Download - Parte 06 retorno condensado
Projeto de Sistemas de Vapor
Retorno de Condensado
Projeto de Sistemas de Vapor
Por que retornar o condensado?
Projeto de Sistemas de Vapor
O condensado é um recurso extremamente valioso. A grande quantidade de calor
contida no condensado justifica o seu retorno para o tanque de alimentação da
Caldeira;
Para cada 6 graus de aumento na temperatura da água de alimentação da caldeira tem-se aproximadamente 1% de economia de combustível.
O condensado é água destilada e já tratada, o que reduz os custos com
tratamento da água tratada para a Caldeira. O alto custo do desperdício deste
condensado para o meio ambiente é algo que não faz qualquer sentido financeiro,
ecológico ou técnico.
Por que retornar o condensado?
Projeto de Sistemas de Vapor
EXEMPLO:Pressão de Vapor = 10 bar / Combustível Óleo BPF
Temperatura Inicial da água de reposição = 20ºC
Temperatura Final da água de reposição = 80ºCPela tabela de vapor saturado, temos:Calor Latente @ 10 bar = 478,2 Kcal/Kg
Calor Sensível @ 10 bar = 185,6 Kcal/Kg
Calor Total @ 10 bar = 663,9 Kcal/Kg
• A 20ºC o Calor Total para gerar vapor: 663,9 – 20 = 643,9 Kcal/kg
• A 80ºC o Calor Total para gerar vapor: 663,9 – 80 = 583,9 Kcal/kg
Então, a 20ºC P.C.I. = 9.600 = 14,9 Kg de vapor
Ctotal 643,9
Então, a 80ºC P.C.I. = 9.600 = 16,4 Kg de vapor
Ctotal 583,9
ECONOMIA DE 10% COM O AUMENTO DE
60º DA ÁGUA
Por que retornar o condensado?
Projeto de Sistemas de Vapor
Purgador
Dreno
Caldeira
Calor
Bomba de alimentação
Tanque de alimentação Válvula de
Controle
15ºC
Alimentação de água (15ºC)
Vapor8 bar g
Tratamento
Planta
Por que retornar o condensado?
Sistema de Vapor Simples – Sem retorno de condensado
Projeto de Sistemas de Vapor
Purgador
Caldeira
Calor
Bomba de Alimentação
Válvula de Controle
Vapor8 bar g
Bomba
90ºC - Retorno de Condensado
90ºC
Tanque de Alimentação
Planta
Reservatório
Por que retornar o condensado?
Sistema de Vapor Simples –Com retorno de condensado
Projeto de Sistemas de Vapor
5 – Qual o custo estimado do m3 da água tratada?
4 – Qual a temperatura da água de reposição atual?
3 – Qual o regime de trabalho? (horas/mês)
2 – Qual o combustível da(s) Caldeira(s) e o seu custo médio?
1 – Qual a quantidade de condensado total a ser retornado?
(definido de acordo com o consumo de vapor das máquinas que serão interligadas ao sistema de retorno de condensado – ver catálogos de fabricantes ou medir na prática)
Exemplo de economia com o
reaproveitamento de condensadoDados Necessários do Sistema
Projeto de Sistemas de Vapor
a) Vazão de Condensado a ser retornado................................. 8.000 kg/hb) Horas Anuais de Operação.................................................... 8.640 h(considerando 24h/dia e 30 dias/mês)c) Custo estimado da água e efluentes (já com produtos químicos)................................................... R$ 1,00 /tond) Temperatura do Condensado Retornado.............................. 90°Ce) Temperatura da Água de Reposição atual............................ 30°Cf) Aumento de Temperatura da Água de Reposição................. 60°Cg) Combustível (BPF), custo médio........................................... R$ 1,05/ kgh) Energia fornecida pelo combustível (BPF)............................ 8.050 Kcal/Kg
ECONOMIA (BPF) = (a) x (b) x (f) x calor específico x (g)
(h)
Exemplo de economia com o
reaproveitamento de condensadoEconomia de Combustível (Óleo BPF):
Projeto de Sistemas de Vapor
ECONOMIA (BPF) = 8.000 Kg/h x 8.640 h x 60ºC x R$ 1,05
8.050
a) Vazão de Condensado a ser retornado................................. 8.000 kg/hb) Horas Anuais de Operação.................................................... 8.640 h(considerando 24h/dia e 30 dias/mês)c) Custo estimado da água e efluentes (já com produtos químicos)................................................... R$ 1,00 /tond) Temperatura do Condensado Retornado.............................. 90°Ce) Temperatura da Água de Reposição atual............................ 30°Cf) Aumento de Temperatura da Água de Reposição................. 60°Cg) Combustível (BPF), custo médio........................................... R$ 1,05/ kgh) Energia fornecida pelo combustível (BPF)............................ 8.050 Kcal/Kg
