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Purgadores e Orifícios – Parte 2

O que é um Número de Orifício?

A discussão dos orifícios no Purgadores e Orifícios – Parte 1 concentrou-se no porque do diâmetro de um orifício de purgador ( sede do purgador) ser muito menor que o diâmetro da conexão da tubulação. Na Parte 2, discutiremos o significado do número do orifício do purgador.

A primeira vista, pode parecer contrário à intuição que quanto maior o número do orifício do purgador, menor o diâmetro do orifício. É compreensível que isto possa parecer estranho a princípio, mas um olhar mais atento revela o raciocínio por trás disso.

O número do orifício indica a pressão diferencial máxima em kg/cm² (bar) a qual o purgador de vapor irá descarregar o condensado. Por exemplo, um orifício número 10 seria indicado para 10 kg/cm² (10 bar, 150 psi). Quanto maior este número, maior é a pressão na qual o orifício pode ser usado para conduzir o condensado através de dele. Para conseguir diferenciais de pressão operacional mais altos, seria necessário um tamanho de abertura menor. Entretanto, um orifício menor resulta em uma capacidade de descarga menor para qualquer pressão diferencial operacional determinada.

Forças Atuando para Fechar e Abrir a Válvula

Quando pensamos sobre o tamanho de um orifício, devemos considerar duas das forças que trabalham dentro do purgador de boia livre, a saber; a força que atua para abrir a válvula e a força que atua para fechá-la.

O mecanismo que faz com que o purgador de boia livre opere é a força de flutuação. A flutuabilidade faz com que a boia – que é própria válvula – suba e depois da elevação da boia fora da sede do purgador, esta estará na posição aberta. Em outras palavras, a força da flutuabilidade é a força que age para abrir a válvula. Se assumirmos que o peso específico do condensado é constante, então a flutuabilidade da boia é determinada pelo volume da parte submersa da boia. A força da flutuabilidade é portanto o valor mais alto quando a boia está completamente submersa, e contanto que a mesma boia seja usada, não é possível conseguir uma força maior que esta que atue para abrir a válvula

Por outro lado, a força que atua para fechar a válvula é uma força que é criada pelo diâmetro do orifício e a diferença entre as pressões na frente e atrás do orifício. Um exemplo disso que é familiar para muitos de nós é quando a água é drenada de uma banheira que usa um tampão de drenagem. Se o tampão ficar muito próximo ao dreno conforme a água é liberada, o tampão é algumas vezes sugado de volta ao lugar do dreno, impedindo o fluxo de água. Uma força idêntica a esta ocorre dentro do purgador de boia livre. A força é representada como pressão x área de superfície, então se o diâmetro do orifício for constante, então quanto maior for a diferença das pressões na frente e atrás do orifício (a pressão diferencial), mais forte será a força que atua para fechar a válvula. Reciprocamente, se a pressão diferencial for fixa, então quanto maior for o diâmetro do orifício, maior será a força que atua para fechar a válvula.

Escolha do Número do Orifício

Apesar da força que atua para abrir a válvula ter um valor máximo que é determinado pelo tamanho da boia, o quanto a força que atua para fechar a válvula pode aumentar depende da pressão operacional. A função de purgação de vapor não pode operar se a válvula permanecer na posição fechado, então é necessário superar esta limitação imposta pela pressão operacional. É por isso que há diferentes números de orifício com sua variação de pressões operacionais máximas correspondentes.

Relação entre Capacidade, Pressão e Número do Orifício para a Mesma Boia/Purgador

Aumento da Capacidade de Descarga

Aumento do diâmetro do orifício (número menor de orifício)

=> Redução da pressão operacional máxima = número menor de orifício

Aumento da Pressão Operacional Máxima

Diminuição do diâmetro do orifício (número maior de orifício)

=> Redução da capacidade de descarga = número maior de orifício

A partir disso pode-se notar que, mesmo com o mesmo modelo de purgador, há opções de seleção a serem realizadas entre a pressão diferencial operacional máxima e a capacidade de descarga. A redução da pressão operacional máxima permite que tenhamos uma capacidade maior de descarga à qualquer pressão diferencial determinada, e a redução da capacidade de descarga máxima fornece uma pressão operacional máxima mais alta.