passagens que do a entrada de vapor e sada do condensado

PURGADORES TERMODINMICOS

A diferena entre a energia cintica do vapor e do ar sua base de funcionamento; No permite descarga contnua; Perda de vapor regular. So empregados na drenagem de linhas de vapor e linhas de aquecimento na condio de que a quantidade de condensado no seja muito grande.

PURGADORES DE IMPULSO

Funcionam pelo efeito de estrangulamento de vapor vivo ou do condensado quando passam pelos orifcios do purgador, provocando a movimentao do elemento bloqueador.

SELEO E DIMENSIONAMENTO Natureza

FATORES QUE INFLUEM NA SELEO DE PURGADOES

da instalao e finalidade P e T do vapor na entrada Tipo de descarga do condensado (aberta/fechada) Quantidade de condensado a ser eliminado Perda admitida de vapor vivo Ocorrncias de golpe de arete ou vibraes na tubulao Ao corrosiva ou erosiva do vapor/condensado Custo inicial

CARACTERSTICAS GERAIS - PURGADORESTipo Presso mx de vapor (kg/cm2) 35 180 100 50 35 35 100 100 Capacidade mxima (kg/h) 50000 15000 6000 4000 4000 1000 3000 5000 Permite descarga contnua? Sim No No Pode ser Pode ser Pode ser No No Resistncia Eliminao a golpes de do ar arete Pode ser Sim Sim Sim Sim Sim Sim No No Sim Sim Sim No No Sim Sim Perda Necessidade de de vapor manuteno Pouca Pouca Pouca Bastante Bastante Bastante Regular Regular Regular Bastante Bastante Regular Regular Regular Quase nenhuma Quase nenhuma

Bia Panela invertida Panela aberta Expanso metlica Expanso lquida Expanso balanceada Termodinmico Impulso

EMPREGO DE PURGADORESPurgador de bia: descarga contnua reter o vapor na sada de aparelhos de aquecimento. Purgador de panela invertida: qualquer valor de P e T, volume de ar eliminado moderado e quando no necessrio que a sada do condensado seja contnua ou instantnea. Purgador de expanso metlica: uso geral. Purgador termosttico de fole: descarga do condensado intermitente, demorada, e a perda de vapor relativamente grande no pode ser empregado para vapor superaquecido. Purgador termodinmico: linhas de vapor e de aquecimento (quantidade de condensado no seja muito grande)

EMPREGO DE PURGADORESServio Condies de trabalho Alta (+ 2 MPa) Drenagem de tubulao de vapor (com retorno de condensado) Vapor superaquecido Vapor saturado Mdia (at 2 MPa) Baixa (at 0,2 MPa) Alta (+ 2 MPa) Mdia (at 2 MPa) Baixa (at 0,2 MPa) Drenagem de tubulao de vapor (descarga aberta) Aquecimento de tubulaes Vapor superaquecido ou saturado at 0,1 MPa mais de 0,1 MPa Vazo constante Vazo varivel Vazo constante Vazo varivel Tipos Coeficiente recomendados de segurana B BeC BeC BeC BeC BeC C D D AeB AeB AeC BeA 2 2 3 2 2 3 2 3 3 2e4 2 4 3

Altas vazes (mais de 4.000 Kg/h) Mdias e baixas vazes (at 4000 Kg/h)

Aparelhos de aquecimento

Serpentinas de tanques

-

A: bia; B: panela invertida; C: termosttico/expanso metlica D: termodinmico

OUTROS DISPOSITIVOS SEPARADORES

SEPARADORES Separao

OPERAES MAIS COMUNS

de gua e/ou leo em tubulaes de ar comprimido e de outros gases Separao de poeiras e slidos em suspenso em tubulaes de ar e de gases diversos Separao de ar e/ou gua em tubulaes de gasolina e outros lquidos leves Separao de ar e/ou gua em tubulaes de vapor

FLUTUAO INRCIA CAPILARIDADE ABSORO

SEPARADORES POR FLUTUAO

Semelhantes aos purgadores de bia, empregados na separao e eliminao de gua e de outros lquidos nas tubulaes de ar e de gases. Peas pequenas (fabricadas com at 2 de dimetro nominal) Muito usados para a drenagem da gua formada em tubulaes de ar comprimido e(purgadores de gua)

SEPARADOR DE INRCIA (CICLONE)

Utilizado para a separao de lquidos e slidos em suspenso em tubulaes de gases. A corrente de gs muda de direo vrias vezes a grande velocidade. Com isso, as partculas lquidas ou slidas se separam por serem mais pesadas, sendo ento recolhidas e eliminadas. Ex: Separao de poeiras em correntes gasosas

