https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=JohnnyBaptistaDEQWiki - Contribuições do utilizador [pt]2026-05-03T09:40:29ZContribuições do utilizadorMediaWiki 1.35.8https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1207Caldeiras de Condensação2019-04-21T17:23:38Z<p>JohnnyBaptista: /* Caldeira de condensação */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=='''História e desenvolvimento notório:'''==<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de <ref name=":0">'''Satyavada H., Baldi S.''' "Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation", ''Energy'', 2018;142(1):121-29.</ref>|345x319px]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figur 2.jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 2:Transferência de calor nas caldeiras de condensação, retirado de <ref name=":0" />|437x199px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações <ref name=":0" />:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Custos '''==<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
=='''Conclusões'''==<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Ficheiro:Figur_2.jpg&diff=1206Ficheiro:Figur 2.jpg2019-04-21T17:19:54Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Transferência de calor nas caldeiras de condensação, retirado de [2]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1204Caldeiras de Condensação2019-04-21T17:17:58Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
== '''História e desenvolvimento notório:''' ==<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de <ref name=":0">Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation 2018;142(1):121-29.</ref>|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações <ref name=":0" />:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Custos '''==<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
=='''Conclusões'''==<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1202Caldeiras de Condensação2019-04-21T17:05:47Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
== '''História e desenvolvimento notório:''' ==<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de <ref name="Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29"></ref>|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref name="Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29" />:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Custos '''==<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
=='''Conclusões'''==<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1197Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:56:46Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
== '''História e desenvolvimento notório:''' ==<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Custos '''==<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
=='''Conclusões'''==<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1196Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:54:01Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
== '''História e desenvolvimento notório:''' ==<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==<br />
::Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
::A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
::O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
::O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
::Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Custos '''==<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
=='''Conclusões'''==<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1195Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:50:58Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
== '''História e desenvolvimento notório:''' ==<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
=='''Custos '''==<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
=='''Conclusões'''==<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1194Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:49:13Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1193Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:47:48Z<p>JohnnyBaptista: /* Referências */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1192Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:47:22Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1191Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:40:49Z<p>JohnnyBaptista: /* Referências */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1190Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:40:21Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1189Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:37:24Z<p>JohnnyBaptista: /* Referências */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1188Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:37:05Z<p>JohnnyBaptista: /* História e desenvolvimento notório: */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
<br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1187Caldeiras de Condensação2019-04-21T16:35:58Z<p>JohnnyBaptista: /* Referências */</p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
=='''Referências'''==<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1186Caldeiras de Condensação2019-04-21T15:33:31Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Categoria:Utilidades_industriais&diff=1185Categoria:Utilidades industriais2019-04-21T15:31:08Z<p>JohnnyBaptista: Desfez a edição 1179 de JohnnyBaptista (Discussão)</p>
<hr />
<div>Na maioria dos processos químicos são usadas '''utilidades''' para alterar a temperatura ou o estado físico das correntes do processo (por exemplo vapor e água de arrefecimento), como ''fonte de energia'' (electricidades, ar comprimido e fluidos hidráulicos), e para operações diversas como a ''inertização'', ''limpeza'', entre outras.<br />
<br />
