Como escolho a pressão do vapor industrial?

Para escolher a pressão de vapor industrial correta, comece com o pressão e temperatura exigidas pelo processo que consome vapor, em seguida, avalie as perdas de pressão entre a caldeira ou coletor de vapor e o ponto de uso.

Uma sequência de seleção prática é:

Requisito do processo → Temperatura do vapor necessária → Requisito de pressão do equipamento → Perda de pressão de distribuição → Requisitos de controle/PRV → Pressão operacional da caldeira → Pressão de projeto da caldeira

A pressão de vapor correta não é, portanto, simplesmente a pressão mais alta que uma caldeira pode produzir.

Deve ser a pressão que permite que todo o sistema de vapor forneça as condições de vapor necessárias de forma confiável e segura sob cargas operacionais normais e de pico..

1. Comece com o requisito de pressão do processo

A primeira pergunta deveria ser:

Qual pressão é necessária no equipamento consumidor de vapor?

Diferentes processos industriais têm requisitos diferentes.

O vapor pode ser usado para:

• aquecimento de processo;
• trocadores de calor;
• embarcações encamisadas;
• esterilização;
• secagem;
• processamento têxtil;
• produção de alimentos;
• processamento químico;
• ou outras aplicações industriais.

A pressão necessária deve, idealmente, vir do projeto do processo ou dos requisitos operacionais do fabricante do equipamento.

Não selecione uma pressão de caldeira mais alta simplesmente porque parece fornecer mais capacidade ou flexibilidade.

2. A pressão da caldeira não é igual à pressão do processo

A pressão na saída da caldeira pode ser superior à pressão disponível no equipamento consumidor de vapor final.

A pressão pode ser perdida através do sistema de distribuição de vapor, Incluindo:

• tubulação;
• acessórios;
• válvulas;
• separadores;
• filtros;
• medidores de vazão;
• válvulas de controle;
• válvulas redutoras de pressão;
• e equipamentos de processo.

Longas distâncias de distribuição e alto fluxo de vapor também podem influenciar a perda de pressão.

Portanto:

Pressão necessária da caldeira/coletor = Pressão necessária do processo + Requisitos calculados de pressão do sistema

A pressão adicional deve ser baseada em uma avaliação de engenharia do sistema real, em vez de uma porcentagem arbitrária ou regra prática universal.

3. Considere o usuário Steam mais crítico

Se uma planta tiver vários processos que consomem vapor, identificar o usuário com a combinação mais exigente de:

• pressão necessária;
• fluxo de vapor necessário;
• distância de distribuição;
• requisito de válvula de controle;
• e perfil operacional.

A caldeira e o sistema de distribuição principal devem ser capazes de suportar cargas críticas durante condições operacionais realistas.

Isto é especialmente importante quando várias linhas de produção operam simultaneamente.

4. Como a pressão do vapor afeta a temperatura de saturação?

Para vapor saturado, pressão e temperatura de saturação estão diretamente relacionadas.

À medida que a pressão do vapor saturado aumenta, sua temperatura de saturação também aumenta.

Isso significa que a temperatura necessária do processo pode ser um ponto de partida importante na escolha da pressão do vapor..

No entanto, não selecione a pressão apenas pela temperatura.

O designer do processo também deve avaliar:

• requisitos de transferência de calor;
• comportamento de controle;
• classificações de equipamentos;
• área de transferência de calor disponível;
• manuseio de condensado;
• e estabilidade do processo.

Se o processo exigir uma temperatura de aquecimento específica, a condição de vapor necessária deve ser determinada antes que a pressão final da caldeira seja selecionada.

5. Devo usar pressão manométrica ou pressão absoluta?

Sempre especifique qual referência de pressão está sendo usada.

As especificações de caldeiras industriais geralmente usam unidades de pressão manométrica, como:

• bar(g);
• MPa(g);
• ou psig.

Cálculos termodinâmicos e dados de propriedades do vapor podem usar pressão absoluta.

A pressão manométrica e a pressão absoluta não são iguais.

Pressão Absoluta = Pressão Manométrica + Pressão Atmosférica Local

Ao usar mesas de vapor, software de engenharia ou planilhas de fornecedores, confirme se o valor da pressão é manométrico ou absoluto.

Confundir os dois pode levar a cálculos incorretos de temperatura do vapor e termodinâmica.

6. A pressão da caldeira deve ser superior à pressão do processo?

Muitas vezes, a caldeira ou coletor principal de vapor deve operar acima da pressão necessária no processo final porque o sistema de distribuição e controle introduz perdas de pressão.

Mas a diferença exata deve ser calculada para o projeto.

Os engenheiros devem considerar:

• diâmetro do tubo;
• fluxo de vapor;
• comprimento do tubo;
• acessórios;
• válvulas;
• válvulas de controle;
• acordo de distribuição;
• cargas simultâneas;
• e pressão aceitável no ponto de uso.

Não basta adicionar uma margem de pressão fixa a cada projeto.

7. E se minha fábrica usar várias pressões de vapor diferentes?

Uma planta pode conter vários níveis de pressão de vapor.

Por exemplo, um processo pode exigir uma condição de vapor diferente de outro.

