Vaporizadores Atmosféricos

As unidades de tiragem natural baseiam-se na convecção livre do ar ambiente sobre perfis extrudidos de alumínio alhetado, sem ventiladores, sem alimentação elétrica e sem partes móveis. As unidades de tiragem forçada acrescentam ventiladores para aumentar o coeficiente de transferência de calor do lado do ar, pelo que a mesma potência é obtida numa área menor ou mantida a uma temperatura ambiente mais baixa. A tiragem natural adequa-se geralmente a serviço intermitente em locais com área disponível, enquanto a tiragem forçada se adequa a caudal contínuo elevado, área restrita ou climas frios. A seleção é analisada face ao caudal, à temperatura ambiente de projeto e ao ciclo de serviço.

O dimensionamento parte do caudal de gás exigido em Nm³/h, do meio (LIN, LOX, LAR, CO₂, GNL ou GPL), da pressão de entrada, da temperatura de saída exigida e da temperatura ambiente de projeto no local. O ciclo de serviço conta tanto como o caudal de ponta: durante o funcionamento contínuo forma-se gelo na superfície alhetada e a transferência de calor efetiva diminui, pelo que se aplica um fator de desclassificação ao valor nominal com superfície limpa. A humidade relativa, a exposição ao vento e o espaçamento entre unidades também afetam a potência atingível. Os vaporizadores são dimensionados a partir destes valores de projeto e não de um valor nominal de catálogo.

O princípio de transferência de calor é o mesmo, mas cada unidade é configurada para um meio definido. A pressão de projeto, a seleção de materiais, os requisitos de limpeza e os detalhes de ligação diferem entre serviços, e o serviço com oxigénio exige em particular limpeza para serviço com oxigénio e compatibilidade de materiais que não se aplicam às unidades de azoto ou de GPL. Quando um local movimenta vários meios, a disposição normal passa por unidades separadas e dedicadas.

A capacidade diminui à medida que a temperatura ambiente baixa, porque a potência depende da diferença de temperatura entre o ar e o fluido de processo. A geada e o gelo nas alhetas acrescentam resistência térmica e reduzem ainda mais o débito, e a humidade relativa elevada acelera essa acumulação. As aplicações em clima frio são resolvidas selecionando uma temperatura ambiente de projeto mais baixa, aumentando a superfície de transferência de calor, acrescentando tiragem forçada ou dispondo baterias de serviço e reserva com comutação e períodos de descongelação.

Uma bateria com coletor são dois ou mais vaporizadores ligados através de um sistema de comutação, de modo a que um conjunto esteja em serviço enquanto o outro descongela. É necessária quando o ciclo de serviço é contínuo, ou suficientemente longo para que a formação de gelo reduza o débito abaixo do caudal exigido antes de a procura terminar. A comutação pode ser temporizada ou desencadeada pela temperatura do gás à saída. O número de unidades e o intervalo de comutação decorrem do caudal, da temperatura ambiente de projeto e da humidade.

Os vaporizadores atmosféricos podem servir procura contínua, mas não como unidade única em funcionamento indefinido, uma vez que a formação de gelo impõe um limite prático ao tempo de funcionamento. O serviço contínuo é normalmente coberto por baterias de serviço e reserva com ciclos de descongelação, ou por unidades de tiragem forçada quando a área é limitada. Quando o caudal é muito elevado ou as condições ambientes são desfavoráveis, a vaporização em banho de água ou aquecida a vapor pode ser a tecnologia mais adequada, e essa comparação é feita caso a caso.

O vaporizador liga-se à linha de extração de líquido do tanque de armazenamento, normalmente através de tubagem com isolamento em vácuo ou de outro modo isolada, para limitar o ganho de calor e o escoamento bifásico. O dimensionamento da linha tem em conta o caudal de projeto e a perda de carga admissível, com disposições de isolamento e alívio conforme o código de tubagem aplicável. A jusante, é típico existir um regulador de pressão ou circuito de elevação de pressão e monitorização da temperatura de saída. A disposição exata segue o P&ID acordado para a instalação.