SEPARADOR DE INRCIA (CHICANAS)o

A mudana de direo conseguida por meio de chicanas convenientemente colocadas, que tambm servem para guiar o lquido coletado. Tipo mais comum: separadores de condensado (separadores de vapor). Ex: separadores de condensado usados em linhas de vapor mido conjugado com o uso de purgadores

o

o

SEPARADORES DE INRCIA

CAPILARIDADEo

Utilizados na eliminao de gua e ar em tubulaes de lquidos leves. Corrente lquida atravessa elementos de tela fina ou de palhas especiais, onde se formam, por diferena de capilaridade, bolhas de ar ou gotculas de gua que so coletadas e eliminadas Ex: Gasolina

o

o

ABSOROSeparadores com substncias especiais capazes de absorver e reter o material indesejado, por meio de reaes qumicas ou por reteno mecnica. Ex: Desumidificadores de slica-gel ou de alumina

o

o

ESTRUTURA DOS SEPARADORES

Depsito para coleta do material separado; Visor de nvel para observao e controle; Torneira de dreno (manual ou automtica).

INSTALAO DE SEPARADORES

No caso de coleta de materiais mais pesados que o fluido conduzido, a instalao dos separadores deve ser feita no ponto mais baixo das tubulaes. Para separadores que eliminam ar e gases mais leves do que o fluido conduzido, a instalao dos separadores devem ser feita nos pontos mais altos das tubulaes. Em qualquer caso, o material a ser coletado deve sempre tender a correr por gravidade para o separador.

CUIDADOS A SEREM TOMADOSo

Linhas de vapor de grande dimetro ar e gases incondensveis podem acumular nos pontos altos da linha (incio da operao), tornando difcil a remoo atravs dos purgadores.

necessrio a instalao de aparelhos especiais Purgadores termostticos

Filtros

Os filtros (strainers, filters) so tambm aparelhos separadores destinados a reter poeiras, slidos em suspenso e corpos estranhos, em correntes de lquidos ou de gases.

Dividem-se em duas classes, sendo: Provisrios e Permanentes

Filtros provisrios

Fixadas prximos aos bocais dos equipamentos como bombas, compressores , turbinas,etc. Evitar sujeiras que possam ter sido deixadas pela tubulao. Equipamentos que podem ser danificados pela presena de corpos estranhos.

Devem ser removidos, pois causam uma perda de carga desnecessria.

Filtros provisrios

Filtros permanentes Tubulaes

para fluidos sujos que sempre possam apresentar corpos estranhos. necessria uma purificao rigorosa ou controlada do fludo circulante por exigncia de processo. (envase assptico) de entrada de equipamentos como bombas, medidores volumtricos e alguns purgadores.

Quando

Tubulaes

Elementos filtrantes

Variam de acordo com o fludo circulante, o grau de filtragem desejado, o tamanho do filtro etc. Mais comuns so: Para filtragem grosseira de lquidos so utilizadas as grades metlicas, chapas perfuradas, telas metlicas. Para filtragem fina de lquidos so utilizadas telas finas, feltro, nylon, porcelana, papel.

Para filtragem de gases so utilizadas as palhas metlicas, feltro, camura.

Higienizao

A limpeza peridica dos filtros permanentes e provisrios necessria, pois a medida que ficam sujos causam o aumento das perdas de carga na tubulao.

IMPORTNCIA DE FILTROS NA ENGENHARIA DE ALIMENTOSPrincipal funo de eliminar os contaminantes encontrados no ar que sero utilizados nos processos alimentcios Estatisticamente 80% das partculas encontradas no ar so menores que 2m e passam direto pelo filtro de aspirao de compressores

SEPARAO DE CONDENSADO

POR CICLONE

Reduz 4% do condensado.Baixa perda de carga.

FILTRAGEM POR SUPERFCIE

Filtragem tipo peneira o meio filtrante composto por poros que regulam a passagem das partculas.

FILTRAGEM POR PROFUNDIDADE

Sentido do fluxo dentro para fora elemento

de do

Meio filtrante permite o aprisionamento das partculas atravs dos seguintes processos:Interceptao direta Inercial Movimento Browniano

1)2) 3)

MECANISMOS DE FILTRAGEM AR/GS

MICROFILTRO

FILTRAGEM COALESCENTE

Sentido do fluxo de dentro para fora do elemento Definio: se unir para formar uma s massa Aerosois finos de leo e gua so coletados dentro do meio filtrante de microfibra e se aglomeram.

FILTROS ADSORVENTES

Remoo de impurezas gasosas.

Camada de carvo ativado ou outro material adsorvente.

CERVEJARIA

OBRIGADA

REFERNCIASSILVA TELLES, P. Tubulaes Industriais: materiais, projeto e montagem. 9 e 10 Ed. Rio de Janeiro: Ed. LTC, 1997.