Introdução
Vasos de pressão são utilizados em diversas aplicações e são classificados em dois grupos principais: não aquecidos e aquecidos. Vasos de pressão não aquecidos não são expostos a qualquer forma de combustão, como cilindros de mergulho e cilindros de armazenamento de gás. Já os vasos de pressão aquecidos são expostos a combustão, como caldeiras de tubo de fogo e caldeiras de tubo de água.
O modelo 3D da saVRee representa um vaso de pressão não aquecido, projetado para uso em um sistema de ar comprimido. Neste artigo, consideraremos um vaso de pressão utilizado em um sistema de ar comprimido de 6-8 bar(g).
Por que precisamos de vasos de pressão?
Vasos de pressão armazenam energia de forma semelhante a uma bateria. Existem várias razões para armazenar energia em vasos de pressão.
Flutuações de Pressão do Sistema
As demandas sobre o sistema podem variar, e os vasos de pressão permitem atender a essas demandas sem interrupções no serviço. Por exemplo, se muitas pessoas em uma fábrica utilizarem ferramentas pneumáticas simultaneamente, a demanda sobre o sistema de ar comprimido aumentará rapidamente. Sem um vaso de pressão, a pressão no sistema cairia rapidamente, causando possíveis interrupções em outras áreas.
Troca de Calor
O ar comprimido liberado de um compressor é quente. Armazenar o ar comprimido em um vaso de pressão permite a transferência de parte desse calor para o ambiente. A redução do calor resulta em uma diminuição da pressão, aumentando a eficiência geral do sistema.
Amortecimento
Compressores ligando e desligando causam flutuações de pressão, mas um vaso de pressão amortece esses pulsos, fornecendo uma pressão constante e estável, ideal para os consumidores finais.
Carregamento e Descarregamento de Compressores
Qualquer flutuação de pressão no sistema de ar comprimido precisa ser gerenciada pelos compressores. Se a pressão estiver muito baixa, um compressor iniciará para aumentar a pressão até receber um sinal para parar. Um sistema pequeno sem vaso de pressão exigiria que o compressor ligasse e desligasse frequentemente, conhecido como ciclo curto, o que não é benéfico para o compressor.
Remoção de Umidade
Embora a maioria dos sistemas modernos utilize secadores para remover a umidade após a compressão, algum transporte de umidade ainda pode ocorrer. O resfriamento dentro do vaso de pressão ajuda na formação de condensação, que pode ser facilmente removida do sistema usando o dreno de condensado.
Construção
O vaso de pressão representado pelo modelo 3D é relativamente padrão; a carcaça é cilíndrica, enquanto as extremidades (‘tampas’) são arredondadas. Uma forma arredondada sem cantos agudos garante que a pressão seja distribuída uniformemente. Qualquer canto ou borda afiada na construção é considerado um ‘concentrador de tensão’ e deve ser evitado, pois enfraquece a resistência estrutural do vaso. Se o vaso não for fabricado a partir de uma única chapa de metal, ele é geralmente soldado, embora vasos mais antigos fossem frequentemente rebitados.
O vaso é geralmente construído de aço. O exterior é coberto com primer ou tinta, enquanto o interior é frequentemente de aço nu. Alguns vasos têm interiores revestidos com epóxi ou resina para aumentar a resistência à corrosão. Vasos de aço inoxidável são incomuns, mas às vezes usados em indústrias que exigem maior pureza do ar, como as indústrias médica e de semicondutores.
Acessórios
Vários tubos de tamanhos variados estão conectados ao vaso de pressão. Os dois grandes tubos mostrados neste vaso são para a entrada e saída de ar comprimido. Os tubos menores são para a fixação dos diversos acessórios necessários para operar o vaso de forma eficiente e segura. Alguns acessórios comuns são listados abaixo.
Manômetro Local
Um manômetro montado diretamente no vaso fornece ao pessoal uma indicação visual local da pressão. Os manômetros geralmente podem ser isolados do tanque usando uma válvula, permitindo a substituição sem a necessidade de drenar a pressão de todo o vaso. O manômetro do tipo bourdon é o mais comum atualmente. Manômetros em sistemas de alta pressão devem ter vidro à prova de estilhaçamento como padrão.
Interruptores de Pressão Diferencial
Esses interruptores controlam os sinais de início (corte) e parada (corte) para o compressor; são comumente chamados de interruptores ‘delta P’. Interruptores delta P também são usados para configurar pontos de alarme em pressões específicas, por exemplo, alta pressão do vaso aciona o interruptor delta P e ativa um alarme visual e audível.
Válvula de Alívio de Segurança (SRV)
Válvulas de alívio de segurança carregadas por mola (SRVs) são padrão em quase todos os vasos de pressão acima de um determinado tamanho e pressão. É recomendável montar a SRV diretamente no vaso sem qualquer meio de isolamento (válvula) entre a SRV e o vaso.
Válvula de Alívio de Segurança
No passado, SRVs contrapesadas e SRVs carregadas por mola eram usadas, mas as SRVs contrapesadas caíram em desuso por serem menos confiáveis do que o tipo carregado por mola.
A tensão da mola da SRV é calculada para manter a válvula fechada, a menos que uma pressão específica dentro do vaso seja atingida, momento em que a mola se comprimirá e a válvula se abrirá.
Válvula de Dreno de Condensado
O ponto mais baixo dentro do vaso é equipado com um dreno para remover o condensado. É importante remover o condensado para evitar a corrosão do interior do vaso. Secadores removem a umidade do ar comprimido antes de entrar no vaso, mas os drenos de condensado ainda devem ser instalados e operados para garantir que o secador esteja funcionando corretamente. Existem dois métodos principais para drenar o condensado do vaso.
O primeiro é a válvula operada manualmente tradicional, que deve ser aberta em intervalos programados para drenar o condensado. Esta solução é a mais simples, mas depende do pessoal para realizar a tarefa, o que pode resultar em drenagem insuficiente.
O segundo é um dreno de condensado automático, que descarrega o condensado em intervalos programados por um período de tempo definido, por exemplo, uma vez ao dia por 30 segundos. Teoricamente, o dreno de condensado automático é a melhor opção, embora uma falha no dreno automático possa passar despercebida, permitindo o acúmulo de condensado até que a falha seja notada.
Plugue Fusível
Uma SRV protege o vaso de sobrepressão, enquanto um plugue fusível protege o vaso de superaquecimento. Um incêndio próximo ao vaso aumentaria a temperatura e a pressão interna. Para evitar uma explosão, a liga fusível dentro do plugue derreterá, liberando a pressão.
Portas de Inspeção
Portas de inspeção podem ser orifícios de visualização, orifícios de mão ou escotilhas. Elas permitem que o pessoal visualize o interior do vaso e realize uma avaliação de condição. Também é possível acessar o interior do vaso através da porta de inspeção para limpeza.
Manutenção e Testes
Os requisitos de manutenção e testes são geralmente ditados pela legislação local. Inspeções visuais externas e internas, exame da carcaça e das costuras de solda, e teste da SRV devem ser realizados em intervalos programados.
Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_vessel
https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/pressure-vessel