TIRAGEM

00:43 2

Definição

Tiragem é o processo que garante a introdução do ar na fornalha e a circulação dos gases de combustão através de todo gerador de vapor, até a saída para a atmosfera

Conceitos gerais

A movimentação do ar e dos gases de combustão é garantida por:

Ventiladores centrífugosEfeito de sucção da chaminé

00:43 4

Tiragem

Tiragem naturalTiragem forçada

InsuflamentoExaustãoInduzidaBalanceada

00:43 5

Tiragem natural

O suprimento de ar e remoção dos gases é feito unicamente por aspiração da chaminéA câmara de combustão opera em depressãoAplicação em caldeiras com pequena perda de carga

hρg

ρar

pt = pressão no topo da chaminé

p1 = pressão na entrada da fornalha p2 = pressão na

base da chaminéhgpp art ..1 ρ+= hgpp gt ..2 ρ+=atmp≅

( ) hgp gar ..ρρ −=∆

p1

gar .perda de carga

p2h.ρρ hgg ..

pt

00:43 7

Tiragem forçadaInsuflamento

Operam com um ou mais ventiladores prementesPressões positivas no interior da câmara de combustão

00:43 8

Tiragem forçadaInsuflamento

As concepções modernas dos Geradores de Vapor, mesmo pequenos, recorrem ao emprego de ventiladores, devido ao aumento de velocidades dos gases, para obtenção de maiores coeficientes de transferência de calor

00:43 9

Tiragem forçadaExaustão

Operam com um exaustor instalado na base da chaminéA câmara de combustão opera em depressãoNão garante controle adequado da pressão internaNão garante distribuição regular do ar na câmara de combustão

00:43 10

Tiragem forçadaExaustão

Os ventiladores operam com gases quentes

Registro de controle da tiragem

00:43 11

Tiragem forçadaInduzida

Aspiração com ejetor de vaporAplicações

LocomotivasCaldeiras marítimasInstalações industriais para chaminés de emergência

00:43 12

Tiragem forçadaInduzida

Aspiração com ventilador e ejetorTem rara aplicações

00:43 13

Tiragem forçadaBalanceada

Um ou mais ventiladores prementesVence as perdas do circuito de ar

Um ou mais ventiladores exaustoresVence as perdas do circuito de gás

É o sistema clássico para os grandes Geradores de Vapor, dotados de pré-aquecedor de ar

Variação da pressão estática em um sistema de tiragem balanceada

00:43 15

Medida de pressão

Pressão na fornalhaPressão na chaminé

00:43 16

Perda de Carga

Equação geral

=∆

2.

2VKp ρ

∆p = perda de cargaρ = massa específica do gásV = velocidadeK = coeficiente de perda de carga

=∆

ρ.2

2GKp onde: VG .ρ=G = vazão mássica

ou

00:43 17

Perda de Carga

Para dutos retos e secção constante

hdLfK .=

f = fator de atritoL = comprimento equivalente do tubodh = diâmetro hidráulico

00:43 18

Perda de Carga

Para feixes tubulares (Re > 1000)14,0

..4

=

m

pfNfKµµ

f = fator de correçãoNf = número de fileiras de tubosµp = viscosidade do fluido na temperatura da paredeµm = viscosidade do fluido na temperatura de mistura

00:43 19

Fator de correção

Para feixes em disposição alinhada

( )[ ]15,0

.13,143,0.

08,0044,0 −

+

−+= máx

sd

e

et

e

p

eR

dds

ds

fpe

de = diâmetro externo dos tubosst = espaçamento transversal dos tubossp = espaçamento longitudinal ou paralelo dos tubosRemáx = número de Reynolds na condição de escoamento pela menor secção de passagem do fluido

00:43 20

Fator de correção

Para feixes em disposição não alinhada (quincôncio)

16,008,1 .118,0250,0 −

−+= máx

e

et

eR

dds

f

de = diâmetro externo dos tubosst = espaçamento transversal dos tubossp = espaçamento longitudinal ou paralelo dos tubosRemáx = número de Reynolds na condição de escoamento pela menor secção de passagem do fluido

00:43 21

Perda de carga

FornalhaGrelhasQueimadores

Feixes tubularesCanaisChaminé

Como orientação de projeto são recomendados os seguintes valores máximos para a perda de carga

40 a 481800 – 250035 a 401200 – 180028 a 35800 – 120023 a 28400 – 80018 a 23100 – 40013 a 18até 100

H (mm C.A.)S (m2)

Superfície de aquecimento

Perda de carga

O superaquecedor acrescenta 2 a 5 mm C.A.

O economizador acrescenta 3 a 8 mm C.A.

O pré-aquecedor de aracrescenta 15 a 50 mm C.A.

Como medida de segurança costuma-se aumentar estes valores de 20 a 25% para compensar resistências que aparecem com o funcionamento do Gerador de Vapor

00:43 23

Chaminé

Auxilia o processo de TiragemControle ambiental

Legislação vigenteDispersão de partículas sólidasDispersão de gases nocivos à saúde e ao meio ambiente

00:43 24

Chaminé

( )gHAF gaue ... ρρ −=

Fe = força de empuxoA = área transversal da chaminéHu = altura útil da chaminéρa = massa específica do ar na temperatura ambienteρg = massa específica do gás na temperatura média do gás na chaminé∆pc = depressão gerada pela chaminé

( )gHp gauc .. ρρ −=∆

00:43 25

Chaminé

Massa específica dos gases na chaminéρo = massa específica do gás a 0°C e 1 atm

o

g

g

oog p

pTTρρ =

TpRρ

= ⇒mRTpV = ⇒

g

oog T

Tρρ =og ρρ ≅ ⇒

00:43 26

Chaminé

Tiragem naturalA depressão gerada pela chaminé deve ser suficiente para superar todas as perdas de carga no circuito de ar e gases da combustão

( ) g

pHga

u.ρρ −

∆=

00:43 27

Chaminé

Diâmetro da chaminé

Vm

dg

gr&

...4ρπ

=r

gg VBm .=&

Tiragem naturalV = 4 a 8 m/s

Tiragem forçadaV até ≅ 10 m/s

00:43 28

Ventiladores

Potência necessária nos ventiladores

ηρ ..

g

vg pmN

∆=&

ηρ ..

a

va pmN ∆=&

N = potência do ventiladorη = rendimento do ventilador∆pv = perda de carga a ser superada pelo ventiladorma = vazão de ar, mg = vazão de gásρa = massa específica do ar, ρg = massa específica do gás

00:43 29

Ventiladores

00:43 30

Ventiladores

Curva característica de um ventilador centrífugo e perda de carga do circuito de gases

Curva característica de um ventilador centrífugo de pás curvadas para a frente

Curva característica de um ventilador centrífugo de pás curvadas para trás

Curva característica de um ventilador de fluxo axial

00:43 35

Controle da tiragem

Para modificar a vazão de ar ou dos gases:Introduzir perdas suplementares no circuito (registros)Variar a rotação do ventilador

O controle da tiragem é indispensável ao funcionamento regular dos Geradores de Vapor