Alguns sistemas de utilidades e equipamentos associados mais comuns são:<br />
<br />
*Combustíveis.<br />
*Fluidos de transferência de calor.<br />
*Sistemas de produção de utilidades.<br />
*Equipamentos de transferência de calor.<br />
*Equipamentos mecânicos.<br />
<br />
[[Categoria:Processos Químicos]]<br />
[[Categoria:Integração de processos]]<br />
{{DEFAULTSORT:Utilidades Industriais}}</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1184Caldeiras de Condensação2019-04-21T15:28:12Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1183Caldeiras de Condensação2019-04-21T15:27:40Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
==Referências==<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1182Caldeiras de Condensação2019-04-21T15:09:11Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.<br />
<br />
='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Category: Utilidades industriais]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1181Caldeiras de Condensação2019-04-21T15:04:23Z<p>JohnnyBaptista: Desfez a edição 1177 de JohnnyBaptista (Discussão)</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Category: Utilidades industriais]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1180Caldeiras de Condensação2019-04-21T15:03:59Z<p>JohnnyBaptista: Desfez a edição 1178 de JohnnyBaptista (Discussão)</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria: Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Categoria:Utilidades_industriais&diff=1179Categoria:Utilidades industriais2019-04-21T14:53:08Z<p>JohnnyBaptista: Desfez a edição 1138 de JohnnyBaptista (Discussão)</p>
<hr />
<div>Na maioria dos processos químicos são usadas '''utilidades''' para alterar a temperatura ou o estado físico das correntes do processo (por exemplo vapor e água de arrefecimento), como ''fonte de energia'' (electricidades, ar comprimido e fluidos hidráulicos), e para operações diversas como a ''inertização'', ''limpeza'', entre outras.<br />
<br />
Alguns sistemas de utilidades e equipamentos associados mais comuns são:<br />
<br />
*Combustíveis.<br />
*Fluidos de transferência de calor.<br />
*Sistemas de produção de utilidades.<br />
*Equipamentos de transferência de calor.<br />
*Equipamentos mecânicos.<br />
<br />
[[Categoria:Processos Químicos]]<br />
[[Categoria:Integração de processos]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1178Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:51:49Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1177Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:50:48Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Categoria: Utilidades industriais]]<br />
<references /></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1176Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:47:37Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.<br />
<br />
[[Category: Utilidades industriais]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1175Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:46:04Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[[Categoria:Utilidades industriais]]<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Categoria:Utilidades_Indutriais&diff=1174Categoria:Utilidades Indutriais2019-04-21T14:37:28Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu Categoria:Utilidades Indutriais para o seu redirecionamento Categoria:Caldeiras de Condensação: reverter</p>
<hr />
<div>#REDIRECIONAMENTO [[:Categoria:Caldeiras de Condensação]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1173Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:37:28Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu Categoria:Utilidades Indutriais para o seu redirecionamento Categoria:Caldeiras de Condensação: reverter</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1171Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:34:27Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu Caldeiras de Condensação para o seu redirecionamento Categoria:Utilidades Indutriais: reverter</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1169Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:17:49Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu Categoria:Utilidades Indutriais para Caldeiras de Condensação</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1167Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:16:50Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu Categoria:Caldeiras de Condensação para Categoria:Utilidades Indutriais</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=DEQWiki_Discuss%C3%A3o:Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1166DEQWiki Discussão:Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:13:16Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu DEQWiki Discussão:Caldeiras de Condensação para o seu redirecionamento Categoria:Caldeiras de Condensação</p>
<hr />
<div>#REDIRECIONAMENTO [[:Categoria:Caldeiras de Condensação]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1165Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:13:16Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu DEQWiki Discussão:Caldeiras de Condensação para o seu redirecionamento Categoria:Caldeiras de Condensação</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1163Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:11:59Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu Categoria:Caldeiras de Condensação para DEQWiki Discussão:Caldeiras de Condensação</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Utilizador:JohnnyBaptista&diff=1162Utilizador:JohnnyBaptista2019-04-21T14:11:04Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu Utilizador:JohnnyBaptista para Categoria:Caldeiras de Condensação</p>
<hr />
