Como engenheiros, estamos sempre ultrapassando os limites do que é possível e procurando novas maneiras de resolver problemas difíceis.
O condensador, que elimina o calor extra do sistema, é uma das partes mais importantes de qualquer processo industrial.
Existem muitos tipos diferentes de condensadores, mas o condensador barométrico se destaca como uma escolha poderosa e eficaz.
Neste artigo, examinaremos o fascinante mundo dos condensadores barométricos e detalharemos os benefícios, usos e ideias básicas que os tornam uma ferramenta importante para qualquer engenheiro.
Então prepare-se para explorar a vanguarda da tecnologia industrial conosco!
Introdução ao Condensador Barométrico
Definição formal:
Um condensador de contato que usa um longo tubo vertical no qual o condensado e o líquido refrigerante fluem para realizar sua remoção pela pressão criada na extremidade inferior do tubo.
Uma máquina a vácuo precisa de um condensador barométrico para se livrar do ar, do vapor de exaustão e de outros vapores.
O dispositivo é feito para resfriar e condensar os vapores que entram enquanto reduz a pressão dos gases que já estão lá.
Contrafluxo e fluxo paralelo são os dois principais tipos de condensadores barométricos.
Tipos de Condensadores Barométricos
- Condensador Barométrico Multijato.
O projeto mais simples e econômico é o condensador barométrico multijato.
Ele não precisa de uma bomba de ar ou pré-resfriador separado e é frequentemente usado em locais onde há muita água barata.
Condensador barométrico com vários sprays.
O condensador barométrico multispray puxa os não condensáveis para um pré-resfriador por meio de uma câmara de sucção de ar.
Quando a água sai de um bico de pulverização, ela esfria a mistura de ar e vapor e faz com que quase todo o vapor se condense.
O restante da mistura que vai para a bomba de ar está próximo da temperatura da água do spray.
Isso significa que a bomba de ar não pode remover tantos vapores condensáveis.
- Condensador Barométrico de Contracorrente.
Os condensadores barométricos de contracorrente são usados quando não há água suficiente ou quando há muitos não condensáveis e uma bomba de vácuo separada é necessária.
As condições na área também podem exigir uma entrada de vapor lateral.
Componentes de um condensador barométrico
Um condensador barométrico tem um corpo e um bocal de água que se aparafusa no corpo.
O bocal de água pode pulverizar ou ejetar água.
A água entra por duas portas e sai por uma saída, enquanto o vapor entra por uma terceira porta e sai por uma saída diferente.
Perna Barométrica
Uma perna barométrica é um dreno de condensado feito de um tubo de perna entre o pré-condensador e o poço quente.
Condensadores de contato direto, também chamados de pré-condensadores, são frequentemente chamados de condensadores barométricos porque o condensado geralmente drena através de uma perna barométrica.
Os pré-condensadores podem recuperar hidrocarbonetos ou água valiosos, os quais são frequentemente usados nas próximas etapas do processamento de petróleo e gás.
Eles também podem possibilitar a fabricação de bombas de vácuo menores, o que economizaria dinheiro e energia.
Revolucione seu resfriamento industrial com condensador barométrico
Ainda difícil de entender? Deixe-me mudar um pouco o ponto de vista:
Você está cansado de usar tecnologia velha e ineficiente para tentar resfriar seus processos industriais? Você quer uma solução fácil de usar e que funcione muito bem?
Bem, você está com sorte, porque hoje vamos falar sobre uma nova invenção revolucionária que está mudando o jogo quando se trata de refrigeração industrial: o condensador barométrico.
Sim, isso mesmo, esqueça todos aqueles sofisticados sistemas de resfriamento de alta tecnologia que precisam de muita manutenção e são difíceis de configurar.
Tudo o que você precisa é de um tubo longo e vertical e da boa e velha pressão atmosférica para fazer o trabalho.
Quando você tem um condensador barométrico, quem precisa de tecnologia complicada?
Ok, isso foi apenas uma piada feita para parecer um anúncio de TV.
Agora vamos voltar para a explicação.
Princípios Operacionais do Condensador Barométrico
Um condensador barométrico é um condensador de contato que usa um longo tubo vertical no qual o condensado e o líquido de resfriamento fluem.
A pressão na extremidade inferior do tubo força o condensado e o líquido refrigerante para fora do tubo.
Esta seção discutirá os princípios operacionais de um condensador barométrico com mais detalhes.