ECONOMIA = R$ 540.939,00 por ano (R$ 45.078,00 p/mês)
Exemplo de economia com o
reaproveitamento de condensadoEconomia de Combustível (Óleo BPF):
Projeto de Sistemas de Vapor
ECONOMIA (H2O) = (a) x (b) x (c)
1000 Kg
ECONOMIA = R$ 69.120,00 por ano (R$ 5.760,00 p/mês)
a) Vazão de Condensado a ser retornado................................. 8.000 kg/hb) Horas Anuais de Operação.................................................... 8.640 h(considerando 24h/dia e 30 dias/mês)c) Custo estimado da água e efluentes (já com produtos químicos)................................................... R$ 1,00 /tond) Temperatura do Condensado Retornado.............................. 90°Ce) Temperatura da Água de Reposição atual............................ 30°Cf) Aumento de Temperatura da Água de Reposição................. 60°Cg) Combustível (BPF), custo médio........................................... R$ 1,05/ kgh) Energia fornecida pelo combustível (BPF)............................ 8.050 Kcal/Kg
= 8.000 Kg/h x 8.640 h x R$ 1,00
1000 Kg
Exemplo de economia com o
reaproveitamento de condensadoEconomia de Água Tratada:
Projeto de Sistemas de Vapor
Redução anual total do custo (Água tratada+Combustível)
Com a implantação do Sistema de Retorno de Condensado:
R$ 610.059,00
Exemplo de economia com o
reaproveitamento de condensado
Projeto de Sistemas de Vapor
Bombas Mecânicas de Condensado
Projeto de Sistemas de Vapor
Admissão
Bombas Mecânicas de Condensado
Funcionamento:
Projeto de Sistemas de Vapor
Admissão
Admissão de vaporBombas Mecânicas de Condensado
Funcionamento:
Projeto de Sistemas de Vapor
Admissão de vapor
Recalque
Bombas Mecânicas de Condensado
Funcionamento:
Projeto de Sistemas de Vapor
exaustão
Recalque
Bombas Mecânicas de Condensado
Funcionamento:
Projeto de Sistemas de Vapor
Alimentação de vapor ou ar comprimido
Linha de Retorno de condensado
Altura
Purgador, para quando o fluido de operação é vapor
Bomba mecânica
Filtro na entrada
Exaustão da Bomba
Condensado do Sistema
Coluna de alimentação0.3m prefeível0.15m mínino
0.0m mínimo
Coluna de Alimentação Fatores de multiplicação de Capacidade metros ( m ) DN 25 DN 40 DN 50 DN 80x50
0,15 0,90 0,75 0,75 0,800,30 1,00 1,00 1,00 1,000,60 1,15 1,10 1,20 1,050,90 1,35 1,25 1,30 1,15
Sistemas de Bombeamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Sistemas de Bombeamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Instalações Típicas
Remoção de Condensado de trocadores de Calor
Projeto de Sistemas de Vapor
Instalações Típicas
Remoção de Condensado de equipamentos com Vácuo
Projeto de Sistemas de Vapor
Instalações Típicas
Remoção de Condensado de aquecedores de ar
Projeto de Sistemas de Vapor
Controle de Temperatura
Alimentação de Vapor
Purgador de bóia
Bomba Mecânica
Pressurizada
Trocador de Calor
Controle Efetivo de Condensado
Projeto de Sistemas de Vapor
É o instante em que a pressão à montante e à jusante do purgador se igualam.
P1 = P2P1 = P2
Pressão Diferencial = ZERO
Stall Point
Projeto de Sistemas de Vapor
Temp. abaixo do Set Point
P1 > P2
Válvula de Controle Aberta
Stall Point
Baixa Pressão Interna
Projeto de Sistemas de Vapor
Temp. próxima do Set Point
P1 = P2
Válvula de Controle Modulando
Stall Point
Baixa Pressão Interna
Projeto de Sistemas de Vapor
Temp. no Set Point
P1 < P2
Válvula de Controle Fechada
Stall Point
Baixa Pressão Interna
Projeto de Sistemas de Vapor
Temp. no Set Point
P1 < P2
Válvula de Controle Fechada
Stall Point
Baixa Pressão Interna
Projeto de Sistemas de Vapor
Temp. abaixo do Set Point
P1 > P2
Válvula de Controle Aberta
Stall Point
Baixa Pressão Interna
Projeto de Sistemas de Vapor
Temp. abaixo do Set Point
P1 > P2
Válvula de Controle Aberta
Stall Point
Baixa Pressão Interna
Projeto de Sistemas de Vapor
QUAL A SOLUÇÃO PARA EVITAR A OCORRÊNCIA DE ALAGAMENTO DE
CONDENSADO E/OU STALL POINT?