<div>#REDIRECIONAMENTO [[:Categoria:Caldeiras de Condensação]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1161Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:11:04Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista moveu Utilizador:JohnnyBaptista para Categoria:Caldeiras de Condensação</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1160Caldeiras de Condensação2019-04-21T14:00:52Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.<br />
<br /><br />
==='''Custos '''===<br />
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<sup>[6]</sup>.<br />
<br /><br />
==='''Conclusões'''===<br />
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.<br />
<br /><br />
==='''Referências'''===<br />
[1]: https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder.<br />
<br />
[2]: Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29.<br />
<br />
[3]:https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung.<br />
<br />
[4]: http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.<br />
<br />
[5]: https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.<br />
<br />
[6]:https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf. Acesso em: 23 Fev. 2019.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1159Caldeiras de Condensação2019-04-21T13:50:02Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρ<sub>t</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], C<sub>t</sub> é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.<br />
<br><br />
As constantes d<sub>t</sub>, d<sub>s</sub> e R<sub>ts</sub> e D<sub>m</sub> são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m<sup>2</sup>°C].<br />
<br><br />
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρ<sub>s</sub> é a densidade em [kg / m<sup>3</sup>], e C<sub>s</sub> calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.<br />
<br><br />
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno. <br />
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<sup>[3]</sup>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.<br />
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<sup>[4]</sup>.<br />
O condensado resultante tem carácter ácido<sup>[5]</sup> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.<br />
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1158Caldeiras de Condensação2019-04-21T13:37:45Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]<br />
<br></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Ficheiro:GLEICHUNG_4.png&diff=1157Ficheiro:GLEICHUNG 4.png2019-04-21T13:33:14Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>(4)</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Ficheiro:GLEICHUNG_3.png&diff=1156Ficheiro:GLEICHUNG 3.png2019-04-21T13:32:27Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>(3)</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1155Caldeiras de Condensação2019-04-21T13:26:38Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br><br />
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) C<sub>g</sub> é o calor específico dos gases de combustão e C<sub>w</sub> da água em [kJ/Kg °C], w<sub>g</sub> o caudal mássico dos gases de combustão e w<sub>w</sub> o da corrente de água em [kg/s], ρ<sub>g</sub> a densidade dos gases de combustão e ρ<sub>w</sub> da água em [kg/m<sup>3</sup>], sendo que as temperaturas ( T<sub>g</sub> e T<sub>s</sub> ) se encontram em [°C]. As constantes h<sub>s</sub> e h<sub>t</sub> representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m<sup>2</sup>°C], D<sub>s</sub> e D<sub>t</sub> são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A<sub>s</sub> e A<sub>t</sub> são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m<sup>2</sup>].</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1154Caldeiras de Condensação2019-04-21T13:19:07Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]<br />
<br><br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]<br />
<br></div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Ficheiro:GLEICHUNG_2.png&diff=1153Ficheiro:GLEICHUNG 2.png2019-04-21T13:16:27Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>(2)</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1152Caldeiras de Condensação2019-04-21T13:15:50Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|semmoldura|centro|(1)|406x44px]]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1151Caldeiras de Condensação2019-04-21T13:14:56Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:<br />
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|semmoldura|centro|(1)]]</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Ficheiro:GLEICHUNG_1.png&diff=1150Ficheiro:GLEICHUNG 1.png2019-04-21T13:10:21Z<p>JohnnyBaptista: JohnnyBaptista carregou uma nova versão de Ficheiro:GLEICHUNG 1.png</p>
<hr />
<div>(1)</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Ficheiro:GLEICHUNG_1.png&diff=1149Ficheiro:GLEICHUNG 1.png2019-04-21T12:56:24Z<p>JohnnyBaptista: </p>
<hr />
<div>(1)</div>JohnnyBaptistahttps://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Caldeiras_de_Condensa%C3%A7%C3%A3o&diff=1148Caldeiras de Condensação2019-04-21T12:41:49Z<p>JohnnyBaptista: /* Funcionamento da caldeira de condensação: */</p>
<hr />
<div>='''Caldeira de condensação'''=<br />
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.<br />
<br /><br />
=== '''História e desenvolvimento notório:''' ===<br />
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <sup>[1]</sup>''.<br />
<br />
O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.<br />
<br /><br />
==='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''===<br />
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]<br />
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional<sup>[2]</sup>.<br />
<br><br />
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<sup>[2]</sup>:</div>JohnnyBaptista