Pressão Diferencial e Pressão Estática
A pressão na parte inferior do tubo vertical força o condensado e o líquido de resfriamento para fora do condensador barométrico.
Isso ocorre porque a pressão estática do condensado é mais forte do que qualquer diferença de pressão.
O tubo entre o condensador e o tanque receptor é chamado de "perna barométrica" e precisa ser construído corretamente ou prejudicará o desempenho.
Altura do tubo de escape e drenagem
O tubo de escape da perna barométrica deve ser pelo menos alto o suficiente para que o sistema possa puxar um vácuo puro e a água e o condensado possam drenar livremente.
Como o condensado é drenado por gravidade, ele precisa ser alto o suficiente para garantir que não entre em áreas com alta pressão.
Portanto, é importante acertar a altura do tubo de escape para garantir que ele drene bem e não perca desempenho.
Vantagens e Desvantagens do Condensador Barométrico
Os condensadores barométricos são um tipo de condensador de vapor que usa a gravidade em vez de uma bomba para enviar água de injeção para fora de um tubo de escape.
Nesta seção, falaremos sobre os prós e contras do uso de um condensador barométrico.
Vantagens
- Imunidade contra inundação: os condensadores barométricos não podem inundar se estiverem preparados ou se o líquido entrar neles.
- Linhas de vapor de exaustão mais curtas: os condensadores barométricos permitem linhas de vapor de exaustão mais curtas, o que diminui os custos iniciais e reduz a chance de vazamento.
- Baixa manutenção: Não há partes móveis, portanto a manutenção é fácil e o condensador não ocupa muito espaço.
Desvantagens
- Faixa de temperatura operacional: O condensador barométrico de contracorrente pode trabalhar com diferenças de 3 a 5°F entre a temperatura da água residual e a temperatura do ponto de orvalho do vapor. Isso significa que pode não funcionar tão bem quanto outros condensadores de vapor.
- Reutilização do condensado: Como a água de resfriamento e o condensado são despejados no mesmo fluxo, o condensado não pode ser usado novamente.
Comparação com outros condensadores de vapor
- Condensadores a jato: os condensadores a jato são fáceis de construir, não custam muito para instalar ou manter e ocupam menos espaço do que os condensadores de superfície.
No entanto, eles não são adequados para plantas de alta capacidade, desperdiçam mais condensado do que outros tipos de condensadores de vapor e requerem alta potência para sua bomba de ar.
- Condensadores de superfície: os custos iniciais dos condensadores de superfície são mais altos do que para outros tipos de condensadores de vapor, mas eles custam menos para manter.
Eles produzem água condensada livre de impurezas e que pode ser reposta no sistema.
Mesmo a água que não é muito boa para resfriar pode ser usada porque não se mistura com a água condensada.
Eles funcionam bem para plantas grandes e ajudam as plantas a trabalhar com mais eficiência.
Tipos de Condensador Barométrico
Condensadores de contrafluxo e fluxo paralelo
Existem dois tipos principais de condensadores barométricos: contra fluxo e fluxo paralelo.
Os condensadores de fluxo contrário são construídos de modo que os vapores e o fluido de condensação fluam em direções opostas, enquanto os condensadores de fluxo paralelo são construídos de modo que os vapores e o fluido de condensação fluam na mesma direção.
Condensadores de contato direto (pré-)
Condensadores de contato direto, também chamados de pré-condensadores, são freqüentemente chamados de condensadores barométricos porque o condensado geralmente drena através de uma perna barométrica.
Um tubo de perna entre o pré-condensador e o hotwell forma uma perna barométrica, que é um dreno de condensado.
O condensado escoa por gravidade através da perna e para o hotwell, onde é coletado.
Schutte & Condensadores Barométricos Koerting
Schutte & A Koerting fabrica condensadores barométricos multijato que não precisam de uma bomba de ar extra ou pré-resfriador.
Isso os torna perfeitos para situações em que a carga é sempre a mesma.
Eles também fabricam condensadores barométricos de contracorrente, que não se movem e não precisam de muita manutenção.
Esses tipos de condensadores barométricos são usados onde o suprimento de água é limitado ou uma quantidade excessiva de não condensáveis requer o uso de uma bomba de vácuo separada.
Fatores que afetam o desempenho do condensador barométrico
No processamento downstream de petróleo e gás, por exemplo, os condensadores barométricos são usados para resfriar os vapores que chegam e torná-los menos quentes para que possam condensar.
