Um evaporador a duplo efeito, de tubos curtos verticais, com alimentação direta, condensador barométrico, ejetor a jato com dois estágios e controles manuais, opera em regime estável durante um certo tempo. Qual deve ser a causa provável de cada um dos efeitos seguintes e como será possível eliminá-lo - se eles forem observados sem haver qualquer modificação nos controles operacionais?
O consumo de vapor de água aumenta, mas a vazão da corrente de processo permanece imutável.
O consumo de vapor de água aumenta, mas a vazão da corrente de processo permanece imutável.
Passo 1
O enunciado trata de um evaporador de efeito duplo com tubos curtos verticais, condensador barométrico e ejetor a jato. Em regime estável, observa‐se que, sem alterar nenhum controle operacional, o consumo de vapor aumenta enquanto a vazão de alimentação de processo permanece constante. O conteúdo envolvido é transferência de calor em evaporadores e efeitos de incrustação (fouling) e de gases incondensáveis sobre a eficiência térmica.
Passo 2
Quando a vazão de alimentação não varia, o único modo de o consumo de vapor aumentar é diminuir a eficácia da troca térmica em um ou ambos os efeitos. Isso pode ocorrer por:
. Incrustação (fouling) na superfície dos tubos dos efeitos, que eleva a resistência térmica e reduz o coeficiente global de transferência de calor.
. Acúmulo de gases incondensáveis (ar, C
) no condensador barométrico ou nos ejetores, o que eleva a pressão de evaporação no segundo efeito e reduz o gradiente de temperatura entre vapor e solução.
Passo 3
Para distinguir as causas e eliminá-las:
. Verificar a queda de temperatura de calefação ou o aumento de
entre vapor de entrada e solução concentrada. Se for fouling, a diferença de temperatura no tubo tende a aumentar. Nesse caso:
Parar o evaporador e realizar limpeza química (CIP) ou lavagem ácida dos tubos.
Inspecionar visualmente e medir a rugosidade interna após limpeza para confirmar remediação.
. Medir a pressão de vácuo no condensador barométrico e checar a taxa de sangria de gases. Se a pressão estiver acima do normal (vácuo insuficiente), é sinal de incondensáveis. Nesse caso:
Purgar o condensador e as linhas dos ejetores até restabelecer o vácuo de projeto.
Verificar e corrigir eventuais vazamentos de ar nas conexões e selos.
Resposta
A causa mais provável é a redução da eficiência de troca térmica, por fouling nos tubos e/ou por acúmulo de gases incondensáveis no condensador. Para eliminar o problema, deve-se realizar limpeza química (CIP) ou lavagem ácida dos tubos para remover incrustações e purgar o condensador/barométrico (sangria de ar) para restabelecer o vácuo de projeto.