Classificações da Caldeira

Este tutorial explica as três classificações de caldeira mais comumente usadas: A classificação ‘De e a’ para evaporação, a classificação em kW para saída de calor e cavalos-vapor de caldeira.

Classificação ‘De e a’

A classificação ‘de e a’ é amplamente usada como referência pelos fabricantes de caldeiras casco para atribuir à caldeira uma classificação que mostra a quantidade de vapor em kg/h que a caldeira pode produzir ‘de e a 100°C’, à pressão atmosférica. Cada quilograma de vapor teria então recebido 2 257 kJ de calor da caldeira. As caldeiras casco são frequentemente operadas com temperaturas de água de alimentação inferiores a 100°C. Consequentemente, a caldeira é obrigada a fornecer entalpia para levar a água ao ponto de ebulição. A maioria das caldeiras opera em pressões superiores à atmosférica, porque o vapor a uma pressão elevada transporta mais energia térmica do que o vapor a 100°C. Isso exige entalpia adicional de saturação da água. À medida que a pressão da caldeira aumenta, a temperatura de saturação é aumentada, necessitando de ainda mais entalpia antes que a água de alimentação seja levada à temperatura de ebulição. Ambos os efeitos reduzem a saída real de vapor da caldeira, para o mesmo consumo de combustível. O gráfico na Figura 3.5.1 mostra temperaturas de água de alimentação plotadas contra a percentagem da figura ‘de e a’ para operação em pressões de 0, 5, 10 e 15 bar g. A aplicação do gráfico de classificação ‘de e a’ (Figura 3.5.1) é mostrada no Exemplo 3.5.1, bem como uma demonstração de como os valores são determinados. Exemplo 3.5.1 Uma caldeira tem uma classificação ‘de e a’ de 2 000 kg/h e opera a 15 bar g. A temperatura da água de alimentação é 68°C. O uso da Equação 3.5.1 determinará um fator para produzir o mesmo resultado: Nota: Estes valores são todos de tabelas de vapor.

Usando as informações do Exemplo 3.5.1 e da Equação 3.5.1, o fator de evaporação pode ser calculado:

Classificação em kW

Alguns fabricantes fornecerão uma classificação da caldeira em kW. Esta não é uma taxa de evaporação e está sujeita ao mesmo fator ‘de e a’. Para estabelecer a evaporação real em massa, é necessário primeiro conhecer a temperatura da água de alimentação e a pressão do vapor produzido, a fim de estabelecer quanta energia é adicionada a cada kg de água. A Equação 3.5.2 pode então ser usada para calcular a saída de vapor: Exemplo 3.5.2 Uma caldeira é classificada em 3 000 kW (kJ/s) e opera a 10 bar g com uma temperatura de água de alimentação de 50°C. Quanto vapor pode ser gerado? Onde, usando as tabelas no site da Spirax Sarco:

Cavalos-vapor de caldeira (BoHP)

Esta unidade é na verdade usada apenas nos EUA e Austrália. O cavalo-vapor de caldeira não corresponde aos 550 ft lbf/s geralmente conhecidos e o fator de conversão normalmente usado de 749 Watts = 1 cavalo-vapor não pode ser aplicado. EUA e Austrália A definição amplamente usada nos EUA e Austrália de um cavalo-vapor de caldeira é a quantidade de energia necessária para evaporar 34,5 lb de água a 212 °F sob condições atmosféricas. Exemplo 3.5.4 Uma caldeira tem uma classificação de 500 BoHP. Qual é a saída de vapor? Importante: Essencialmente, isso é semelhante à classificação ‘de e a’; o uso de água de alimentação com temperaturas mais baixas e vapor a pressões mais altas reduz a quantidade de vapor produzida. Na prática, isso significa: uma classificação BoHP de 28 a 30 lb/h seria uma classificação máxima contínua mais realista, considerando a pressão do vapor e temperaturas médias de água de alimentação. Portanto, o resultado prático seria: Disso resulta: se 17 250 lb/h de vapor forem necessárias, uma caldeira de 500 BoHP seria pequena demais e o usuário precisaria especificar uma caldeira com a seguinte classificação: