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Tubulação de Recuperação de Condensado
Condensado que é descarregado a partir dos purgadores de vapor é lidado em uma das duas maneiras a seguir. Ou ele é drenado para fora do sistema ao deixar o purgador, o que pode resultar em gasto da energia calórica e água, ou ele flui para dentro da tubulação para ser transportado a outros lugares, sendo ideal se este for recuperado.
Tubulação para Fluxo em Duas Fases
A tubulação utilizada para transportar o condensado é normalmente chamado de tubulação de recuperação de condensado ou retorno de condensado. O projeto destas tubulações exige uma significativa especialização , uma vez que a tubulação de recuperação de condensado deve ser projetada para fluxo em duas fases. O projeto não deve ser baseado em cálculos de tubulações que transportam água, já que tais cálculos não são ideais para o fluxo em duas fases.
Fluxo em duas fases refere-se ao fluxo onde o vapor (seja o vapor flash, vapor vivo, ou uma mistura de ambas) flui através da tubulação junto com o líquido condensado. Embora estejam fluindo juntos, isto não significa dizer que o líquido e o vapor estejam fluindo em camadas separadas e distintas. O padrão de fluxo no interior da tubulação pode também ser misto, conforme ilustrado na animação abaixo.
Cuidados na Tubulação para Padrões de Fluxo em Duas fases
O padrão de fluxo dentro da tubulação de recuperação de condensado varia bastante de acordo com a taxa de fluxo do condensado, queda de pressão e porcentagem do vapor resultante.
Por que há presença de vapor na tubulação de recuperação de condensado?
Considerar o vapor para projetar a tubulação de recuperação de condensado pode parecer contraditório no início, mas de fato é necessário.
Isto é devido ao fenômeno conhecido como evaporação flash, que ocorre qando o condensado formado em alta pressão é subitamente introduzida para dentro de um sistema de baixa pressão, como por exemplo uma linha de recuperação de condensado na saída de um purgador de vapor. Em tal caso, já que a pressão de entrada do purgador de vapor é mais alta em relação à saída, parte do condensado reevapora instantaneamente quando for descarregado através do purgador.
Para mais informações sobre a evaporação do vapor flash, favor ler o artigo:
Como a Quantidade de Vapor Flash Influencia no Tamanho da Tubulação
À medida em que a pressão diferencial ao longo do purgador aumenta, uma maior quantidade de condensado reevapora, exigindo o uso de linhas de retorno de condensado com maior tamanho.
Sob pressões menores , o volume específico de um vapor saturado pode ser 1.000 vezes maior em relação ao condensado saturado. Mesmo sob altas pressões, esta relação volumétrica pode ser maior que 90 para 1. Portanto, a proporção de vapor em relação ao condensado varia de acordo com a quantidade de vapor flash ou taxa de reevaporação, e esta proporção pode afetar significativamente os requisitos de projeto da tubulação.
Se não houver nenhuma ocorrência de vapor flash, os cálculos da velocidade e queda de pressão utilizados no projeto da tubulação podem ser similares àquelas utilizadas em tubulação simples de transporte de água. Se a quantidade de vapor flash for grande, o projeto se torna quase idêntico ao projeto de uma tubulação de vapor. Desta maneira, a tubulação de recuperação de condensado primeiro requer o cálculo da quantidade de vapor flash e então o dimensionamento da tubulação para acomodar ambos os fluxos de água e vapor dentro do parâmetro de velocidade e queda de pressão requerida.
Exemplo de Tubulação de Recuperação de Condensado
A taxa de vapor flash (por peso) para uma pressão de entrada de 10 barg[145 psig] e uma pressão de saída de 6 barg [87 psig] é em torno de 4%, ou 1:24. No entanto, ao comparar os volumes específicos, a taxa do flash para o condensado é em torno de 10:1. Portanto, em termos de espaço interno preenchido, a linha de retorno de condensado é muitas vezes composta por vapor flash.
Exemplo do Condensado Recuperado utilizando um Coletor de Dreno
Se um coletor de dreno for instalado próximo da saída de uma bomba, permitindo a separação do vapor a partir do condensado, então o condensado e o vapor podem ser transportados através de tubulações separadas. Em tais casos, pode ser possível projetar a tubulação de condensado utilizando padrões da tubulação de distribuição de água.
Métodos de Projeto para Tubulação de Recuperação de Condensado
A TLV dimensiona a tubulação de recuperação de condensado baseado na quantidade de vapor flash e condensado que podem estar presentes no sistema da tubulação de retorno.
O cálculo usa volume específico para estimar as taxas de volume de condensado e de vapor em uma dada pressão e então determina a máxima velocidade de fluxo permissível. A tubulação é então dimensionada baseando-se em parâmetros de velocidade permissível e queda de pressão.
Outros fatores que podem ser considerados durante o dimensionamento da tubulação de recuperação de condensado são:
– A presença do vapor vivo dentro da tubulação
– Os efeitos a longo prazo originários da corrosão ou lodos dentro do sistema, possivelmente reduzindo a área da seção de corte interna da tubulação.
Ambos os casos podem ter efeito sobre o aumento da velocidade, queda de pressão, e contra-pressão do sistema. Para uma explicação mais detalhada sobre o cálculo para dimensionamento da tubulação de recuperação de condensado, favor consultar o manual técnico da TLV com o título “Recuperação e Drenagem do Condensado”.
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