Para aproveitá-los ao máximo, você deve pensar em várias coisas, como:
- A temperatura, a vazão e o aumento da temperatura da água de resfriamento:
A temperatura e a taxa de fluxo da água de resfriamento têm um efeito direto sobre o funcionamento de um condensador barométrico.
Uma vazão maior de água de resfriamento pode aumentar a taxa de transferência de calor, o que, por sua vez, faz com que o condensador funcione melhor.
- Carga não condensável e condensável:
Quando gases não condensáveis, como o ar, estão no condensador, eles podem torná-lo menos eficaz, reduzindo a área onde o calor pode ser transferido.
Da mesma forma, uma alta concentração de gases condensáveis, como vapor, também pode prejudicar o funcionamento do condensador.
- Sujeira:
Quando os depósitos se acumulam nas superfícies de transferência de calor do condensador, a área efetiva de transferência de calor fica menor.
Isso torna o condensador menos eficaz.
A incrustação pode ocorrer devido à descamação, corrosão ou crescimento de organismos.
- Qualidade do vapor:
A eficiência do condensador pode ser afetada pela qualidade do vapor que entra nele.
Se o vapor não for bom, como se estiver úmido, pode diminuir a taxa de transferência de calor e tornar o condensador menos eficaz.
- Suprimento de água de resfriamento e queda de pressão:
O funcionamento do condensador pode ser afetado pela quantidade de água de resfriamento disponível e quanta pressão ele tem.
Se não houver água de resfriamento suficiente ou se a pressão cair muito, isso pode diminuir a taxa de transferência de calor e tornar o condensador menos eficaz.
Em locais frios, a água de drenagem de recirculação do condensador pode congelar e danificar a máquina.
A proteção contra congelamento pode ser fornecida colocando elementos de aquecimento de água em cada condensador.
- Tratamento de água:
Ao tratar a água, a quantidade de sólidos dissolvidos e outros produtos químicos na água de resfriamento pode ser reduzida.
Isso pode diminuir a taxa na qual a água é retirada do condensador.
- Condensadores que resfriam com ar:
Em climas frios, condensadores resfriados a ar podem ser usados para evitar que a água drenada congele.
- Pressão do condensador:
O funcionamento do condensador pode ser afetado pela quantidade de pressão nele.
Quando a pressão é baixa, o ponto de ebulição da água no condensador pode diminuir, o que torna o condensador menos eficaz.
- Equipamento desgastado:
Para que o condensador funcione melhor, as peças corroídas ou desgastadas devem ser substituídas.
Considerações de projeto
O condensador barométrico funciona melhor quando a perna barométrica, que é basicamente um dreno de condensado, é feita de uma determinada maneira.
O tubo de escape da perna barométrica deve estar reto para cima e para baixo, sem curvas para o lado, para que a condensação possa drenar adequadamente.
Quando as bolhas ficam presas em tubos de escape, poços quentes ou armadilhas de flutuação, elas podem causar muitos danos ao equipamento, como rasgar as pás da turbina.
Para garantir que o líquido flua bem, as mudanças de direção na perna barométrica devem ter pelo menos cinco diâmetros de tubo, ou quatro pés, de distância.
O Condensador Barométrico Multi-Spray funciona bem porque tem fluxo paralelo e nenhuma peça móvel na câmara de vácuo.
Isso significa que não precisa ser consertado com tanta frequência quanto equipamentos com partes móveis.
Seleção do condensador barométrico para uma aplicação específica
Para escolher o condensador barométrico certo para uma determinada aplicação, você precisa pensar em várias coisas.
Para escolher o melhor condensador, você precisa pensar no tipo de fluido ou gás que está sendo condensado, seu volume e temperatura, quão eficiente você deseja que seja e quanto espaço e dinheiro você tem.
Deve-se considerar cuidadosamente as necessidades específicas da aplicação e os requisitos de desempenho.
Considerações de temperatura
Ao escolher um condensador barométrico, você precisa pensar nas temperaturas de entrada e saída do fluido ou gás que está sendo condensado, bem como a temperatura da sala onde o condensador será colocado.
Esta informação será usada para descobrir quanta potência de resfriamento o condensador precisa.
Seleção de refrigerante para aplicações HVAC
Em sistemas HVAC, deve-se escolher o refrigerante que será utilizado.
Existem muitos tipos diferentes de refrigerantes, e a maioria deles tem nomes numéricos baseados nas designações de refrigerante da ASHRAE.
O desempenho do refrigerante é determinado principalmente por seu coeficiente de desempenho (COP), que é a razão entre a quantidade de calor retirada do espaço que está sendo resfriado e a quantidade de trabalho necessária para retirar esse calor.
