Um sistema de vapor consiste basicamente de 04 subsistemas:
- Geração
- Distribuição
- Aplicação ou uso final
- Retorno ou recuperação do condensado
Os quais discutiremos para a compreensão geral e melhor entendimento de
instalações específicas. A figura abaixo ilustra de forma esquemática os 04 subsistemas e suas interações.
(fonte: Manual Prático Eficiência Energética no uso de Vapor – Eletrobrás)
Sistema de geração de vapor
O sistema de geração de vapor normalmente é composto por sistema de tratamento de água (abrandador, RO), sistema de alimentação de água da caldeira (tanque, desaerador, bombas de água), equipamentos da linha de combustível (tanques de armazenamento, cavaletes de redução de pressão, válvulas e atuadores), caldeiras ou geradores de vapor e outros componentes e equipamentos, dependendo da aplicação e necessidade de vapor.
O vapor é gerado por uma caldeira ou um gerador de vapor pela transferência do calor dos gases quentes à água. Quando a água absorve quantidade suficiente de calor muda da fase líquida para vapor (na verdade a mudança ocorre gradualmente). A quantidade necessária depende da temperatura inicial da água e da pressão na qual o vapor será gerado e pode ser obtida da combustão de combustíveis ou da recuperação de calor residual de processos. No caso de caldeiras, a transferência de calor se dá dos gases de combustão à água através de superfície de troca térmica.
A figura abaixo ilustra uma típica instalação de geração de vapor com sistema de tratamento de água à direita (abrandador), tanque de alimentação ao fundo, cavaletes de redução de pressão de GN à esquerda e 02 caldeiras Miura.
(fonte: http://minamontagens.com.br/ em Clientes/Obras)
Após a geração, o vapor segue para o sistema de distribuição, por diferença de pressão.
Sistema de distribuição de vapor
O sistema de distribuição transporta o vapor das caldeiras para os pontos de uso final. É constituído basicamente de tubulações, válvulas, purgadores e sensores.
Com a finalidade de entregar o vapor na quantidade e pressão necessária para cada aplicação, o sistema de distribuição têm diversas linhas de transmissão, que operam em diferentes pressões, separadas por válvulas de bloqueio e retenção e válvulas reguladoras de pressão. Dependendo da aplicação e pressão de alguns pontos de uso, pode haver também turbinas de contrapressão.
A figura abaixo ilustra 02 válvulas reguladoras auto acionadas.
(fonte: Spirax Sarco)
Sistema de uso final de vapor
Há diferentes aplicações para o vapor, incluindo aplicações de processos de aquecimento, movimentação mecânica, produção de reações químicas, limpeza e esterilização. Os equipamentos mais comuns para o uso de vapor são: trocadores de calor, turbinas, torres de fracionamento e tanques de reações químicas.
Em um trocador de calor por exemplo, o vapor transfere seu calor latente a um líquido do processo. O vapor é mantido no trocador por um purgador, que atua apenas quando este se condensa. Já em turbinas, o vapor se expande e transforma sua energia térmica em trabalho mecânico para acionamento de máquinas rotativas.
(trocador de calor, fonte: site Spirax Sarco).
Sistema de retorno de condensado
O sistema de retorno de condensado envia o condensado recuperado do sistema de distribuição e do sistema de uso final ao sistema de geração de vapor. Ou seja, recupera parte do calor não utilizado pelo processo final.
O condensado normalmente retorna a um tanque de condensado e dalí pode ou não ser enviado a um desaerador, dependendo da instalação. Para fins de tratamento da água da caldeira, produtos químicos podem ser injetados no tanque ou no desaerador. Em seguida, as bombas de alimentação das caldeiras envia a água do tanque/desaerador de volta às caldeiras para receberem calor e evaporarem, fechando o ciclo.
(bomba de condensado, fonte: site Spirax Sarco).
Em breve falaremos um pouco sobre cada um dos sub-sistemas que compões o sistema de geração de vapor.
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