Projeto de Sistemas de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Distribuição de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Distribuição de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Estação redutora de pressãoEstação redutora de pressão
Vapor de alta pressão Vapor de alta pressão
Vapor de Vapor de baixa pressãobaixa pressão
Coletor de vaporColetor de vapor
Sistema de drenagemSistema de drenagem
CondensadoCondensado
CondensadoCondensado
Vapor da Vapor da CaldeiraCaldeira
Distribuição de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Coletores de Vapor (Barrilhete)
Projeto de Sistemas de Vapor
Velocidade Ideal = 5 a 8 m/s
Coletores de Vapor (Barrilhete)
Projeto de Sistemas de Vapor
Coletores de Vapor (Barrilhete)
Projeto de Sistemas de Vapor
Dimensionamento
RAMAISRAMAIS
TUBULAÇÕESTUBULAÇÕES
COLETORES DE VAPOR
COLETORES DE VAPOR
Projeto de Sistemas de Vapor
• Para Vapor SaturadoLinhas Principais: 20 a 30 m/sLinhas Secundárias: 15 m/s
Coletores: 8 m/s
• Para Vapor Superaquecido: 35 a 50 m/s
• Perdas de Carga Inferiores a 0,08 kgf/cm2.100m
Velocidade
Perda de Carga
Critérios Para Dimensionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Ideal: Dimensionar pelo método da velocidade e conferir pelo método da perda de carga!
Critérios Para Dimensionamento
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Pela fórmula:
Onde: Q = Vazão (kg/h) d = Volume específico (m3/kg) V = Velocidade (m/s) D = Diâmetro (cm)
Se dividirmos por 100 o valor da vazão, encontraremos um diâmetro 10 vezes menor, em cm.
dQ = 0,283 V . D2
Fórmula
Projeto de Sistemas de Vapor
Exercício 2:
Achar o volume específico do vapor superaquecido para uma pressão absoluta de 10 kg/cm2 e uma temperatura de 250 oC.
Exercício 1:
Qual o Diâmetro de uma linha principal de vapor saturado seco, à pressão absoluta de 10 kg/cm2 , e uma vazão de 10.000 kg/h?
Exercícios
Projeto de Sistemas de Vapor
Exercício 3:
Qual o diâmetro de um tubo e a velocidade do vapor superaquecido por ele transportado, sabendo-se que:Vazão = 600 kg/h / Pressão = 10 kgf/cm2 / Temp. = 250 oC?
Exercício 4:
Pede-se o comprimento equivalente de uma rede com 200 m de extensão, em tubo schedule 40 e diâmetro 2” cm. Contendo 3 curvas de 90o, raio longo e 1 válvula globo.
Exercício 5:
Pede-se a temperatura, o volume específico, o calor sensível e o calor latente do vapor saturado à pressão absoluta de 10 kg/cm2.
Exercícios
Projeto de Sistemas de Vapor
Régua de Cálculo para Vapor
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Critério de Velocidade
Projeto de Sistemas de Vapor
Critério da Perda de Carga
Projeto de Sistemas de Vapor
Régua de Cálculo Para Vapor
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Vapor Superaquecido
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3. Pretensionamento (COLD SPRING), introduzindo tensões iniciais opostos às tensões geradas pela dilatação térmica.
2. Uso de elementos deformáveis intercalados na tubulação, de maneira a absorverem as dilatações ocorridas.
1. Trajeto do tubo afastando-se em linha reta, por meio de ângulos no plano ou no espaço, de maneira que o tubo fique com a flexibilidade própria, capaz de absorver as dilatações.