Dependendo do projeto de engenharia, o sistema pode usar:

• um coletor de vapor principal;
• níveis de pressão separados;
• válvulas redutoras de pressão (PRVs);
• ou equipamento dedicado de geração de vapor.

O arranjo correto depende da demanda real de vapor e dos requisitos do processo.

Gerar vapor a pressões desnecessariamente altas e reduzi-lo em todos os lugares não é automaticamente a solução mais eficiente.

O sistema completo deve ser avaliado em vez de selecionar a pressão da caldeira isoladamente.

8. Maior pressão de vapor significa uma caldeira melhor?

Não.

Pressão mais alta não é automaticamente melhor.

Operar a uma pressão superior à exigida pelo processo pode influenciar:

• requisitos de projeto de caldeira;
• classificações de tubulação e válvula;
• requisitos de segurança;
• perdas no sistema de vapor;
• requisitos de redução de pressão;
• e custo do equipamento.

Por outro lado, uma pressão muito baixa pode impedir que o vapor chegue ao processo nas condições exigidas durante períodos de alta carga.

O objetivo é portanto:

Não a pressão mais alta, mas a pressão apropriada para o processo e sistema de distribuição.

9. A redução da pressão do vapor pode economizar energia?

Em alguns sistemas de vapor existentes, reduzir a pressão operacional excessiva pode reduzir certas perdas.

No entanto, a pressão não deve ser reduzida sem avaliar o sistema de vapor completo.

Os EUA. A orientação do Departamento de Energia sobre a redução da pressão do vapor recomenda a avaliação de fatores como:

• cargas médias e de pico de vapor;
• capacidade da caldeira;
• tubulação;
• cargas críticas de vapor;
• isolamento;
• e condição do purgador de vapor.

Reduzir demais a pressão pode afetar negativamente o desempenho do processo e a distribuição do vapor.

A otimização da pressão requer, portanto, uma avaliação de engenharia em vez de simplesmente alterar o ponto de ajuste da pressão da caldeira..

10. O tipo de caldeira afeta a seleção de pressão?

A pressão é um fator na seleção de um caldeira a vapor industrial, mas o tipo de caldeira deve seguir todos os requisitos do processo.

A seleção também pode depender:

• capacidade de vapor;
• pressão necessária;
• variação de carga;
• temperatura de vapor necessária;
• combustível;
• qualidade da água;
• espaço de instalação;
• perfil operacional;
• e códigos aplicáveis.

Caldeiras flamotubulares e aquatubulares têm diferentes características de construção e aplicação, portanto, a configuração da caldeira deve ser avaliada após a definição da capacidade e das condições de vapor.

11. Qual é a diferença entre pressão operacional e pressão de projeto?

Estes termos não devem ser tratados como intercambiáveis.

Pressão operacional refere-se à pressão na qual a caldeira ou sistema de vapor deve operar durante o serviço normal.

Pressão de projeto é um parâmetro de engenharia usado no projeto e classificação de equipamentos que contêm pressão.

A relação entre as condições de operação, pressão de projeto, pressão permitida e proteção contra sobrepressão devem seguir o código de engenharia aplicável, projeto de equipamento e requisitos regulatórios locais.

Não selecione a pressão de projeto da caldeira aplicando uma porcentagem arbitrária à pressão operacional.

Para projetos de exportação, o código de equipamento de pressão aplicável e os requisitos do mercado de destino devem ser confirmados antes da fabricação.

12. Que informações devo fornecer ao fabricante de caldeiras sobre a pressão do vapor?

Para precisão seleção de caldeira, fornecer:

1. capacidade de vapor necessária;
2. mínimo, demanda de vapor normal e de pico;
3. pressão necessária no processo;
4. temperatura de vapor necessária;
5. necessidade de vapor saturado ou superaquecido;
6. distância da caldeira aos principais usuários de vapor;
7. informações de tubulação conhecidas;
8. cargas de vapor simultâneas;
9. combustível;
10. horário de funcionamento;
11. país de instalação;
12. e códigos ou certificação exigidos.

Em vez de solicitar:

“Por favor, cite uma caldeira de 10 bar.”

fornecer:

“Esta é a pressão de processo necessária, demanda de vapor e condição operacional. Por favor, avalie a pressão apropriada da caldeira e do sistema de vapor.”

Isso dá à equipe de engenharia uma base muito melhor para seleção.

Resposta rápida

Como escolho a pressão de vapor industrial?

Comece com a pressão e a temperatura necessárias no processo que consome vapor. Em seguida, avalie as perdas de pressão através da tubulação, válvulas e equipamentos de controle entre a caldeira e o ponto de uso mais exigente.

Resumidamente:

Pressão do Processo → Perdas de Distribuição → Requisitos de Controle → Pressão Operacional da Caldeira → Verificação de Projeto/Código

Não escolha a pressão do vapor industrial apenas a partir de uma tabela de pressão genérica ou selecionando a classificação de caldeira mais alta disponível.

A pressão final deve ser verificada em relação ao processo real, sistema de distribuição de vapor, projeto da caldeira e requisitos de segurança aplicáveis.