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

Purgadores de vapor flutuantes esféricos (purgadores de vapor mecânicos)

Os purgadores flutuantes operam 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 esvaziamento.

Os purgadores modernos usam aberturas reguladoras, conforme mostrado na foto à direita (armadilhas flutuantes com aberturas reguladoras). Isso permite que o ar inicial passe enquanto o purgador também lida com o condensado.

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

Quando o ar inicial é liberado, ele permanece fechado até que ar ou outros gases não condensáveis ​​se acumulem durante a operação convencional e sejam abertos diminuindo a 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 fraqueza. Se o golpe de aríete for severo, até a bola pode quebrar. No entanto, em purgadores de bóia modernos, a ventilação pode ser uma cápsula compacta e muito forte, toda em aço inoxidável, e as modernas técnicas de soldagem usadas na esfera tornam todo o flutuador muito forte e confiável em situações de golpe de aríete.

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

Vantagens dos purgadores termostáticos flutuantes

O purgador descarrega continuamente o condensado na temperatura do vapor. Isto 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 cargas condensadas grandes ou leves e não é afetado por flutuações amplas e inesperadas de pressão ou fluxo.

Contanto que uma ventilação automática esteja instalada, o purgador estará livre para liberar o ar.

Para seu tamanho, essa é uma capacidade descomunal.

A versão com válvula de liberação de bloqueio de vapor é o único purgador totalmente adequado para qualquer bloqueio de vapor que seja resistente ao golpe de aríete.

Desvantagens dos purgadores termostáticos flutuantes

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

Como todos os purgadores mecânicos, é necessária uma estrutura interna completamente diferente 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 o esperado, ele fechará e não permitirá a passagem de condensado.

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

(i) O cano cede, puxando a válvula de sua sede. O condensado flui sob o 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 de sua sede. O condensado acumulado é drenado e o ciclo é contínuo.

Em (ii), o ar que atinge o purgador na partida proporcionará flutuabilidade à caçamba 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 da válvula. Com furos pequenos e pequenos diferenciais de pressão, os purgadores são relativamente lentos na ventilação do ar. Ao mesmo tempo, deve passar (e, portanto, desperdiçar) uma certa quantidade de vapor para que o purgador funcione após a purificação do ar. Aberturas paralelas instaladas fora do purgador reduzem o tempo de inicialização.

Vantagens dePurgadores de vapor com balde invertido

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

Como uma espécie de isca a vapor termostática flutuante, é muito tolerante às condições do golpe de aríete.

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

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

Desvantagens dos purgadores de vapor com balde invertido

O pequeno tamanho da abertura na parte superior do balde significa que este sifão só irá liberar o ar muito lentamente. A abertura não pode ser ampliada porque o vapor passará muito rapidamente durante a operação normal.

Deve haver água suficiente no corpo da armadilha para servir de vedação ao redor da borda do balde. Se o purgador perder o selo d'água, o vapor será desperdiçado pela válvula de saída. Isto 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 barril perde a flutuabilidade e afunda, permitindo que o vapor fresco passe pelos orifícios de drenagem. Somente quando condensado suficiente atingir o purgador de vapor ele poderá ser vedado novamente com água para evitar desperdício de vapor.

Se um purgador de balde invertido for usado em uma aplicação onde são esperadas flutuações de pressão na planta, uma válvula de retenção deverá 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 está pressionada contra sua sede.

A alta temperatura do vapor superaquecido pode fazer com que um purgador de balde invertido perca sua vedação d'água. Nesses casos, uma válvula de retenção precedendo o purgador deve ser considerada essencial. Muito poucos purgadores de balde invertido são fabricados com uma “válvula de retenção” integrada como padrão.

Se um purgador de balde invertido for deixado exposto perto de temperaturas abaixo de zero, ele poderá ser danificado por uma mudança de fase. Tal como acontece com os diferentes tipos de armadilhas mecânicas, o isolamento adequado irá superar esta deficiência se as condições não forem muito severas. Se as condições ambientais esperadas estiverem bem abaixo de zero, então existem muitas armadilhas poderosas que devem ser cuidadosamente consideradas para realizar o trabalho. No caso de um dreno principal, um sifão térmico dinâmico seria a escolha principal.

Assim como o purgador de bóia, a abertura do purgador de balde invertido é projetada para acomodar o máximo diferencial de pressão. Se o purgador for submetido a uma pressão diferencial maior do que o esperado, ele fechará e não permitirá a passagem de condensado. Disponível em uma variedade de tamanhos de orifício para cobrir uma ampla faixa de pressões.