Principais meios para controlar os efeitos da dilatação térmica em tubulações:
Dilatação Térmica
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VistaVistasuperiorsuperior
Lira ou FerraduraLira ou Ferradura
VistaVistasuperiorsuperior
ContornoContorno
Juntas de TelescópioJuntas de Telescópio
Juntas de Expansão
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
Curva em “U”Curva em “U”
FluxoFluxo
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
Posição normalPosição normal
CompressãoCompressão
DistençãoDistenção
MovimentoMovimentoaxialaxial
MovimentoMovimentoangularangular
MovimentoMovimentolaterallateral
DilataçãoDilataçãoJ.E.J.E.(dupla)(dupla)
Movimentos fundamentaisMovimentos fundamentais
Exemplo demovimentos laterais
DilataçãoDilatação
DilataçãoDilataçãoExEx. de. de movmov. angular. angular
DilataçãoDilatação
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
APLICAÇÕES
- PROTEÇÃO PESSOAL - ECONOMIA DE ENERGIA - MANTER A FLUIDEZ DE LÍQUIDOS - MANTER CONDIÇÕES DE PROCESSO - GARANTIR A TEMPERATURA
Isolamento Térmico
Projeto de Sistemas de Vapor
TIPOS
MASSA OU FIBROSOS
REFLETIVOS
Isolamento Térmico
Projeto de Sistemas de Vapor
ISOLANTES FABRICADOS A PARTIR DE ARGILAS, SILICA, LARVAS VULCANICAS, DERIVADOS DE PETRÓLEO, ETC., SÃO RÍGIDOS, SEMI-RÍGIDOS OU FIBROSOS, POSSUEM BAIXOS FATORES DE CONDUTIBILIDADE TÉRMICA E SÃO APLICADOS DIRETAMENTE NA SUPERFÍCIE EXTERNA DA TUBULAÇÃO, PROTEGIDOS POR FOLHAS METÁLICAS OU TERMOPLÁSTICAS, DE MODO A ENVOLVER E/OU OCUPAR O ESPAÇO EM VOLTA DA TUBULAÇÃO ATÉ UMA DETERMINADA ESPESSURA. ASSIM, O FLUXO DE ENERGIA, QUE ANTES OCORRIA ATRAVÉS DE RADIAÇÃO E CONVECÇÃO TÉRMICA, PASSA A TER UMA BARREIRA DE BOA RESISTÊNCIA TÉRMICA, ANTES DE ATINGIR O AMBIENTE, MINIMIZANDO AS PERDAS DE CALOR
Isolantes Tipo Massa
Projeto de Sistemas de Vapor
Isolante Tipo Massa
Projeto de Sistemas de Vapor
ISOLANTES QUE BUSCAM A REDUÇÃO DAS PERDAS TÉRMICAS PELA APLICAÇÃO DE SUPERFÍCIES DE BAIXOS FATORES DE EMISSIVIDADE DE RADIAÇÃO TÉRMICA
Isolantes Refletivos
Projeto de Sistemas de Vapor
Ra > 1708 Ra < 1708
Nu > 1 Nu = 1
Convecção Térmica Estratificada
Projeto de Sistemas de Vapor
Ancoragem e Suportes de Tubulações
Projeto de Sistemas de Vapor
Principal DeformaçãoPrincipal Deformação
Porção de condensado
arrastado pelo fluxo de vapor
Vibração e ruído Vibração e ruído causados pelo causados pelo golpe de aríetegolpe de aríete
CondensadoFiltro
Válvula
Filtro
Válvula
Formação de Condensado na Linha
Projeto de Sistemas de Vapor
Golpes de Aríete
Projeto de Sistemas de Vapor
Os cálculos a seguir mostram a quantidade de condensado formado em um trecho de 30 metros de tubulação DN 3”, bem como a magnitude da força de impacto causada por essa massa de água:
Qual a intensidade da Força deste golpe?
Cálculo da Taxa de Condensação (Qc):
Dados da instalação:
Pressão de Operação: 10 Kgf/cm2
Temperatura do vapor: 183,2ºCCalor Latente (10,5 bar): 478,3 Kcal/KgDiâmetro da Tubulação: 3”Comprimento: 30 mTemperatura Ambiente: 35ºCTítulo do vapor: 0,8
Onde:
U – Coeficiente Global de troca (Kcal/hm2 ºC)At – Área de Troca (m2)T – Diferencial de TemperaturaCl – Calor Latente do vapor (Kcal/Kg)X – Título do vapor
* Considerando U = 7, 0 Kcal/hm2 ºC para tubulação em aço, sem isolamento térmico.** Com isolamento térmico (com eficiência de 80%), teríamos U = 3,81 Kcal/hm2 ºC para tubulação em aço.
