Caldeiras de Condensação

Caldeira de condensação

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.

História e desenvolvimento notório:

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 ^[1].

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.

Funcionamento da caldeira de condensação:

Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]

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^[2].
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^[2]:

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_g é o calor específico dos gases de combustão e C_w da água em [kJ/Kg °C], w_g o caudal mássico dos gases de combustão e w_w o da corrente de água em [kg/s], ρ_g a densidade dos gases de combustão e ρ_w da água em [kg/m³], sendo que as temperaturas ( T_g e T_s ) se encontram em [°C]. As constantes h_s e h_t representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m²°C], D_s e D_t são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], A_s e A_t são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m²].