Geradores de calor ( Produção de calor ) 2007-2008 2008 L. Roriz
Temas Equipamentos: Geradores de vapor, Caldeiras, Bombas de calor. Uso de: Fluido térmico (óleo), Vapor, Água quente.
estanques e atmosféricas, Tipo de caldeiras 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
Caldeiras Caldeira e unidade de condensação para montagem na caldeira Caldeira de condensação multijet a óleo
Uso 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 Aquecimento do ar: Lareiras e Salamandras Remoção da cinza Recolha da cinza
Segurança 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 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 vapor A reduzida quantidade de água existente no equipamento permite a rápida formação de vapor (ao contrário do que ocorre numa caldeira a vapor) Diversos electrodomésticos são tecnicamente geradores de vapor (ferro de engomar e aspirador a vapor, humidificador)
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 Central nuclear (PWR) Central solar térmica
Gerador de vapor (caldeira de recuperação) recuperação sem queima recuperação com queima suplementar
Temperaturas/pressões de funcionamento P (kpa) 10000 9000 8000 vapor Caldeira condensação Caldeira convencional Caldeira/Gerador vapor Fornalha/Gerador vapor 7000 6000 5000 4000 3000 2000 5<P<7MPa 1000 0 4<P<10bar 45 75 105 135 165 195 225 255 285 T(ºC)
Tratamento 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, será atingida 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 usar água de compensação, para garantir que a concentração de sais (geralmente de carbonato de cálcio) não ultrapassa um dado limite.
Bombas 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 vapor O compressor pode ser accionado por motor eléctrico ou de combustão interna. BC pode ser: só aquecimento reversível (aquecimento e arrefecimento)
Aquecimento 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 (sistema multi-split, sistema VRV). sistema multi-split
Aquecimento de água UPAR com recuperação de calor parcial ou total, BC (só aquecimento) RTWD (Trane) 30RQ (Carrier)
BC de compressão de vapor A eficiência dum sistema trabalhando como bomba de calor (ε BC ) é superior em uma unidade à eficiência desse sistema funcionando como máquina frigorífica (ε SF ) ε BC = ε SF +1 Na prática a diferença é menor jáj que apenas parte do calor é rejeitado para o exterior no condensador: outra parte é perdida ao longo da tubagem e pelas paredes do compressor (aquecimento não n útil)
Classificação energética Classificação A B C Eficiência energética 3.60 < EER 3.60 > EER > 3.40 3.40 > EER > 3.20 Unidades de aquecimento split e multi-split com condensador arrefecido a ar Classificação A B C Eficiência energética 4.00 < EER 4.00 > EER > 3.70 3.70 > EER > 3.40 Unidades de aquecimento split e multi-split com condensador arrefecido a água