ClxX
TUxAtxQc
ClxX
TUxAtxQc
ClxX
TUxAtxQc
Projeto de Sistemas de Vapor
Onde:
re = 0,0445 e ri = 0,0395 Ae = 2r . l = 2.(0,0445) . 30 = 8,38 m2
Cálculo da àrea de Troca Média – Tubo DN 3”:
Am = 8,38 – 7,44 = 7,72 m2
ln 0,04450,0395
1
2ln
r
rAiAe
Am
Onde:
re = 0,0445 e ri = 0,0395 Ae = 2r . l = 2.(0,0445) . 30 = 8,38 m2
Cálculo da àrea de Troca Média – Tubo DN 3”:
Am = 8,38 – 7,44 = 7,72 m2
ln 0,04450,0395
1
2ln
r
rAiAe
Am
1
2ln
r
rAiAe
Am
1
2ln
r
rAiAe
Am
Onde:
re = 0,0445 e ri = 0,0395 Ae = 2r . l = 2.(0,0445) . 30 = 8,38 m 2
Ai = 2r . l = 2.(0,0395) . 30 = 7,44 m2
Cálculo da quantidade de condensado formado em 30 m:
Qc = 7 . 7,72 . (183,2 – 25) = 22,34 Kg/h478,3 . 0,8
Qc = 22,34 Kg/h ou 0,0252 m 3/h
Cálculo da quantidade de condensado formado em 30 m:
Qc = 7 . 7,72 . (183,2 – 25) = 22,34 Kg/h478,3 . 0,8
Qc = 22,34 Kg/h ou 0,0252 m 3/h
Qual a intensidade da Força deste golpe?
Projeto de Sistemas de Vapor
Onde:
m – vazão de massa (Kg/s)v1 – Velocidade inicial (m/s)v2 – Velocidade final (m/s) - Densidade (Kg/m3)A – Área interna do tubo DN 3” (m)v – Velocidade de escoamento (m/s)
e) Cálculo da Força de Impacto do Condensado (Golpe de Aríete):
F = m . (v2 – v1) e m = . A .v
Então:
F = . A .v (v2 -v1)
Como v2 = 0, teremos:
F = . A .v 2
Isto significa que, no momento em que o êmbolo hidráulico formado pelo condensado se choca com algum componente na tubulação, teremos uma força de impacto instantânea 171,9 vezez maior que a força do vapor saturado , à temperatura de 183,2ºC.
A título de ilustração, para o vapor temos:
F = 5,16 . 0,0049 . (20)2
F = 10,11 N ou 1,03 Kgf/cm2
/ Kg de vapor
Para o condensado, temos: ( água a 183,2ºC = 886,9 Kg/m 3)
F = 886,9 . 0,0049 . (20)2
F = 1.738,32 N ou 177,20 Kgf/cm2
/Kg de Condensado (!!!)
Qual a intensidade da Força deste golpe?
Projeto de Sistemas de Vapor
Casos Reais
Projeto de Sistemas de Vapor
Temperatura ambiente 22Temperatura ambiente 2200C.C.
Pressãokg/cm2 2” 2 1/2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”
0.0 2.8 4.3 5.7 8.1 14.2 21.4 30.4 40 48 63 79 92 129 0.7 3.3 5.3 6.9 9.8 17.3 25.9 37.1 49 58 75 95 112 156 1.4 3.7 6.0 7.8 11.1 19.6 29.5 41.5 55 65 85 108 127 177 2.8 4.4 7.1 9.2 13.1 23.0 34.8 49.1 65 77 100 127 149 208 4.2 4.9 7.8 10.2 14.6 25.6 38.4 54.5 72 86 112 141 166 231 7.0 5.7 9.1 11.9 16.9 29.7 44.6 63.4 84 99 130 163 192 268 8.5 6.1 9.7 12.7 18.0 31.7 47.8 67.9 90 106 138 175 206 287 10.5 6.5 10.3 13.4 19.1 33.6 50.4 71.4 95 112 146 185 217 30312.0 6.8 10.8 14.2 20.1 35.4 53.1 75.4 100 118 155 195 229 320 14.0 7.1 11.3 14.8 21.0 37.0 55.8 79.0 105 124 162 204 240 33417.5 7.1 12.2 16.0 22.7 39.9 59.8 85.3 113 134 174 220 259 36021.0 11.2 17.1 22.9 33.4 63.7 96.9 143.7 198 237 305 381 467 528
Condensado formado a cada 30m durante o aquecimento inicial (kg/h)
Diâmetro
Projeto de Sistemas de Vapor
Temperatura ambiente 22Temperatura ambiente 2200C.C.
Tubulação isolada com 80 % de eficiência.Tubulação isolada com 80 % de eficiência.