Tubulação para Sistemas de Vácuo
Ao escolher um condensador barométrico, é importante escolher um com os tubos certos para sistemas de vácuo.
A pressão barométrica no local de instalação e a queda de pressão esperada no condensador devem ser usadas para calcular a altura da perna barométrica.
O tubo entre o condensador e o tanque receptor é chamado de "perna barométrica" e deve ser alto o suficiente para evitar que a condensação entre na bomba de vácuo ou no compressor.
Se as pernas barométricas não estiverem corretas, o condensador também não funcionará.
Análise numérica
O condensador barométrico correto pode ser escolhido com a ajuda da análise numérica.
A modelagem por computador pode ajudar a tornar o condensador o mais eficiente e eficaz possível.
Também pode ser usado para simular diferentes condições de trabalho e ver como diferentes parâmetros de projeto afetam o sistema.
Consultoria com um Engenheiro Qualificado
No geral, escolher o condensador barométrico certo para uma determinada aplicação requer uma reflexão cuidadosa sobre uma série de coisas, como temperatura, volume de fluido ou gás, eficiência e limitações de espaço e orçamento.
Conversar com um engenheiro qualificado ou fabricante de condensadores pode ajudar a garantir que o condensador certo seja escolhido para o trabalho.
Aplicações do Condensador Barométrico na Indústria
Os condensadores barométricos são usados em muitos setores diferentes porque são uma maneira econômica de se livrar do ar, do vapor de exaustão e de outros vapores do equipamento de vácuo.
Vejamos alguns dos campos onde os condensadores barométricos são frequentemente usados.
Indústria alimentícia
Os condensadores barométricos são usados para processar óleo, leite e outros alimentos na indústria alimentícia.
São muito importantes para eliminar os gases indesejados que podem prejudicar a qualidade dos alimentos.
Indústria de refino de açúcar
Há quase 100 anos, os condensadores barométricos são usados para processar o açúcar.
Eles são usados para eliminar o ar e outros gases em panelas a vácuo, o que ajuda a ferver o açúcar.
Usinas e Destilarias de Álcool
Nas usinas e destilarias de álcool, são utilizados condensadores barométricos para retirar o ar e outros gases do processo de destilação.
Isso garante que o álcool produzido seja limpo e de boa qualidade.
Fábricas de Celulose e Papel
Condensadores barométricos são usados na indústria de celulose e papel para retirar o ar e outros gases dos sistemas de vácuo usados para desidratar a celulose.
Refinarias de Petróleo
Nas refinarias de petróleo, o ar e outros gases são retirados dos sistemas de destilação a vácuo com a ajuda de condensadores barométricos.
Isso garante que o óleo produzido seja de alta qualidade e limpo.
Plantas de Manufatura de Sal
Nas fábricas que produzem sal, os condensadores barométricos são usados para eliminar o ar e outros gases dos sistemas de vácuo que evaporam a salmoura.
Fábricas de produtos químicos
Diferentes tipos de plantas químicas também usam condensadores barométricos.
Eles são usados para eliminar gases que não pertencem a sistemas de vácuo que são usados em diferentes processos químicos.
Pernas Barométricas e Sistemas Ejetores
Os condensadores barométricos não funcionam sem as pernas barométricas.
Eles são feitos para evitar que o condensador fique inundado.
O tipo de condensado que está sendo retirado deve ser usado para decidir a altura da perna barométrica.
Por exemplo, um cálculo barométrico da altura da perna é necessário para garantir que uma suposição errada não faça com que uma planta funcione mal.
Condensadores barométricos também podem ser usados como parte de um sistema ejetor para melhorar o rendimento do gasóleo de vácuo pesado (HVGO) da unidade de vácuo bruto.
O condensador esfria e condensa os vapores que entram, o que faz com que o sistema ejetor funcione melhor.
Resumindo, os condensadores barométricos são usados em muitas indústrias diferentes porque são uma maneira econômica de se livrar do ar, do vapor de exaustão e de outros vapores do equipamento de vácuo.
Eles são uma parte importante da indústria alimentícia, refino de açúcar, usinas e destilarias de álcool, fábricas de celulose e papel, refinarias de petróleo, fábricas de sal e muitos outros tipos de fábricas químicas.
O objetivo das pernas barométricas é evitar que o condensador alague e elas devem ter a altura certa para funcionar bem.
