“Geradores de calor” (“Produção de...

“Geradores de calor”(“Produção de calor”)

20072007--20082008L. RorizL. Roriz

Equipamentos Térmicos (2007-2008) – L. Roriz

TemasTemas

• Equipamentos:– Geradores de vapor, – Caldeiras,– Bombas de calor.

• Uso de:– Fluido térmico (óleo), – Vapor,– Água quente.


Tipo de caldeirasTipo de caldeiras

• estanques e atmosféricas,• de ferro-fundido (caldeiras antigas), gastubulares ou

pirotubulares e aquatubulares • só para aquecimento ambiente, só para AQS,

para aquecimento ambiente e AQS (combi ou mista)• convencionais e de condensação

Caldeira gastubular


CaldeirasCaldeiras

Caldeira e unidade de condensação para montagem na caldeira

Caldeira de condensação multijet a óleo


Uso de biomassaUso de biomassa

• resíduos sólidos, principamente biomassa florestal, para queima directa ou em leito fluidizado (industria)

Alimentador de “pelets”

Controlador da combustão e regulação de temperatura

Armazenagem de “pelets”

Queimador

Alimentador

Recolha da cinza

Remoção da cinza

Aquecimento do ar:Lareiras e Salamandras


SegurançaSegurança

• Caldeira (paragem, corte de alimentação, actuação da válvula de alívio) :– níveis inferior e superior de água – limite da pressão de funcionamento– chama piloto (pressão do gás)

• Gás (paragem, corte da alimentação de gás)– limites inferior e superior de pressão

• Óleo (paragem, corte da alimentação de óleo)– limites inferior e superior de pressão– limites inferior e superior de temperatura– pressão de atomização– pressão diferencial do óleo


Geradores de vaporGeradores de vapor

• Tipo de energia:– Energia eléctrica– Queima de combustível (fóssil, nuclear)– Energia solar (térmica)

• Uso:– Climatização (UTA: humidificação)– Esterilização, autoclaves, – Processos industriais (parfinas, colas, p.e.)– Centrais térmicas


Geradores de vaporGeradores de vapor

Diversos electrodomésticos são tecnicamente geradores de vapor (ferro de engomar e aspirador a

vapor, humidificador)A reduzida quantidade de água A reduzida quantidade de água

existente no equipamento permite existente no equipamento permite a rápida formação de vapor (ao a rápida formação de vapor (ao contrário do que ocorre numa contrário do que ocorre numa

caldeira a vapor)caldeira a vapor)


Gerador de vapor (centrais térmicas)Gerador de vapor (centrais térmicas)

• Nas centrais térmicas de turbina a vapor (nucleares, clássicas e de renováveis) o equipamento onde é produzido o vapor designa-se por gerador de vapor

• Nas centrais solares térmicas, os raios solares reflectidos por espelhos sempre orientados para o sol (heliostatos) aquecem um sal liquefeito que é utilizado para produzir vapor de água no gerador de vapor.

• Nas centrais térmicas clássicas, o calor libertado na fornalha por combustão de combustíveis gasosos, derivados do petróleo ou carvão (ou libertado no reactor por cisão nuclear no caso das centrais nucleares) é transmitido à água no gerador de vapor.


Gerador de vapor (centrais térmicas)Gerador de vapor (centrais térmicas)

Gerador de vapor

Central solar térmicaCentral nuclear (PWR)


Gerador de vapor Gerador de vapor (caldeira de recuperação)(caldeira de recuperação)

recuperação com queima suplementarrecuperação sem queima


Temperaturas/pressõesTemperaturas/pressõesde funcionamentode funcionamento

P (kPa)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

45 75 105

135

165

195

225

255

285

T(ºC)

4<P<10bar

5<P<7MPa

vapor

Caldeira condensaçãoCaldeira convencionalCaldeira/Gerador vaporFornalha/Gerador vapor


Tratamento da águaTratamento da água

• A formação de vapor (que é água pura) aumenta a concentração da água não evaporada. A medida da elevação da concentração pode ser dada em "ciclos de concentração". (Exemplo: se existir evaporação duma quantidade de água que eleve a concentração de sais nela dissolvidos para o triplo, a água não evaporada tem "3 ciclos de concentração“). Ao fim de um maior ou menor número de ciclos, dependente da concentração inicial de sais, seráatingida a saturação e qualquer evaporação adicional da água leva à precipitação de sais.

• Necessário impedir fenómenos de incrustação que ocorrem quando a concentração dos sólidos dissolvidos excede a sua solubilidade na água.

• Necessário efectuar tratamento da água, efectuar purgas e usarágua de compensação, para garantir que a concentração de sais (geralmente de carbonato de cálcio) não ultrapassa um dado limite.


Bombas de calorBombas de calor

• Trabalham no princípio do ciclo frigorífico, aproveitado o calor rejeitado pelo condensador.

• Permitem o aquecimento do fluido térmico (ar ou água) até uma temperatura inferior a 60ºC.

• Podem trabalhar no princípio da absorção (pouco utilizadas) ou da compressão de vapor.


BC de compressão de vaporBC de compressão de vapor

• O compressor pode ser accionado por motor eléctrico ou de combustão interna.

• BC pode ser: – só aquecimento– reversível (aquecimento e arrefecimento)


Aquecimento de arAquecimento de ar

• Geralmente são sistemas de expansão directa com uma ou várias unidades interiores, podendo assim servir um local (unidades do tipo split, unidades para inserção em UTAs) ou vários locais (sistemamulti-split, sistema VRV).

sistema multisistema multi--splitsplit


Aquecimento de águaAquecimento de água

• UPAR com recuperação de calor parcial ou total, • BC (só aquecimento)

RTWD (Trane) 30RQ (Carrier)


BC de compressão de vaporBC de compressão de vapor

• A eficiência dum sistema trabalhando como bomba de calor (εBC) é superior em uma unidade à eficiência desse sistema funcionando como máquina frigorífica (εSF)

εBC = εSF +1

Na prNa práática a diferentica a diferençça a éé menor jmenor jáá que apenas parte que apenas parte do calor do calor éé rejeitado para o exterior no condensador: rejeitado para o exterior no condensador: outra parte outra parte éé perdida ao longo da tubagem e pelas perdida ao longo da tubagem e pelas paredes do compressor (aquecimento nparedes do compressor (aquecimento nãão o úútil)til)


Classificação energéticaClassificação energética

3.40 > EER > 3.20C

3.60 > EER > 3.40B

3.60 < EERA

Eficiência energéticaClassificação

Unidades de aquecimento split e multi-splitcom condensador arrefecido a ar

3.70 > EER > 3.40C

4.00 > EER > 3.70B

4.00 < EERA

Eficiência energéticaClassificação

Unidades de aquecimento split e multi-splitcom condensador arrefecido a água

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