Pressãokg/cm2 2” 2 1/2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”
0.7 2.7 3.1 4.0 4.9 7.2 9 11 13 14 16 17 20 24 2.1 3.6 4.0 4.9 6.3 8.9 12 14 17 19 21 22 25 30 4.2 4.5 5.4 6.3 8.0 12.0 15 18 22 24 28 30 33 40 7.0 5.4 6.7 8.0 9.8 14.7 18 23 27 30 34 37 42 50 8.5 5.8 7.2 8.9 10.7 16.1 20 25 30 33 38 40 45 5412.0 7.1 8.5 10.3 11.6 17.0 24 30 35 38 44 48 53 63 17.5 8.1 9.8 12.1 15.2 22.3 28 34 41 45 52 56 53 7521.0 8.9 11.2 13.4 16.5 24.1 30 38 45 50 56 62 69 82
Diâmetro
Condensado formado a cada 30m durante o processo (kg/h)
Projeto de Sistemas de Vapor
VaporVapor
VaporVapor
CondensadoCondensado
Bota Bota coletoracoletora
PurgadoresPurgadores
CorretoCorreto
IncorretoIncorreto
25/30mm25/30mm
Seção transversalSeção transversal
Seção transversalSeção transversal
Construção Correta da Bota Coletora
Projeto de Sistemas de Vapor
Qual o Correto?
Construção Correta da Bota Coletora
Projeto de Sistemas de Vapor
Escoamentolivre Linha coletora
de condensado
DIÂMETROS CORRESPONDENTES
D1 2” 2.1/2” 3” 4” 5” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”
D2 2” 2.1/2” 3” 3” 3” 4” 6” 6” 8” 8” 8” 10” 10” 10”
DN1 1/2”
DN2 3/4” 1” 1 /2” 2”
L mm. para todas as medidas, utilizar como mínimo 250
Dimensionamento de Botas Coletoras
Projeto de Sistemas de Vapor
Drenagem intermediária (a cada 30 metros para vapor saturado)
Pontos de subida ou descida
Pontos de Drenagem
Projeto de Sistemas de Vapor
VaporVaporRetornRetorno ao o ao Nível Nível SuperioSuperiorr
Ponto de DrenagemPonto de Drenagem
30 - 50m30 - 50m
Inclinação 1/250Inclinação 1/250
Layout da Tubulação
Projeto de Sistemas de Vapor
Drenagem de Linhas de Distribuição
Projeto de Sistemas de Vapor
Finais de Linha
Projeto de Sistemas de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Finais de Linha
Projeto de Sistemas de Vapor
CorretoCorretoCorretoCorretoIncorretoIncorretoIncorretoIncorreto
VaporVapor VaporVapor
CondensadoCondensado
Ramificações
Projeto de Sistemas de Vapor
Ramificações
Projeto de Sistemas de Vapor
Reduções Concêntricas e Excêntricas
Projeto de Sistemas de Vapor
Reduções Concêntricas e Excêntricas
Projeto de Sistemas de Vapor
O princípio básico de funcionamento é determinado pela brusca redução da velocidade no seu interior, alterando também de forma brusca o valor da energia cinética;
Para concretizar a eficiência do processo, existe no interior dos separadores placas defletoras formando chicanas, e assim, pela diferença de densidade aliada à redução da energia cinética, às partículas de água são retidas e purgadas.
Separador de Umidade
Projeto de Sistemas de Vapor
2
. 2vmEc
F = m . v
Q = v . A
Ec = Energia Cinética
m = massa
V = velocidade
F = Força
Q = Vazão
A = Área
D = Diâmetro
d1
D2 A = π . D2
4
(Cte.)
Separador de Umidade
Projeto de Sistemas de Vapor
VAZÃOVAZÃO Separador
Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
VAZÃOVAZÃO Separador
Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
VAZÃOVAZÃO Separador
Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
VAZÃOVAZÃO
SeparadorFuncionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
VAZÃOVAZÃO SeparadorFuncionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Instalações Típicas
Projeto de Sistemas de Vapor
Entrada de vapor
Filtros Y
Projeto de Sistemas de Vapor
Instalações Típicas
Projeto de Sistemas de Vapor
Projeto de um Sistema de Distribuição de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
O Que é Traceamento à Vapor?
“Uma combinação de traceamento à vapor e isolamento são usados para criar um ambiente artificial ”
• Tubulações de processos;
• Containers;
• Instrumentos.
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Onde é Usado o Traceamento?
• Refinarias e Petroquímicas;
• Indústrias Alimentícias;
• Indústrias Gerais.(óleo combustível)
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Por que Traceamento à Vapor?