Comparação de eficiência e custo com outros tipos de condensadores
Condensadores barométricos são condensadores de contato direto usados em muitas indústrias para remover ar, vapor de exaustão e outros vapores de equipamentos de vácuo.
Eles não têm nenhuma peça móvel na câmara de vácuo, o que reduz o tempo de inatividade que acompanha o equipamento.
Existem diferentes tipos de condensadores barométricos, como condensadores barométricos multijato, condensadores barométricos tipo spray multijato, condensadores barométricos multijato e condensadores barométricos de contracorrente.
Quando se trata de quão bem eles funcionam e quanto custam, não há um vencedor claro entre os diferentes tipos de condensadores.
Dependendo da situação, cada tipo de condensador deve ser utilizado da forma correta.
Condensadores Resfriados a Ar
Os condensadores refrigerados a ar são mais fáceis de construir do que os refrigerados a água, mas não transferem o calor tão rapidamente porque o ar tem um coeficiente de troca mais baixo que a água.
Na maioria das vezes, esses tipos de condensadores são usados em locais onde a água é difícil de obter ou onde as pessoas querem economizar água.
Os sistemas refrigerados a ar, por outro lado, consomem muita energia, fazem muito barulho e ocupam muito espaço.
Condensadores Resfriados a Água
Os sistemas refrigerados a água transferem calor mais rapidamente do que os sistemas refrigerados a ar, mas são mais difíceis de projetar porque é preciso pensar em como controlar o fluxo de água e impedir a corrosão.
Os condensadores refrigerados a água são frequentemente usados em grandes ambientes industriais porque funcionam bem e podem resfriar muito calor.
Mas eles precisam de um suprimento constante de água de resfriamento e da maneira certa de tratar a água para evitar que fiquem sujos, escamados e enferrujados.
Em conclusão, os condensadores barométricos são uma maneira rápida e barata de se livrar do ar, do vapor de exaustão e de outros vapores do equipamento a vácuo.
Quando se trata de escolher um tipo de condensador, não há uma resposta única para todos.
Em vez disso, cada tipo deve ser escolhido com base nas necessidades específicas do aplicativo.
As coisas a se pensar são a disponibilidade de água de resfriamento, sua eficiência, custo, pegada, uso de energia, nível de ruído e conservação de água.
Conversar com um engenheiro qualificado ou fabricante de condensadores pode ajudar a garantir que o condensador certo seja escolhido para o trabalho.
Materiais usados para a construção do condensador barométrico
Condensadores barométricos são usados para limpar equipamentos de vácuo de ar e outros vapores.
Possuem duas partes principais: o corpo da casca e o(s) dispositivo(s) de pulverização.
Os condensadores barométricos são feitos de várias coisas diferentes, como:
- Ferro fundido.
- Aço carbono.
- Plástico com fibra de vidro dentro.
- Tem g.
- Grafite.
- Todas as ligas soldáveis.
Seleção de materiais
A escolha do material para um condensador barométrico depende de vários fatores, como o tipo de refrigerante usado na refrigeração ou a disponibilidade de água.
Os condensadores de contato geralmente são feitos de aço carbono, enquanto os trocadores de calor geralmente são feitos de cobre, latão, alumínio ou aço inoxidável.
Algumas das coisas que afetam a escolha do material são a quantidade de não condensáveis e a quantidade de água disponível.
Se houver muita água barata disponível, um condensador barométrico é a melhor escolha porque tem o design mais simples e não requer nenhum equipamento extra.
Quando a água de resfriamento é áspera ou há chance de corrosão, plástico reforçado com fibra de vidro e outros materiais que não enferrujam podem ser usados.
Conclusão
Concluindo, o condensador barométrico é uma incrível peça de engenharia que mudou a forma como fazemos as coisas no mundo industrial.
Usando o poder da pressão atmosférica, podemos criar um sistema de resfriamento muito eficaz e eficiente que pode ser alterado para atender a uma ampla gama de usos.
À medida que continuamos ultrapassando os limites do que é possível, fica claro que o condensador barométrico desempenhará um papel cada vez mais importante em nossos esforços para construir um futuro mais sustentável, eficiente e inovador.
Então, vamos todos aprender com essa incrível tecnologia e continuar nos esforçando para atingir novos níveis de excelência em engenharia, movidos pelo desejo de aprender e fazer do mundo um lugar melhor para todos.
Links e referências
Sistemas de vácuo a jato de vapor:
https://www.s-k.com/steam-jet-vacuum/barometric-condensers.cfm
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