Toda linha de vapor forma condensado. Não é falha de projeto, é termodinâmica. O vapor perde calor ao longo do transporte, parte dele volta ao estado líquido, e essa água precisa sair do sistema antes de causar dano. Quem faz esse trabalho de forma contínua e automática é o purgador de condensado, que a literatura em inglês chama de steam trap, literalmente uma armadilha de vapor.

O condensado dentro da linha não é inofensivo. O vapor úmido, com gotículas em suspensão, causa erosão acelerada em válvulas, em paletas de turbina e em tubos de trocador de calor, além de reduzir a eficiência da troca térmica. E o acúmulo de água em pontos baixos prepara o terreno para golpes de condensado, que são eventos violentos. Por isso o purgador é indispensável em trocadores, reatores, equipamentos de processo, derivações em pontos baixos e finais de linha.

Há um alerta de projeto que aparece antes mesmo de escolher o purgador: o trocador de calor a vapor precisa ter a conexão de saída em posição baixa o suficiente para ser drenável. Em trocador a placas as conexões podem ser montadas em várias posições, e é comum alguém inverter entrada e saída na especificação. Quando isso acontece, o vapor que fica dentro condensa após o desligamento, e na partida seguinte o vapor quente encontra líquido frio. O choque térmico gera variação brusca de pressão e o resultado pode ser um colapso catastrófico do equipamento.

O purgador mecânico, ou de densidade, usa a diferença de densidade entre vapor e condensado. O funcionamento é intuitivo: o condensado entra e acumula, a boia flutua e abre a passagem em posição baixa, o líquido sai, a boia desce e fecha de novo. O equipamento vive nessa alternância, descarregando água e segurando vapor.

O purgador termostático opera pela diferença de temperatura. Aqui vale revisar dois conceitos. Vapor saturado é o vapor que está exatamente na temperatura de vaporização correspondente à pressão do sistema, e qualquer perda de energia faz parte dele voltar a líquido. Condensado subresfriado é o líquido abaixo da temperatura de vaporização daquela pressão, e subresfriado não significa frio: água a 190 graus Celsius num sistema que vaporiza a 200 graus é líquido subresfriado. No bimetálico, dois metais com dilatações diferentes abrem e fecham a passagem conforme a temperatura.

O purgador termodinâmico aproveita a diferença de energia cinética entre o vapor em alta velocidade, na fase gasosa, e o condensado, mais lento, na fase líquida. Existem basicamente dois tipos, de disco e de pistão.

A escolha entre as famílias considera a pressão de operação, a carga de condensado esperada naquele ponto, a posição na rede e a tolerância à perda de vapor. Cada nível hierárquico da rede de vapor tem o seu próprio sistema de purga, drenagem e válvulas de segurança dimensionadas para a pressão local. Em campo o diagnóstico costuma revelar purgador de tipo errado, purgador prendendo condensado ou purgador deixando vapor vivo escapar, e qualquer uma das três custa energia ou custa equipamento.

Além da água, o circuito carrega gases dissolvidos que não condensam, oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono, que se separam com o aquecimento e acumulam nos pontos altos. Eles bloqueiam a passagem do condensado, reduzem a transferência de calor e aceleram a corrosão, com destaque para o CO2, que em contato com a água forma ácido carbônico. A solução é a ventosa para gases não condensáveis nos pontos altos. Na pós, isso faz parte do método Visão Integrada de Planta. Conheça em engenhariaecia.com/pos.