• Previne que o produto se estrague;
• Minimiza os custos de bombeamento;
• Previne os riscos de solidificação.
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Produto
Linha Tracer
Produto condutor de calor
Isolamento
Produto
Linha Tracer
Produto condutor de calor
Isolamento
As tubulações de traceamento devem ser anexadas do centro à base da tubulação do produto, e nunca devem ser anexadas no topo da tubulação do produto.
CorretoCorretoIncorretoIncorreto
Expansão
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Tipos de Traceamento
• Crítico;
• Não-crítico ou simples;
• Encamisado;
• Instrumentação.
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Traceamento Crítico:
• Previne contra a solidificação;
• Previne que o produto se estrague.
Traceamento Não-Crítico:
• Mantém a viscosidade ótima do produto.
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Manifold
Controle de Temperatura
Silenciador
Spiratec
Purgador
Purgador
Linha do Produto
Traceamento
Válvula de Bloqueio
Vapor
CondensadoManifold
Controle de Temperatura
Silenciador
Spiratec
Purgador
Purgador
Linha do Produto
Traceamento
Válvula de Bloqueio
Vapor
Condensado
Traceamento Crítico
Projeto de Sistemas de Vapor
Linha do Processo
Traceamento
Válvula de Bloqueio
Purgador
Vapor
Condensado
Traceamento Não-Crítico
Projeto de Sistemas de Vapor
Linhas de Produto Encamisadas:
•• Produtos altamente críticos;Produtos altamente críticos;
•• Aquecimento ou adição de calor. Aquecimento ou adição de calor.
Traceamento de Instrumentação:•• Medidores de vazãoMedidores de vazão
•• Válvulas de controleVálvulas de controle
•• BombasBombas
•• Estações de amostraEstações de amostra
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Eliminador de arEliminador de ar
Linhas Encamisadas
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Traceamento de instrumentação
Corpo de válvula
Corpo de BombaCorpo de Bomba
Traceamento de Flange
Traceamento de Instrumentação
Projeto de Sistemas de Vapor
Cálculo do Calor Total Necessário em um Sistema de Traceamento:
1000
LWQt
Qt = Calor total necessário (kiloWatts)
W = Perda de calor na tubulação do processo (Watts/metro)
L = Comprimento total da tubulação do produto com traceamento (metros)
(dividindo por 1000, converte Watts para kiloWatts)
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Cálculo do Calor Total Necessário em um Sistema de Traceamento:
EXEMPLO:
Perda de calor = 97 Watts/metro
W = 97 Watts/metro
———————————————
Comprimento total da
tubulação traceada = 200 metros
L = 200 metros
QW L
t
1000
Qt 97 200
1000
.Q t 19 4, kiloWatts
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Cálculo da Demanda Total de Vapor de um Sistema de Traceamento:
MQh
tt
fg 3600
Mt = Demanda total de vapor (kilogramas/hora)Qt = Calor total necessário (kiloWatts)hfg = Entalpia específica de evaporação (kiloJoules/kilograma)
(multiplicando por 3600 resulta em kilogramas/hora)
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
EXEMPLO:
Qt = 19,4 kiloWatts
——————————————
Pressão do vapor = 5 bar g
hfg = 2086 kiloJoules/kilograma
Cálculo da Demanda Total de Vapor de um Sistema de Traceamento:
M = 33,5 kilo gramas / horat
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Cálculo do Custo do Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento do Vapor ------------------ da caldeira
PCI
Quanto??
Como Calcular?
Projeto de Sistemas de VaporExemplo 01 – Óleo BPFExemplo 01 – Óleo BPF
DADOS:
- Pressão Caldeira 8 bar- Eficiência da Caldeira 85%- Temp. Água de Alimentação 80ºC- Custo do Óleo BPF R$ 1,08 / Kg- Vazão da Caldeira 3000 Kg/h
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
Ct = Calor Total (Tabela Vapor Saturado)
Ct vapor = 662 Kcal/kg
Pressãorelativa Temp.
