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MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM
CALDEIRAS
Uma parcela considerálvel do custo de operação de caldeiras envolve o gasto com
combustível. Independente do tipo utilizado (óleo combustível, gás natural, carvão, madeira,
entre outros), a adoção de medidas efetivas para minimizar o consumo de combustível
contribui de forma considerável para a redução de gastos em uma indústria.
Dentre as medidas para economizar energia em sistemas de geração de vapor, podem ser
destacadas as seguintes:
9
9
9
9
9
redução nas purgas de caldeira (aumento do ciclo de concentração);
recuperação de condensado;
tratamento químico adequado para evitar a formação de depósitos;
recuperação de calor de água da purga de caldeira;
evitar vazamentos de vapor.
A seguir são detalhadas algumas destas medidas.
1. Redução nas Purgas de Caldeira
As purgas de fundo e de nível nas caldeiras são indispensáveis para manter a concentração
de sólidos dissolvidos na água de caldeira dentro dos limites de controle e evitar problemas
de corrosão/arraste de água para o vapor.
As maneiras mais efetivas de assegurar a operação da caldeira com uma quantidade mínima
de purgas (e consequentemente valor máximo de ciclo de concentração) são:
9 pré-tratamento adequado de água de reposição;
9 aproveitamento máximo de condensado, melhorando assim a qualidade da água de
alimentação;
9 utilização de produtos químicos adequados no tratamento de manutenção.
2. Recuperação de Condensado
A recuperação de condensado é o método mais efetivo de economia de energia para
sistemas de geração de vapor. No calor total (entalpia total) do vapor, o calor latente é
aproveitado praticamente de forma integral, enquanto o calor sensível é pouco aproveitado.
Como o calor remanescente no condensado equivale a 20 e 30% do calor total do vapor, a
recuperação do condensado resulta em considerável economia de combustível.
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As vantagens da recuperação de condensado são:
- economia de combustível;
- economia de água de reposição;
- redução da vazão de purgas na caldeira.
A qualidade do condensado é similar à de uma água desmineralizada. Assim, a recuperação
de condensado como água de alimentação proporciona uma redução das purgas, através do
aumento do ciclo de concentração.
Um cuidado especial deve ser tomado para que o condensado não apresente altos teores de
ferro, o que pode invibializar seu reaproveitamento. Altas concentrações de ferro no
condensado podem levar, caso alimentado diretamente na caldeira, à formação de depósitos
nas superfícies de troca térmica e ocorrência de corrosão sob depósito.
Um método eficaz de redução na concentração de ferro no condensado é aplicar um
produto inibidor de corrosão eficaz para a parte de vapor e condensado.
3. Tratamento Químico Adequado
Para caldeiras de baixa pressão, por vezes não há qualquer processo de remoção de dureza
para a água que vai ser alimentada para o gerador de vapor. Em outros casos, existe um
abrandador para a remoção da dureza, porém o mesmo pode estar subdimencionado ou
operando de forma deficiente, ocasionando escape de dureza para a caldeira.
Em qualquer dos casos acima, a presença de dureza na água da caldeira pode gerar a
formação de depósitos nas superfícies de troca térmica. Estes depósitos prejudicam de
forma considerável a passagem de calor, pois a condutividade dos mesmos é de 20 a 100
vezes menor que o do aço carbono, conforme pode ser verificado no quadro a seguir.
“Quadro 01”
Condutividade Térmica dos Componentes de Depósitos e de Metais
Substância
Depósito de Sílica
Depósito de Carbonato de Cálcio
Depósito de Sulfato de Cálcio
Depósito de Fosfato de Cálcio
Óxido de Ferro (Hematita)
Óxido de Ferro (Magnetita)
Aço Carbono
Cobre
Condutividade Térmica
(Kcal/m.h.ºC)
0,2 ~ 0,4
0,4 ~ 0,6
0,5 ~ 2,0
0,5 ~ 0,7
3~5
1
40 ~ 60
320 ~ 360
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Admitindo-se uma condutividade térmica de depósito de 0,5 Kcal/m.h.ºC, têm-se que a
cada 0,3 mm de incrustação gera um aumento de 1% no consumo de combustível,
conforme pode ser observado no gráfico a seguir.
“Relação entre Espessura de Depósito e Aumento no Consumo de
Combustível”
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4. Recuperação de Calor da Água da Purga de Caldeira
A troca de calor entre a água de alimentação e a água de blow dawn contínuo para caldeiras
aquatubulares utilizando um trocador de calor recupera a energia da purga de caldeira e
promove a redução do consumo de combustível. A figura a seguir ilustra esta afirmação.
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5. Evitar Vazamento de Vapor
A corrosão em linhas de vapor e condensado podem causar vazamentos de vapor em
qualquer ponto do sistema pós-caldeira.Também recomenda-se a manutenção adequada dos
purgadores de condensado das linhas de vapor, com a mesma finalidade de evitar
vazamento de vapor indesejados. Medidas de controle adequadas devem ser tomadas, pois
vazamentos de vapor geram perda considerável de energia.
O gráfico a seguir mostra a relação entre a pressão de vapor e a quantidade de vapor
perdida, para vários diâmetros de furos.
Elaborado por: Antonio R. P. Carvalho
Dezembro/07.