Os purgadores de vapor mecânicos funcionam considerando a diferença de densidade entre o vapor e o condensado. Eles permitem a passagem contínua de grandes volumes de condensado e são adequados para uma ampla gama de aplicações em processos industriais. Os tipos incluem purgadores de vapor de bóia e de balde invertido.

Purgadores de vapor com bóia (purgadores de vapor mecânicos)

Os purgadores de bóia funcionam detectando a diferença de densidade entre o vapor e o condensado. No caso do purgador mostrado na imagem à direita (um purgador de bóia com válvula de ar), o condensado que atinge o purgador faz com que a bóia suba, levantando a válvula de sua sede e causando a deflação.

Os purgadores modernos utilizam respiros reguladores, como mostrado na foto à direita (Purgadores de Flutuador com Respiros Reguladores). Isso permite a passagem inicial de ar enquanto o purgador também processa o condensado.

O sistema de ventilação automática utiliza um conjunto de membrana 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, a válvula permanece fechada 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 saída de ventilação do regulador oferece o benefício adicional de melhorar significativamente a capacidade de condensação durante partidas a frio.

Antigamente, se houvesse golpe de aríete no sistema, o respiro do regulador apresentava certa fragilidade. Em casos de golpe de aríete severo, até mesmo a boia poderia quebrar. Contudo, nos sifões de bóia modernos, o respiro pode ser uma cápsula compacta e extremamente resistente, totalmente em aço inoxidável, e as modernas técnicas de soldagem utilizadas na boia tornam todo o conjunto muito forte e confiável em situações de golpe de aríete.

Em alguns aspectos, o purgador termostático de bóia é o que mais se aproxima de um purgador de vapor perfeito. Independentemente de como a pressão do vapor varie, ele será descarregado assim que o condensado for produzido.

Vantagens dos purgadores de vapor termostáticos de bóia

O purgador descarrega continuamente o condensado à temperatura do vapor. Isso o torna a escolha ideal para aplicações onde a taxa de transferência de calor da área de superfície aquecida fornecida é alta.

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

Desde que haja um sistema de ventilação automática instalado, o sifão pode liberar o ar livremente.

Para o seu tamanho, essa é uma capacidade excepcional.

A versão com válvula de alívio de vapor é a única válvula totalmente adequada para qualquer bloqueio de vapor resistente a golpes de aríete.

Desvantagens dos purgadores de vapor termostáticos de bóia

Embora não sejam tão suscetíveis quanto os sifões de balde invertido, os sifões de bóia podem ser danificados por mudanças bruscas de fase e, se forem instalados em um local exposto, o corpo principal deve ser isolado termicamente e/ou complementado com um pequeno sifão de ajuste secundário.

Como todos os purgadores mecânicos, uma estrutura interna completamente diferente é necessária para operar em uma faixa de pressão variável. Os purgadores projetados para operar em pressões diferenciais mais altas possuem orifícios menores para equilibrar a flutuabilidade do flutuador. Se o purgador for submetido a uma pressão diferencial maior do que a esperada, ele se fechará e não permitirá a passagem do condensado.

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

(i) O barril cede, puxando a válvula para fora de seu assento. O condensado flui por baixo do fundo do balde, enche o balde e escoa pela saída.

(ii) A chegada do vapor faz flutuar o barril, 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 o topo 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 inicialização fornecerá flutuabilidade ao balde e fechará a válvula. O respiro do balde é importante para permitir que o ar escape para o topo do purgador para posterior descarga através da maioria das sedes da válvula. Com orifícios pequenos e pequenos diferenciais de pressão, os purgadores são relativamente lentos na liberação de ar. Ao mesmo tempo, é necessário que uma certa quantidade de vapor passe (e, portanto, seja desperdiçada) para que o purgador funcione após a remoção do ar. Respiros paralelos instalados fora do purgador reduzem o tempo de inicialização.

Vantagens dePurgadores de vapor de balde invertido

O purgador de vapor de balde invertido foi criado para resistir a altas pressões.

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 é, por vezes, aberto, sendo, portanto, mais seguro para aplicações que requerem essa funcionalidade, como a 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 ar muito lentamente. A abertura não pode ser alargada, pois o vapor passaria muito rapidamente durante o funcionamento 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 de água, o vapor será 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 instantaneamente. O corpo do purgador perde flutuabilidade e afunda, permitindo que vapor fresco passe pelos orifícios de drenagem. Somente quando condensado suficiente atingir o purgador de vapor é que ele poderá ser vedado novamente para evitar o desperdício de vapor.

Se um purgador de balde invertido for usado em uma aplicação onde se esperam 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 fica pressionada contra sua sede.

A alta temperatura do vapor superaquecido pode fazer com que um purgador de balde invertido perca sua vedação hidráulica. Nesses casos, uma válvula de retenção antes do purgador deve ser considerada essencial. Pouquíssimos purgadores de balde invertido são fabricados com uma válvula de retenção integrada como padrão.

Se um sifão de balde invertido for deixado exposto a temperaturas próximas de zero, ele pode ser danificado por uma mudança de fase. Assim como ocorre com os diferentes tipos de sifões mecânicos, um isolamento adequado compensará essa deficiência, desde que as condições não sejam muito extremas. 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 ralo principal, um sifão termodinâmico seria a principal escolha.

Assim como o purgador de bóia, a abertura do purgador de balde invertido é projetada para acomodar a diferença de pressão máxima. Se o purgador for submetido a uma diferença de pressão maior do que a esperada, ele se fechará e não permitirá a passagem do condensado. Disponível em uma variedade de tamanhos de orifício para atender a uma ampla gama de pressões.