Calor sensível
Calor latente
Calor total
VolumeEspecífico
kgf/cm2 ºC kcal/kg kcal/kg kcal/kg m3/kg
0 1 99.1 99.1 539.4 638.5 1.7251 2 119.6 119.9 525.9 645.8 0.9022 3 132.9 133.4 516.9 650.3 0.6163 4 142.9 143.6 509.8 653.4 0.4704 5 151.1 152.1 503.7 655.8 0.3815 6 158.1 159.3 498.5 657.8 0.3216 7 164.2 165.6 493.8 659.4 0.2777 8 169.6 171.3 489.5 660.8 0.2448 9 174.5 176.4 485.6 662.0 0.2189 10 179.0 181.2 481.8 663.0 0.19810 11 183.2 185.6 478.3 663.9 0.18011 12 187.1 189.7 475.0 664.7 0.16612 13 190.7 193.5 471.9 665.4 0.15413 14 194.1 197.1 468.9 666.0 0.14314 15 197.4 200.6 466.0 666.6 0.134
Pressãoabsoluta
kgf/cm2
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
Cs = Calor Sensível (Tabela Vapor Saturado)
Cs água = 80 Kcal/kg t=80ºC
Pressãorelativa Temp.
Calor sensível
Calor latente
Calor total
VolumeEspecífico
kgf/cm2 ºC kcal/kg kcal/kg kcal/kg m3/kg
0 1 99.1 99.1 539.4 638.5 1.7251 2 119.6 119.9 525.9 645.8 0.9022 3 132.9 133.4 516.9 650.3 0.6163 4 142.9 143.6 509.8 653.4 0.4704 5 151.1 152.1 503.7 655.8 0.3815 6 158.1 159.3 498.5 657.8 0.3216 7 164.2 165.6 493.8 659.4 0.2777 8 169.6 171.3 489.5 660.8 0.2448 9 174.5 176.4 485.6 662.0 0.2189 10 179.0 181.2 481.8 663.0 0.19810 11 183.2 185.6 478.3 663.9 0.18011 12 187.1 189.7 475.0 664.7 0.16612 13 190.7 193.5 471.9 665.4 0.15413 14 194.1 197.1 468.9 666.0 0.14314 15 197.4 200.6 466.0 666.6 0.134
Pressãoabsoluta
kgf/cm2
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
Então:
Ct = 662,0 Kcal/kgCusto do Óleo = R$ 1,08/kgPCI = 9.800 Kcal/kg (Óleo BPF)
1,671,6760 %60 %
1,541,5465 %65 %
1,431,4370 %70 %
1,331,3375 %75 %
1,251,2580 %80 %
1,181,1885 %85 %
FatorFatorEficiênciaEficiência
1,671,6760 %60 %
1,541,5465 %65 %
1,431,4370 %70 %
1,331,3375 %75 %
1,251,2580 %80 %
1,181,1885 %85 %
FatorFatorEficiênciaEficiência FATOR DE CORREÇÃO DO
RENDIMENTO DA CALDEIRA
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
CALCULANDO:
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento do Vapor ------------------ da caldeira
PCI
Custo Ton. Vapor = 662,0 – 80 x 1000 x 1,08 x 1,18 = R$ 75,68 --------------- 9.800
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
DADOS:
- Pressão Caldeira 8 bar- Eficiência da Caldeira 85%- Temp. Água de Alimentação 80 ºC- Custo do Gás GLP R$ 1,60 / Kg- Vazão da Caldeira 3000 Kg/h
Exemplo 02 – Gás GLP
Projeto de Sistemas de Vapor
Então:
Ct = 662,0 Kcal/kgCusto do gás GLP = R$ 1,60/kgPCI = 11.300 Kcal/kg (Gás GLP)
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento do Vapor ------------------ da caldeira
PCI
Custo Ton. Vapor = 662,0 – 80 x 1000 x 1,60 x 1,18 = R$ 97,24 --------------- 11.300
Exemplo 02 – Gás GLP
Projeto de Sistemas de Vapor
DADOS:
- Pressão Caldeira 8 bar- Eficiência da Caldeira 85%- Temp. Água de Alimentação 80 ºC- Custo do Gás Natural R$ 0,70 / m³- Vazão da Caldeira 3000 Kg/h
Exemplo 03 – Gás Natural
Projeto de Sistemas de Vapor
Então:
Ct = 662,0 Kcal/kgCusto do gás natural = R$ 0,70/m³PCI = 10.800 Kcal/kg (Gás Natural)Densidade do Gás Natural = 0,62 Kg/m³
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento do Vapor ------------------ ------------------------------- da caldeira
PCI densidade gás (0,62 kg/m³)
Custo Ton. Vapor = 662,0 – 80 x 1000 x 0,70 x 1,18 = R$ 71,80 --------------- ---------- 10.800 0,62
Exemplo 03 – Gás Natural
Projeto de Sistemas de Vapor
Indústria que utiliza Bagaço como combustível de sua Caldeira
Aquatubular, onde:
• Pressão e Operação : 21 barg
• Geração de 50 toneladas / hora de vapor
• PCI do Bagaço: 1.800 Kcal / kg (50% umidade)
• Temperatura da água de alimentação: 20oC
Exemplo 04 – Bagaço
Projeto de Sistemas de Vapor
1o Passo – Cálculo da quantidade de energia para a Geração de 1 tonelada de vapor:
• Pressão de Operação : 21 barg
• Calor Sensível : 221,2 Kcal / kg
• Calor Latente : 447,7 Kcal / kg
• Assim para 1 kg de vapor:
• (Cs – 20) + ( Cl * X) = CALOR TOTAL
• (221,2-20) + (447,7*0,7) = 514,59 Kcal
Exemplo 04 – Bagaço
Projeto de Sistemas de Vapor
2o Passo – Cálculo da Relação Kg de Bagaço x Kg de Vapor:
• Já vimos anteriormente que para geração de um 1 kg de vapor necessitamos
514,59 Kcal.
