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VAPOR D'ÁGUA E DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR - Coggle Diagram
VAPOR D'ÁGUA E DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR
Vapor superaquecido
Calor sensível
Temperatura aumenta
Acima da temperatura de saturação
Apenas vapor recebendo calor
Temperatura diminui em superfície fria
Baixo fluxo de energia
Utilidade
Movimentação de máquinas
Potência mecânica
Vapor saturado
Seco
Desejável para indústrias
Vapor isento de água
Absorção total do calor latente
Úmido
Qualidade ou Título do vapor
Quantidade de calor latente no vapor
% vapor seco na mistura (água + vapor)
Ocorre na prática em industrias
Vapor + parcela de água
Calor latente
.+ calor latente absorvido
.- quantidade de água
.+ quantidade de vapor
Temperatura constante
Condensa em superfície fria
Utilidade
Processos de aquecimento
(energia térmica)
Geração mais barata
Utilidade
Meio de transmissão de energia
Temperatura ajustada com precisão
Pressão controlada por válvulas
Condensação: cede energia (calor) ao meio que é aquecido
Facil transporte em tubulações
Percorre grandes distâncias
Aplicação
Processos de fabricação e beneficiamento
Indústria de bebidas e conexos
Indústria madeireira
Indústria de papel e celulose
Curtumes
Indústria de laticínio
Frigorífico
Indústria de doces
Indústria química
Vulcanização e recauchutagem
Indústria textil
Indústria de petróleo
Metalúrgica
Geração de energia elétrica
Usina termoelétrica
Trabalho mecânico
Movimentar equipamentos rotativos
Aquecimento de linhas e reservatórios de óleo combustível
Fluir livremente e proporcionar boa combustão
Hospitais e hotéis
Cozinhas, lavanderias e aquecimento de ambiente
Sistema de vapor
Vapor de qualidade e de pressão correta fornecido, na quantidade certa, para o equipamento que usa vapor
Distribuição
Fluxo induzido no tubo de alimentação
Condensado causa queda de pressão
Vapor escoa pela tubulação
Abertura da válvula principal da caldeira
Carga inicial
Maior diferença de temperatura entre vapor e tubulação
Taxa de condensação máxima
Calor para ambiente
Formação de condensado
Carga contínua
Menor diferença de temperatura entre vapor e tubulação
Taxa de condensação mínima
Condensado é drenado
Fonte de água de alimentação
Fecha o circuito de distribuição
Geração
Caldeiras
Queima de combustível
Aquecimento de água
Vapor
Pressão de trabalho
Limitações
Pressão mínima necessária
Perda de pressão
Pressão máxima de funcionamento da caldeira
Alta pressão
.+ pressão (geração e distribuição) -> - volume
Menor rede de distribuição
Vantagens
.- custo de instalação
.- custo de isolamento
.+ capacidade térmica da caldeira
.- risco de vapor úmido e sujo
Redução de pressão no ponto utilizado
Válvula redutora de pressão
A montante: Separador remove água arrastada
A jusante: válvula de segurança: expelir o excesso de pressão
Tamanho da tubulação
Espessura da parede (Norma API)
11 Schedules (n° 5 ao n°160)
Mesmo diâmetro externo
Maior n° schedule -> maior espessura da parede -> menor diâmetro interno
Schedule 40: peso normal
Mais leve
Aplicação de vapor
Tamanho nominal do tubo = 150mm
Material
aço carbono de ASME B 16.9 A106
Ligas adicionais para resistência
Dimensionamento
Fator queda de pressão
Equação de Bernoulli
Equação de Darcy
Grandes dimensões = maiores gastos
Fator velocidade
Vapor saturado = 25m/s - 40m/s
Vapor superaquecido = 50m/s - 70m/s
Linhas longas = 15m/s
Comprimento
Tolerância adicional para acessórios
Menos de 50m de comprimento
Tolerância de 10% - 20%
Mais de 100m de comprimento
Tolerância 5% - 10% (poucos acessórios)
Tolerância de 20% (mais acessórios)
Tolerância para perda de calor
3,5% da carga de vapor / 100m de comprimento
Drenagem
Queda de 1:100 na direção do fluxo de vapor
Condensado chegue ao purgador de vapor
Purgador ajustado aos pontos baixos
Linha de purga: 25mm - 30mm
Linha de alimentação de até 100mm
Linha de purga: 50mm ou mais
Linha de alimentação com mais de 100mm
Intervalos de 30m - 50m
Drenagem de subidas
Linha de vapor principal subindo
Condensado deve correr contra o fluxo de vapor
Tamanho do tubo maior
Baixa velocidade de vapor
Declive superior a 1:40
Intervalos menores que 15m
Purgadores
Critérios de seleção
Resistência à pressão
Pressão máxima de trabalho
Capacidade
Água de condensação descarregada
Carga aquecimento
Temperatura de operação
Carga operação
Taxa de condensação
Adequação à restrições
Temperatura de descarga
Dano por gelo
Golpe de aríete
Tipos
Termodinâmico
Termostático
De boia
Mecânico
Golpe de Aríete
Ruído do condensado em colisão de alta velocidade com instalações
Implicações
Maior dissipação de energia cinética
Ausência do efeito de amortecimento
Energia na água dissipada contra obstruções (válvula e acessório)
Fraturar equipamentos e gasoduto
Perda de vapor vivo
Efeito explosivo
Prevenção
Válvulas de retenção depois dos purgadores
Abrir válvulas de bloqueio lentamente
Linha de vapor com queda gradual e pontos de drenagem
Ramais
Linhas partem do topo da linha principal de transporte de vapor
Liga ao ponto de utilização
Até 10m de comprimento
Dimensionar pela velocidade (25m/s - 40m/s)
Mesma pressão da linha principal
Ramal de descida
Separador de vapor
Remover água arrastada da caldeira à rede principal
Evita o efeito do Golpe de Aríete
Instalação
Antes de válvula de controle
Antes de medidores de vazão
Externamente: linha principal de vapor entra no prédio
Filtros
Evita fragmentos e depósito de partículas na rede e nos equipamentos
Instalação
Frente de purgadores, fluxômetros, válvulas redutora e reguladora
Cestas para o lado
