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EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM CALDEIRAS E FORNOS Curitiba, 23 e 24 de novembro de 2012 PowerPoint Presentation
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EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM CALDEIRAS E FORNOS Curitiba, 23 e 24 de novembro de 2012

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EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM CALDEIRAS E FORNOS Curitiba, 23 e 24 de novembro de 2012. Sumário HISTÓRICO INTRODUÇÃO ÁGUA E VAPOR TIPOS DE CALDEIRAS COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO ANÁLISE DE GASES EFICIÊNCIA DA CALDEIRA TRATAMENTO DA ÁGUA ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA MEDIDAS DE ECONOMIA.

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EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM CALDEIRAS E FORNOS

Curitiba, 23 e 24 de novembro de 2012

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Sumário

  • HISTÓRICO
  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Histórico

O história do uso do calor se confunde com a própria história do homem.

É certo que um dos aceleradores da evolução humana foi o uso do fogo, pois isso possibilitou melhor alimentação, proteção e conforto.

Na antiga Grécia Idade existiam “engenhocas” que já usavam o vapor como fonte como fonte motriz.

O calor passou a ser usado maior intensidade na Século XVII, no início da Revolução Industrial com o aumento da mineração e avanço da metalurgia.

Depois disso o crescimento foi exponencial ...

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Histórico

Aeolipile - Heron de Alexandria

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Histórico

Aeolipile - Heron de Alexandria

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Histórico

Panela de pressão - Denis Papin

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Histórico

Elevador a vapor - Denis Papin

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Histórico

Elevador a vapor - Papin

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Histórico

Miner’sFriend - Thomas Savery

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Histórico

Miner’sFriend - Thomas Savery

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Histórico

Máquina a vapor atmosférica - Newcomen

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Histórico

Máquina a vapor atmosférica - Newcomen

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Histórico

Máquina a vapor com condensador - James Watt

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Histórico

Máquina a vapor com condensador - James Watt

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Histórico

Máquina a vapor com condensador - James Watt

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Histórico

Hoje ...

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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Introdução

Segundo o BEN estima-se que 54% da demanda total de energia na indústria, que corresponde à cerca de 20% da demanda total de energia do país, cerca de 35 milhões de toneladas equivalentes de petróleo, esteja associada à produção de vapor.

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Introdução

A utilização de calor a temperaturas relativamente baixas é muito freqüente em vários setores industriais e comerciais, como por exemplo na fabricação de alimentos e bebidas, nas indústrias têxtil, química e em praticamente todas agroindústrias.

É através do calor que se desidrata ou que se concentram produtos, é aquecendo reatores que se aceleram reações químicas e se eliminam agentes patogênicos.

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Introdução

O uso de vapor como vetor de transporte de energia térmica traz grandes vantagens, que explicam sua grande disseminação. A água é uma substância facilmente disponível, pouco agressiva quimicamente e com grande capacidade de transportar energia.

Além disso, a transferência de calor com mudanças de fase, como via de regra acontece na geração e na utilização de vapor implica em elevadas taxas de transferência de energia por unidade de área, devido particularmente às variações de volume que ocorrem na vaporização e na condensação.

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Introdução

Em média, cerca de 15 kg de vapor contém a energia de um kg de óleo combustível ou 3 kg de lenha.

Portanto, o vapor conjuga de forma muito interessante um baixo preço, alta densidade energética e elevada taxa de transferência de energia.

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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Tipos de caldeiras

QuickBoilingKettles

www.chestofbooks.com/crafts/popular-mechanics/Things-To-Make

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Tipos de caldeiras

Fogotubular

Aquatubular

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Tipos de caldeiras

a – corpo da caldeira b – câmara de inversão

c – tubo de fogo d – câmara de descarga

e – câmara anterior f – ciclone

g – chapas de choque h – tubo de descarga

i – queimador copo rotativo j – ventoinha

k – quadro infeiror l – bombas de óleo

m – pré-aquecedor de óleo n – painel de comando

o – bombas de alimentação p – passarela

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Tipos de caldeiras

a – câmara de combustão

b – superaquecedor

c – feixe de tubos

d – tubos de queda

e – tambor superior

f – tambor inferior

g – acessórios do tubulão

h – economizador

i – pré-aquecedor de ar

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Tipos de caldeiras

1 - corpo da caldeira

2 - eletrodo

3 - câmara de vapor

4 - bomba de circulação

5- bomba de alimentação de água

6 - eliminador de água

7 - válvula de segurança

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Tipos de caldeiras

1- válvula de descarga de fundo

2 - bomba de circulação

3 - válvula controle de vazão

4 - válvula de segurança

5 - haste do condutor

6 - isoladores

7 - válvula de saída de vapor

8 – eletrodos

9 - cilindro com injetores

10- injetores

11- contra eletrodos

12- aquecedor de partida

13- entrada de água de alimentação

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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Combustíveis e combustão

Combustíveis são substâncias, naturais ou artificiais, que ao se combinar quimicamente com outra, geram uma reação exotérmica rápida, desprendendo calor e luz.

