Purgadores de vapor mecânicos operam considerando a diferença de densidade entre o vapor e o condensado. Eles passam por grandes volumes de condensado continuamente e são adequados para uma ampla gama de aplicações de processo. Os tipos incluem purgadores de vapor de boia e de balde invertido.

Purgadores de vapor com flutuador de esfera (purgadores de vapor mecânicos)

Purgadores de boia operam detectando a diferença de densidade entre o vapor e o condensado. No caso do purgador mostrado na imagem à direita (um purgador de boia com válvula de ar), o condensado que atinge o purgador faz com que a boia suba, levantando a válvula de sua sede e causando a desinsuflação.

Purgadores modernos utilizam reguladores de vazão, como mostrado na foto à direita (Surpresas de Flutuação com Reguladores de Vazão). Isso permite a passagem do ar inicial enquanto o purgador também processa o condensado.

A ventilação automática usa um conjunto de bexiga de pressão balanceada semelhante a um purgador de vapor regulador, localizado na área de vapor acima do nível do condensado.

Quando o ar inicial é liberado, ele permanece fechado até que o ar ou outros gases não condensáveis ​​se acumulem durante a operação convencional e sejam abertos pela redução da temperatura da mistura ar/vapor.

A ventilação do regulador oferece o benefício adicional de melhorar significativamente a capacidade de condensação durante partidas a frio.

No passado, se houvesse golpe de aríete no sistema, a ventilação do regulador apresentava algum grau de fragilidade. Se o golpe de aríete for severo, até mesmo a esfera pode quebrar. No entanto, em purgadores de bóias modernos, a ventilação pode ser uma cápsula compacta e muito resistente, toda em aço inoxidável, e as técnicas modernas de soldagem utilizadas na esfera tornam toda a bóia muito resistente e confiável em situações de golpe de aríete.

Em alguns aspectos, o purgador termostático de flutuação é o mais próximo de um purgador de vapor perfeito. Não importa como a pressão do vapor mude, ele será descarregado o mais rápido possível após a produção do condensado.

Vantagens dos purgadores de vapor termostáticos de flutuação

O purgador descarrega condensado continuamente à temperatura do vapor, o que o torna a escolha ideal para aplicações em que a taxa de transferência de calor da superfície aquecida é alta.

Ele lida igualmente bem com cargas grandes ou leves de condensado e não é afetado por flutuações amplas e inesperadas de pressão ou fluxo.

Desde que uma ventilação automática esteja instalada, a armadilha fica livre para ventilar o ar.

Considerando seu tamanho, essa é uma capacidade descomunal.

A versão com válvula de liberação de bloqueio de vapor é o único sifão totalmente adequado para qualquer bloqueio de vapor resistente a golpe de aríete.

Desvantagens dos purgadores de vapor termostáticos de flutuação

Embora não sejam tão suscetíveis quanto as armadilhas de balde invertido, as armadilhas de flutuação podem ser danificadas por mudanças violentas de fase e, se forem instaladas em um local exposto, o corpo principal deve ficar para trás e/ou ser complementado com uma pequena armadilha de drenagem de ajuste secundário.

Como todas as armadilhas mecânicas, uma estrutura interna completamente diferente é necessária para operar em uma faixa de pressão variável. As armadilhas projetadas para operar em pressões diferenciais mais altas têm orifícios menores para equilibrar a flutuabilidade do flutuador. Se a armadilha for submetida a uma pressão diferencial maior do que o esperado, ela se fechará e não permitirá a passagem do condensado.

Purgadores de vapor de balde invertido (purgadores de vapor mecânicos)

(i) O cilindro afunda, puxando a válvula para fora do assento. O condensado flui para baixo do fundo do balde, enche o balde e é drenado pela saída.

(ii) A chegada do vapor faz o barril flutuar, que então sobe e fecha a saída.

(iii) O purgador permanece fechado até que o vapor no balde se condense ou borbulhe através do orifício de ventilação até a parte superior do corpo do purgador. Em seguida, ele afunda, puxando a maior parte da válvula para fora de sua sede. O condensado acumulado é drenado e o ciclo é contínuo.

Em (ii), o ar que chega ao purgador na partida fornecerá flutuabilidade ao balde e fechará a válvula. A ventilação do balde é importante para permitir que o ar escape para o topo do purgador para eventual descarga através da maioria das sedes das válvulas. Com pequenos orifícios e pequenas diferenças de pressão, os purgadores são relativamente lentos na ventilação do ar. Ao mesmo tempo, ele deve passar (e, portanto, desperdiçar) uma certa quantidade de vapor para que o purgador funcione após a limpeza do ar. Ventilação paralela instalada fora do purgador reduz o tempo de partida.

Vantagens dePurgadores de vapor de balde invertido

O purgador de vapor de balde invertido foi criado para resistir à alta pressão.

Semelhante a uma isca flutuante termostática a vapor, ela é muito tolerante a condições de golpe de aríete.

Pode ser utilizado na linha de vapor superaquecido, adicionando uma válvula de retenção na ranhura.

O modo de falha às vezes fica aberto, por isso é mais seguro para aplicações que exigem essa funcionalidade, como drenagem de turbinas.

Desvantagens dos purgadores de vapor de balde invertido

O pequeno tamanho da abertura na parte superior do balde significa que este purgador só liberará o ar muito lentamente. A abertura não pode ser ampliada, pois o vapor passará muito rápido durante a operação normal.

Deve haver água suficiente no corpo do purgador para atuar como uma vedação ao redor da borda do balde. Se o purgador perder a vedação, o vapor é desperdiçado pela válvula de saída. Isso pode ocorrer frequentemente em aplicações onde há uma queda repentina na pressão do vapor, fazendo com que parte do condensado no corpo do purgador se transforme em vapor. O cilindro perde flutuabilidade e afunda, permitindo que o vapor fresco passe pelos orifícios de drenagem. Somente quando condensado suficiente atingir o purgador, ele poderá ser selado novamente para evitar o desperdício de vapor.

Se um purgador de balde invertido for utilizado em uma aplicação onde se espera flutuações de pressão na planta, uma válvula de retenção deve ser instalada na linha de entrada antes do purgador. O vapor e a água podem fluir livremente na direção indicada, enquanto o fluxo reverso é impossível porque a válvula de retenção é pressionada contra sua sede.

A alta temperatura do vapor superaquecido pode fazer com que um sifão de balde invertido perca sua vedação. Nesses casos, uma válvula de retenção precedendo o sifão deve ser considerada essencial. Pouquíssimos sifões de balde invertido são fabricados com uma "válvula de retenção" integrada como padrão.

Se um sifão de balde invertido for deixado exposto próximo a temperaturas abaixo de zero, ele pode ser danificado por uma mudança de fase. Assim como acontece com os diferentes tipos de sifões mecânicos, um isolamento adequado superará essa deficiência se as condições não forem muito adversas. Se as condições ambientais esperadas forem bem abaixo de zero, existem muitos sifões potentes que devem ser cuidadosamente considerados para realizar o trabalho. No caso de um dreno principal, um sifão termodinâmico seria a principal escolha.

Assim como o purgador de boia, a abertura do purgador de balde invertido foi projetada para acomodar o diferencial de pressão máximo. Se o purgador for submetido a um diferencial de pressão maior do que o esperado, ele se fechará e não permitirá a passagem do condensado. Disponível em diversos tamanhos de orifícios para cobrir uma ampla faixa de pressões.