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O que é estol?

Estol é definido como:

Uma condição que ocorre quando o diferencial de pressão em um dispositivo de drenagem,como um purgador, torna-se negativo e não permite mais a descarga do condensado através do dispositivo de dreno, causando o alagamento no interior de um trocador, ao invés de drená-lo.

Estol está muitas vezes ligado a seguintes problemas:

– Aquecedores rompidos
– Golpe de aríete
– Temperaturas de aquecimento desigual

Portanto, se um sistema de vapor está tendo qualquer um desses problemas, há uma grande probabilidade de o Estol estar ocorrendo.

Estol em Equipamento

Alagamento do condensado em equipamento pode não só afetar a qualidade da produção, mas também causa danos ao equipamento.

Purgadores de vapor não possuem função de expulsar o condensado por si só. O condensado é descarregado através do diferencial de pressão entre a entrada (primária) e saída (secundária) do purgador. Portanto, a pressão de entrada do purgador deve ser mais alta em relação à pressão de saída para permitir o fluxo adequado do condensado.

Enquanto os sistemas de vapores são projetados para descarregar condensado através deste diferencial de pressão, vários fatores podem interferir com este mecanismo. Por exemplo, o uso de uma válvula de controle de temperatura na entrada, pode causar a reversão em um purgador operando sob diferencial de pressão e causar o Estol.

No geral, Estol pode ocorrer devido às seguintes condições:

– Vácuo sempre presente no interior do equipamento
– Pressão diferencial constantemente negativa
– Variação da pressão diferencial positiva para negativa

O Mecanismo de Causa do Estol em Aquecedores de Ar que Utilizam Vapor

Normalmente, trocadores de calor são projetados para atingir a máxima carga esperada. A área de transferência do calor de um trocador de calor é fixo e não pode ser modificado, mas a carga varia de acordo com as condições de operação. Por exemplo, se o fluxo de ar for reduzido em um aquecedor de ar quente, a única maneira de manter a temperatura atual do ar quente é reduzir a temperatura (pressão) do vapor que está sendo utilizado como fonte de calor.

Se a quantidade de abertura de uma válvula de controle de temperatura for estrangulada em direção ao fechamento total, a pressão interna do trocador de calor irá reduzir. Como resultado, a pressão de entrada do purgador irá reduzir e ficar mais baixa que a pressão de saída, e o condensado não será mais descarregado através do purgador, causando o alagamento dentro do equipamento.

Estol em Aquecedor de Ar Quente

Explicação:

Em um sistema de aquecedor de ar que utiliza o vapor,são utilizados válvulas de controle, sensores de temperatura e controladores para regular a pressão e manter a temperatura uniforme. A animação acima é um exemplo de tal sistema.Vapor a 0,3 MPaG (44 psig) é utilizado para atingir ar quente a 80 °C (176°F).Estol ocorre com frequência neste tipo de situação.

– O aquecedor inicia com a mesma temperatura da sala. Vapor regulado por uma válvula de controle fornece o calor necessário requerido para atingir a temperatura alvo, neste caso 80ºC (176°F).
– À medida em que a temperatura se aproxima de 80ºC (176°F), a abertura da válvula de controle é reduzida, diminuindo a pressão do vapor e o fornecimento de calor.
– À medida em que o ar é aquecido, a pressão e temperatura do vapor dentro do aquecedor começa a cair. O aquecimento de ar com vapor de baixa pressão, leva à queda ainda maior da pressão interna do trocador de calor. Isto pode resultar em pressão diferencial insuficiente para operação do purgador e levar ao alagamento do condensado no interior do aquecedor.
– A válvula de controle, então responde para abrir ainda mais (aumentando a pressão do vapor), e o condensado alagado é descarregado.
– O ciclo então se repete por si só, levando ao alagamento do condensado sempre que a pressão diferencial do purgador for inadequada.

Problemas Resultantes a partir do Estol

Mesmo que o condensado alagado possa ser eliminado repondo a pressão na entrada do purgador (pressão primária), problemas ainda ocorrem durante o tempo que leva para recuperar a pressão de entrada e descarregar o condensado acumulado.Condições de estol pode sujar o equipamento, afetar a quantidade e qualidade do produto, e causar danos severos através do golpe de aríete, incluindo os danos aos tubos e gaxetas de canais dos cabeçotes.

Golpe de Aríete

Golpe de aríete pode ocorrer caso o vapor venha a entrar em contato com o condensado alagado e condensa instantaneamente devido à diferença nas temperaturas. Em equipamento que possui tubos estreitos tal como o trocador de calor do tipo casco e tubo ilustrado abaixo, o impacto do golpe de aríete sobre as tubulações pode levar à ruptura da tubulação.

Animação do golpe de aríete

Quando o vapor quente entra em contato com o condensado acumulado que teve sua temperatura reduzida, parte do vapor se condensa instantaneamente e forma o golpe de aríete.

Animação do dano na tubulação

Quando a condensação instantânea do vapor forma o golpe de aríete, são criadas áreas localizadas de vácuo. Tiros de condensado acumulado ocorrem então ao longo do fluxo, e a força com a qual esses tiros se chocam nas laterais da tubulação estreita podem provocar sérios danos ao equipamento.

Para maiores detalhes sobre Golpe de Aríete, favor visitar: Tutorial do Golpe de Aríete

Temperatura Não-homogênea

Estol que ocorre em equipamento, tal como chaleiras revestidas, podem levar a sérios problemas de temperatura não-homogênea do produto.

Temperaturas Desiguais Ocorrem na Fonte de Aquecimento (Superfície de Transferência de Calor)

Quando ocorre o bloqueio, há um acúmulo de condensado. A temperatura das porções menores de condensado acumulado dentro da jaqueta cai. Trocadores de calor deste tipo de construção têm temperaturas desiguais na superfície de transferência de calor, o que pode ter um efeito negativo na qualidade do produto.

Mera reposição do purgador não previne a ocorrência do Estol porque isto não irá resolver a pressão diferencial negativa que ocorre ao longo do purgador.

Então, prevenção de Estol geralmente envolve um dos dois métodos:

– Aumento da pressão de entrada(primária) do purgador, ou
– Redução da pressão de saída (secundária) do purgador

Temperaturas Uniformes na Fonte de Aquecimento (Superfície de Transferência de Calor)

Se o bloqueio não ocorrer, o interior da jaqueta permanecerá preenchido por vapor e o aquecimento uniforme característico do vapor saturado, isto é, ”se a pressão for a mesma, a temperatura em todas as áreas será a mesma,” poderá ser totalmente usado.