Perda de Vapor por Purgador ou Orifício (Napier)
Calcula a vazão de vapor saturado que escapa por um purgador travado aberto ou por um furo de vazamento, pela fórmula de Napier em escoamento crítico: ṁ = C_d · 0,5244 · A · P_abs, com a área do orifício em mm² e a pressão absoluta da linha em bar, resultado em kg/h. Acima de cerca de 1,9 bar absolutos o escoamento fica bloqueado (choked), e a partir daí a vazão passa a depender apenas da pressão a MONTANTE, não da contrapressão a jusante — é por isso que a perda cresce linearmente com a pressão da linha e com o quadrado do diâmetro do furo, e por isso que uma linha de alta pressão perde desproporcionalmente mais pelo mesmo defeito. A constante 0,5244 kg/(h·mm²·bar) é a conversão exata da forma imperial publicada, ṁ[lb/h] = 51,43 · A[pol²] · P[psia], e com C_d = 1 ela reproduz a vazão isentrópica bloqueada a menos de 1 %. Um furo de apenas 3 mm a 8 bar, com coeficiente de descarga 0,7, deixa escapar 20,8 kg/h — mais de 180 toneladas de vapor por ano de operação contínua, o argumento econômico central de qualquer programa de manutenção de purgadores. Informe o coeficiente de descarga, o diâmetro do orifício e a pressão absoluta da linha.
Resultado
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Perda de vapor por purgador travado aberto (Napier)
Toda planta a vapor perde por purgador travado aberto, e essa perda é silenciosa: o purgador continua descarregando, o processo não reclama e só a conta de combustível se mexe. Depois que a inspeção por ultrassom ou termografia marca um purgador como passante, alguém precisa converter está soprando vapor em quilos por hora para ordenar a fila de troca — um assento de 3 mm num coletor de 8 bar não tem a mesma urgência de um furo de 1,5 mm numa linha de 2 bar. Esta página faz essa conversão pela fórmula de Napier em escoamento crítico: informe o coeficiente de descarga, o diâmetro do orifício e a pressão absoluta da linha, e ela devolve a vazão perdida em kg/h.
A vazão bloqueada vale ṁ = C_d · 0,2472 · A · P_abs, com a área do furo A = π·d²/4 em mm², a pressão absoluta em bar e a saída em kg/h. A área entra linearmente, então a perda cresce com o quadrado do diâmetro; a pressão a montante também entra linearmente, então dobrar a pressão do coletor dobra a perda. Com os valores padrão da página — C_d = 0,8, furo de 3 mm e 8 bar absolutos — a área é 7,07 mm² e a saída marca 11,18 kg/h; em 8.760 h de operação contínua, 98 toneladas de vapor por ano. Reduza o furo para 1,5 mm e cai para 2,80 kg/h; suba o coletor para 16 bar e sobe para 22,37 kg/h.
A constante é empírica e vale para vapor saturado: ela reproduz as tabelas de perda publicadas por fabricantes de purgador — com C_d = 0,8 e orifício de 1/4 de polegada (6,35 mm) a 100 psig (7,9 bar absolutos) a página devolve 49,45 kg/h, ou 109 lb/h, dentro da faixa tabelada — e não a vazão isentrópica de um bocal ideal. Trate C_d como fator de forma do furo, de 0,8 a 0,9 na prática de campo. Abaixo de 1,9 bar absolutos o escoamento deixa de ser crítico e a página recusa a conta, já que aí a contrapressão passa a pesar. Um purgador defeituoso raramente sopra vapor seco: se ainda drena condensado, a perda real fica abaixo deste valor, que é um teto.
Perguntas frequentes
A pressão é absoluta ou manométrica?
Que coeficiente de descarga devo usar?
A ferramenta calcula o custo anual da perda?
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Consumo Específico de Vapor
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Volume do Reservatório de Ar Comprimido
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