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Expansão do GLP e queda da temperatura

Bom dia professor Lang,

Gostaria de entender o porquê de a temperatura de tubulação secundária de GLP , essa do trecho após o regulador, e que leva aos pontos de consumo é menor que no trecho antes do regulador, com pressão maior. Como a pressão diminui a jusante o volume aumenta e a temperatura deveria continuar igual. Onde este raciocínio está errado, vez a que o termograma (vide as imagens) aponta uma temperatura menor, sensível até ao toque? Será porque a demanda esta muito alta e o gás está indo em estado pouco vaporizado? Desde já grato pela atenção.

tub_glp1

tub_glp2

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

As tubulações primária e secundária de GLP devem, segundo a norma NBR13932, ser conectadas por uma válvula que reduz a pressão primária de aproximadamente 150 kPa para a pressão secundária de aproximadamente 5 kPa. Desta forma, ao atravessar a válvula indicada na imagem, o GLP sofre uma importante redução de pressão.

Em decorrência desta redução de pressão, o GLP se expande (aumenta de volume) e realiza trabalho, acarretando abaixamento da temperatura do gás dentro da tubulação. O abaixamento da temperatura sempre ocorrerá, sendo maior quando a demanda de gás na rede secundária aumentar pois tal processo é aproximadamente adiabático.

Desta forma as reduções na temperatura da tubulação indicadas nos termogramas enviados são perfeitamente consistentes com o processo (quase) adiabático que o GLP sofre ao atravessar a válvula que conecta a rede primária à rede secundária,  podendo até ser maior se a demanda na rede secundária crescer.

Vale notar que em máquinas de refrigeração,  as importantes reduções na temperatura da substância refrigerante ocorrem por um processo semelhante. Uma válvula de descompressão conecta uma região da tubulação onde o refrigerante está liquido a outra região onde ele vaporiza. Neste processo de vaporização (quase) adiabático ocorrem grandes reduções de temperatura, atingindo assim o pretendido efeito de refrigeração.

Para finalizar vou contar uma história envolvendo um antigo vizinho da casa de meus pais, o Pedro. Ele estava fazendo em sua garagem chimia (schmier)  de goiaba, cozinhando uma panelada em um fogareiro à gás. De forma imprudente instalou o fogareiro diretamente em um botijão de “gás de cozinha” de 13 kg. Como o queimador do fogareiro estava muito próximo da válvula de segurança fusível, de fato acabou por fundir a válvula, causando um fortíssimo jato de gás que pegou fogo, incendiando a sua garagem com perda total.

Alguns dias depois o Pedro me encontrou (eu já era professor na UNISINOS) e me relatou intrigado sua observação durante o acidente. Ele me disse: “Professor, eu não entendi como foi possível que houvesse aquele fogaréu por cima do botijão e o botijão se tenha coberto de gelo.”

O relato do Pedro nada tem de estranho pois ao romper a válvula o “gás de cozinha” escapou adiabaticamente do tubo, ocasionando uma redução na temperatura do tubo que determinou não apenas a condensação da umidade do ar, como o congelamento desta água sobre a superfície do botijão.

Outras postagens relacionadas ao tema das transformações adiabáticas: Adiabática.

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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Pietro Paolo Excelente explicação Fernando Lang! Esse efeito também é observado no cilindro de dos carros à gás natural. Eu já tive um. Quando fazemos um longo percurso (uma viagem, por exemplo) ao abrir a mala verificamos que existe condensação de vapor de água na parte externa do cilindro assim como se o tocarmos perceberemos que sua temperatura está baixa. Em percursos rápidos o efeito não é observado por que a diminuição de temperatura é menor e é compensada pela pelo ganho de calor do cilindro do meio externo, a fim de equilibrar sua temperatura com o meio (ambiente da mala do carro).

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8 comentários em “Expansão do GLP e queda da temperatura

  1. Abel Caetano disse:

    Bom dia professor Lang!
    Gostaria de uma análise sua referente à seguinte situação:
    Em uma pizzaria era utilizado quatro fornos a gás, abastecidos por uma central de GLP com dois cilindros P-45. Em determinada ocasião faltou gás e a fornecedora foi substituir os cilindros. Após a substituição dos dois cilindros, quando o técnico abriu as válvulas teria ocorrido a obstrução da tubulação. O proprietário do estabelecimento alegou que houve congelamento do gás no interior da tubulação, motivo da obstrução.
    É possível esse tipo de ocorrência?
    Se realmente ocorreu congelamento no interior da tubulação, foi em função da abertura inadequada da válvula ou do alto consumo dos fornos?
    Grato pela atenção!

    • Fernando Lang disse:

      O congelamento do GLP no interior da tubulação não acontece pois a temperatura teria que cair a -188°C. Pode até acontecer que apareça gelo por fora da tubulação, consequente do congelamento da água na atmosfera externa em contato com o tubo.

  2. Abel Caetano disse:

    Boa noite prof. Lang!
    Desconsidere a pergunta anterior, pois a mesma já foi respondida acima.
    Em um site encontrei a seguinte afirmativa referente a entupimento de tubulação de GLP:
    “O gás Glp congela a -139ºC. Mas a taxa de evaporação “20ºC para o P13 é de 0,6 kg/h e do P45 é 1,0 kg/h. Caso vc esteja utilizando o P13 por mais de 30 min com um alto consumo, o que irá ocorrer é o fim do gás em estado gasoso e irá passar pela tubulação o propano em estado líquido pela válvula reguladora de pressão, causando o entupimento desta.”
    No caso da pizzaria, o alto consumo pode ter causado o entupimento?

    • Fernando Lang disse:

      Quando referiste o congelamento interpretei como a passagem para o estado sólido. O termo congelamento designa então a passagem para o estado líquido. Melhor seria denominá-lo de liquefação na tubulação.
      Talvez seja o que aconteceu de fato embora pareça ter sido muito rápida a ocorrência pois, conforme o texto que postaste, a liquefação na tubulação decorre de consumo alto durante cerca de 30 min.

  3. Herbert Glanzner disse:

    É possível determinar a vaporização do GLP em um botijão P13 em um ambiente de 0 à 5 *C?
    Existe um gráfico que me de esta relação? (temperatura x vaporização)

    A situação é o funcionamento de um aquecedor de 23.800 kcal/h em “Cambará – RS”; embora saibamos que a potencia irá ultrapassar a capacidade de vaporização, mesmo a 20 *C e em uso continuo, é importante saber por quanto tempo este aparelho poderia suprir o aquecimento, a partir de dois botijões P13 próximos de 0*C, antes de zerar a pressão.

  4. Sergio Alves disse:

    Boa tarde professor
    Meu nome é Sergio e trabalho em uma industria. Utilizamos o gas natural industrial, minha duvida è: Até o ano passado estavamos trabalhando com 10 linhas de produção e a nossa pressão de contratada e de 3 bar e temperatura media de 20 graus, hoje estou trabalhando com apenas 1 linha. O senhor acha que se pedir para abaixar a pressão para 2 bar pode melhorar minha eficiencia calorifica e principalmente reduzir o meu consumo de gas.

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