Stall Point
Projeto de Sistemas de Vapor
Válvula de Controle
Retorno deCondensado
Purgador
Vapor
Produto
Produto
Stall Point - Solução
Projeto de Sistemas de Vapor
Válvula de Controle
Retorno deCondensado
Bombeamento de Condensado
Purgador
Vapor
Produto
Produto
Stall Point - Solução
Projeto de Sistemas de Vapor
Retorno deCondensado
Vapor
Válvula de ControleProduto
Produto
Bombeamento de Condensado
Purgador
Stall Point - Solução
Projeto de Sistemas de Vapor
Retorno deCondensado
Vapor
Válvula de ControleProduto
Produto
Bombeamento deCondensado
Purgador
Stall Point - Solução
Projeto de Sistemas de Vapor
Retorno deCondensado
Vapor
Válvula de ControleProduto
Produto
Bombeamento de Condensado
Purgador
Stall Point - Solução
Projeto de Sistemas de Vapor
Como saber se em suas instalações existem problemas com a ocorrência de Stall Point e/ou
alagamento de condensado?
Stall Point
Projeto de Sistemas de Vapor
Verifique se existem problemas com:
• Instabilidade no controle de temperatura
• Ocorrência de Golpes de Aríete
• Corrosão interna nos trocadores de calor
Stall Point
Projeto de Sistemas de Vapor
Purgador de Bombeamento - APT
Projeto de Sistemas de Vapor
Ps
Pb Ps
Saída de fluido secundário
Entrada de fluido secundárioAPT14
Ps
Pb Ps
Saída de fluido secundário
Entrada de fluido secundárioAPT14
Purgador de Bombeamento - APT
Como o APT é conectado no sistema?
Projeto de Sistemas de Vapor
O condensado entra no corpo
através da válvula de retenção de
portinhola;
Isto provoca a flutuação das bóias ;
As bóias são conectadas ao
mecanismo do purgador;
Se a pressão a montante for
suficiente para vencer a
contrapressão o condensado é
descarregado pelo purgador.
APT - Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Se a pressão do sistema for
inferior a contrapressão, um
purgador convencional entraria
em Stall;
O condensado irá alagar o sistema;
Com o APT 14 o condensado irá preencher seu corpo.
APT - Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
As bóias flutuarão até que o mecanismo da bomba dispare;
A válvula de admissão de abre e a válvula de exaustão fecha.
APT - Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
A ação rápida do mecanismo garante uma rápida mudança do modo purgador para o modo bomba;
Com a válvula de admissão de vapor aberta, a pressão interna ao APT eleva-se acima da contra-pressão;
O condensado é forçado a deixar o APT através da sede do purgador para a linha de retorno de condensado.
APT - Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Como o nível de condensado cai dentro do APT, as bóias ligadas ao mecanismo acionam-o;
A válvula de admissão de vapor fecha e válvula de exaustão abre.
APT - Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
A pressão interna no APT é aliviada pela válvula de exaustão aberta.
Como a pressão interna no APT é equalizada com o sistema, o condensado entra pela válvula de retenção de entrada tipo portinhola.
No mesmo instante a válvula de retenção de saída (do tipo esfera) garante que o condensado da linha de retorno retorne ao interior do APT;
O ciclo de purga ou bombeamento inicia-se novamente.