• Sendo o PCI do Bagaço igual a 1.800 Kcal / kg teremos :
1.800 / 514,59 = 3,49 kg de vapor por kg de bagaço. Porém, teremos que
levar em conta o rendimento da caldeira (para caldeiras a bagaço pode
ser considerado 60%), então :
3,49 kg * 0,6 = 2,09 ou 2,1 kg de vapor / kg de Bagaço
Exemplo 04 – Bagaço
Projeto de Sistemas de Vapor
3o Passo – Cálculo da quantidade bagaço para geração de 1000 kg de vapor, e Custo do Vapor:
• Se 1 kg de bagaço geram 2,1 kg de vapor:
476,19 kg de bagaço irão gerar 1 ton de vapor
• O custo da Tonelada do Bagaço é de R$ 15,00.
Assim, a tonelada de vapor custará:
R$ 15,00 x 476,19/1000 = R$ 7,15 por tonelada
Exemplo 04 – Bagaço
Projeto de Sistemas de Vapor
DADOS:
- Pressão Caldeira 8 bar- Eficiência da Caldeira 80%- Temp. Água de Alimentação 80 ºC- Custo do Lenha R$ 35,0 / m³- Vazão da Caldeira 3000 Kg/h- Densidade Lenha = 550 Kg/m³
Exemplo 05 – Lenha
Projeto de Sistemas de Vapor
Então:
Ct = 662,0 Kcal/kgCusto da lenha = R$ 35,0 /m³PCI = 3.140 Kcal/kg (lenha)Densidade Lenha = 550 Kg/m³
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento do Vapor ------------------ ----------------------- da caldeira
PCI densidade lenha
Custo Ton. Vapor = 662,0 – 80 x 1000 x 35,0 x 1,25 = R$ 14,74 --------------- ------- 3.140 550
Exemplo 05 – Lenha
Projeto de Sistemas de Vapor
1/16(1,6)
1/8(3,2)
3/16(4,8)
1/4(6,4)
5/16(7,9)
3/8(9,5)
1(0,5)
10(4,5)
100(45,41)
1000(453,5)
Per
da
de
vap
or
Per
da
de
vap
or
--lblb
/h (
kg/h
)/h
(kg
/h)
(30 kg/h)
Diâmetro do furo - polegadas (mm)
Perdas de vapor por vazamentos tornam-se um
grande prejuízo com o decorrer do tempo.
Um furo de 1/8” a uma pressão de 100 psi gera uma perda de
30 kg/h
Para um custo de vapor de R$ 70,00/ton teremos um prejuízo
de:
R$ 1.512,00 / mês
Perdas Por Vazamentos
Projeto de Sistemas de Vapor
Perdas Por Vazamentos
Projeto de Sistemas de Vapor
Perdas Por Vazamentos
Projeto de Sistemas de Vapor
Perdas Por Vazamentos
Projeto de Sistemas de Vapor
Devido à característica erosiva do vapor (fluido
bifásico), com o passar do tempo o furo aumenta
exponencialmente, e junto com ele o
PREJUÍZO!
Não basta somente eliminar perdas, é preciso corrigi-las o mais rápido possível.
Perdas Por Vazamentos