Inúmeros elementos e compostos químicos possuem esta propriedade, principalmente quando a reação é feita entre eles e o oxigênio.

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Combustíveis e combustão

Classificação:

Naturais - Lenha, carvão mineral

Artificiais - Coque

Sólidos - Briquetes

Líquidos - Petróleo

Gasosos - Gás natural

Coloidais - Polpa de carvão

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Combustíveis e combustão

Equipamentos de queima:

GrelhasfixasGrelhasmóveis

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Combustíveis e combustão

Equipamentos de queima:

Maçarico com pulverização a vapor

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Combustíveis e combustão

Equipamentos de queima:

Queimadorpara gases

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Combustíveis e combustão

Sistemas de tiragem:

Tiragemforçada

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Combustíveis e combustão

Sistemas de tiragem:

Tirageminduzida

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Combustíveis e combustão

Sistemas de tiragem:

Tiragembalanceada

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Combustíveis e combustão

Equações de combustão:

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Combustíveis e combustão

Reação estequiométrica com oxigênio:

CxHyOzSk + A (O2)

x CO2 + (y/2) H2O + k SO2

Onde:

A = x + y/4 - z/2 + k coeficiente estequiométrico

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Combustíveis e combustão

Reação estequiométrica com ar atmosférico:

CxHyOzSk + A (O2 + 3,76 N2)

x CO2 + (y/2) H2O + k SO2 + 3,76 (A)N2

Onde:

A = x + y/4 - z/2 + k coeficiente estequiométrico

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Combustíveis e combustão

Relações Ar / Combustível estequiométricas:

Em volume:

Em peso:

Onde:

A = x + y/4 - z/2 + k coeficiente estequiométrico

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Combustíveis e combustão

Reação com ar atmosférico em excesso:

CxHyOzSk+  A (O2 + 3,76 N2)

x CO2 + (y/2) H2O +  A 3,76 N2 + (-1) A O2

Onde:

A = x + y/4 - z/2 + k coeficiente estequiométrico

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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Análise de gases

Determinação do excesso:

Análise de gáscarbônico

Análise de oxigênio

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Análise de gases

Analisadores portáteis para gases de combustão

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Análise de gases

Controle do excesso de ar:

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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Análise de gases

Cálculo da eficiência – Método Direto

Onde:

eficiênciatérmicapelométododireto

vazãoemmassa de vapor

entalpia do vapor

entalpiadaágua de alimentação

vazãoemmassa de combustível

podercalorífico do combustível

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Análise de gases

Cálculo da eficiência – Método Indireto

eficiênciatérmicapelométodoindireto

outrasperdas

excesso de ar

relaçãoarcombustível

vazãoemmassa de combustível

temperatura dos gases

temperatura de referência

podercalorífico do combustível

Onde:

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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Tratamento da água

A água de uma determinada fonte pode ser potável e adequada ao consumo humano, mas provavelmente é imprópria para ser usada em caldeiras.

As águas naturais contem em dissolução sais minerais que vão se acumulando no interior caldeira e nos tubos prejudicando as trocas de calor, diminuindo a eficiência do equipamento e prejudicando a segurança da operação.

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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Aspectos sobre segurança

No início do desenvolvimento das caldeiras os acidentes eram muito comuns, pois os primeiros fabricantes eram os carpinteiros e ferreiros !!

Com a evolução da técnica e a introdução dos códigos e normas esse problema foi reduzido.

No Brasil a NR-13 legisla sobre a segurança da operação, manutenção e inspeção desses equipamentos

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HISTÓRICO

  • INTRODUÇÃO
  • ÁGUA E VAPOR
  • TIPOS DE CALDEIRAS
  • COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO
  • ANÁLISE DE GASES
  • EFICIÊNCIA DA CALDEIRA
  • TRATAMENTO DA ÁGUA
  • ASPECTOS SOBRE SEGURANÇA
  • MEDIDAS DE ECONOMIA
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Medidas de economia

  • Redução dos vazamentos
  • Purgadores adequados
  • Recuperação do condensado
  • Uso do vapor flash
  • Uso do vapor direto
  • Cobertura dos recipientesaquecidos
  • Manutenção constante
  • Etc…

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Medidas de economia

  • Instalação de pré-ar 2%
  • Instalação de economizador 5%
  • Tratamento de água 5%
  • Limpeza de fuligem 2%
  • Isolamento externo 3%
  • Controle do excesso de ar até 15%

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Façam um bom uso ...

Obrigado !!

fabioh1961@hotmail.com

(35) 3622 3114

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