APT - Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
APT - Aplicações
Remoção de Condensado de aquecedores de ar de múltiplos estágios
Projeto de Sistemas de Vapor
APT - Aplicações
Remoção de Condensado de equipamentos que trabalham à Vácuo
Projeto de Sistemas de Vapor
APT - Aplicações
Remoção de Condensado de equipamentos serpentinados
Projeto de Sistemas de Vapor
APT - Aplicações
Remoção de Condensado de trocadores de Caloe Casco - Tubo
Projeto de Sistemas de Vapor
APT - Aplicações
Remoção de Condensado de trocadores de Calor à Placas
Projeto de Sistemas de Vapor
APT - Aplicações
Projeto de Sistemas de Vapor
APT - Aplicações
Projeto de Sistemas de Vapor
Reaproveitamento de Vapor Flash
Projeto de Sistemas de Vapor
4 bar g
0 bar g
Massa
Condensado 900 kg/h
Vapor Flash 100 kg/h
Volume
Condensado 0.9 m 3 /Kg
Vapor Flash 167.3 m 3/Kg
1,00
0 kg
/h
Quantidade de Vapor Flash
Projeto de Sistemas de Vapor
100 kg Vapor Flash
99.44% do Volume Total
900 kg Condensado
0.56 % do Volume Total
Quantidade de Vapor Flash
Projeto de Sistemas de Vapor
Pre
ssão
nos
Pur
gado
res
bar
kg vapor flash/kg condensado
Pressão de Vapor Flash bar g
Pressão Atmosférica
Curva de Vapor Flash
Projeto de Sistemas de Vapor
Tanque Flash
Saída de Vapor Flash
Saída de Condensado
Entrada
Como reaproveitar o Vapor Flash?
Projeto de Sistemas de Vapor
Injeção de Vapor Flash de baixa
pressão no tanque de alimentação
Tanque Flash
Vapor Flash injetado diretamente em um cabeçote desaerador
Blowdown das válvulas de Descarga de Fundo da
Caldeira
Termostato
Trocador de Calor
Como reaproveitar o Vapor Flash?
Recuperação de Energia de descargas de Caldeiras
Projeto de Sistemas de Vapor
Purgadores
Válvula Redutora de Pressão
Vapor
Fluxo de Ar
Condensado
Tanque Flash
Válvula de Controle
Vapor Flash
Como reaproveitar o Vapor Flash?
Projeto de Sistemas de Vapor
Como reaproveitar o Vapor Flash?
Projeto de Sistemas de Vapor
Vapor Flash = Calor Sensível de alta – Calor Sensível de baixa x Massa de (Kg/h) Calor Latente de Baixa condensado
Condensado
Vapor Flash
CondensadoCondensado
Vapor FlashVapor Flash
Condensado
Como calcular a quantidade de Vapor Flash a ser reaproveitada no processo?
Projeto de Sistemas de Vapor
Exemplo:
Pressão de Entrada = 10 Kgf/cm2
Pressão de Reevaporação (flash) = 1,4 Kgf/cm2
Vazão de Condensado = 9.000 Kg/hr
Vapor Flash = Calor Sensível de alta – Calor Sensível de baixa x Massa de (Kg/h) Calor Latente de Baixa condensado
Vapor Flash = 185,6 – 125,8 x 9.000 = 1.030,83 Kg/h de Vapor Flash (Kg/h) 522,1
Como calcular a quantidade de Vapor Flash a ser reaproveitada no processo?
Projeto de Sistemas de Vapor
Reaproveitamento de Vapor Flash
Projeto de Sistemas de Vapor
Reaproveitamento de Vapor Flash
Projeto de Sistemas de Vapor
Dimensionamento da Linha de Retorno de Condensado (kg/h) – Saída de bombas / Tq. Flash
Perda de Carga Aproximada em mbar/m de percurso em Tubo de Aço0,3 0,5 0,6 0,8 1 1,4
1/2" (15mm) 95 130 140 160 180 2203/4" (20mm) 220 290 320 370 420 5001" (25mm) 410 540 600 690 790 940
1.1/4" (32mm) 890 1180 1300 1500 1700 20401.1/2" (40 mm) 1360 1790 2000 2290 2590 3100
2" (50mm) 2630 3450 3810 4390 4990 60002.1/2" (65mm) 5350 6950 7730 8900 10150 12100
3" (80mm) 8320 10900 12000 13800 15650 187004" (100mm) 17000 22200 24500 28200 31900 38000
Diâmetro do Tubo
Como dimensionar Linha de Retorno de Condensado?
Projeto de Sistemas de Vapor
Dimensionamento da Linha de Condensado com vapor de reevaporação(kg/h)
Como dimensionar Linha de Retorno de Condensado?
Projeto de Sistemas de Vapor
Dimensionamento de Linhas de Condensado com vapor de reevaporação
(kg/h)
Projeto de Sistemas de Vapor
Sistema de detecção de Condensado Contaminado - CCD
Projeto de Sistemas de Vapor
Evita contaminação de produtos e prejuízos à caldeira;
Consumo mínimo de energia;
Reduz custo de tratamento de água;
Permite leitura contínua no local e saída de sinal para registrador gráfico;
O sensor de compensação de temperatura proporciona resultados precisos
na leitura de condutividade.
Sistema de Detecção de Condensado Contaminado - CCD