Determinação da eficiência de uma caldeira de termofluido - Jesus, Mafalda Barros de (2018)
O estágio curricular, que faz parte integrante do segundo ano do Mestrado em Engenharia Química- Otimização Energética na Indústria Química do Instituto Superior de Engenharia do Porto, foi realizado na empresa Corticeira Amorim SGPS, SA na unidade industrial Amorim e Irmãos, S.A sediada em Santa Maria de Lamas. O objetivo principal deste trabalho consiste na determinação do rendimento de uma caldeira de termofluido alimentada a biomassa e na avaliação de possíveis melhorias energéticas. O processo produtivo das rolhas de cortiça na Amorim é acompanhado por equipamentos com elevada precisão que necessitam de um termofluido para o seu funcionamento. O óleo Shell Thermia Oil B é o termofluido utilizado. As moldadoras, aquecedor de ar, bem como, o aquecedor de água são alguns exemplos da utilização deste termofluido. Deste modo, a avaliação energética da caldeira que aquece o termofluido tem extrema importância para que seja possível obter de forma eficaz a máxima eficiência do equipamento. A caldeira em estudo é de tubos de fluido, alimentada a biomassa, mais precisamente pó de cortiça, que pode apresentar diferentes origens. Para a determinação da eficiência da caldeira em estudo, utilizaram-se dois métodos, o método da entalpia absorvida pelo fluido e o método das perdas. Para isso fez-se medição das temperaturas do termofluido, dos gases de combustão, do ar ambiente e da parede exterior da caldeira e tubagem adjacente. Também foi analisada a composição dos gases de combustão. Com este trabalho verificou-se que a eficiência média da caldeira pelo método das perdas é mais elevado do que o obtido pelo método da entalpia absorvida pelo fluido, apresentando o valor de 80% ±3% e 66% ± 9% respetivamente, sendo estes valores aceitáveis. As perdas que apresentam valores mais elevados são as relativas ao calor sensível dos gases de combustão com cerca de 19% equivalendo a uma potência térmica de 4,52 x 105 W, devido principalmente à elevada temperatura com que os gases abandonam a caldeira. Com o objetivo de aproveitar esta energia perdida, dimensionou-se um permutador de carcaça e tubos para aquecimento de água de 20ºC a 60ºC, obtendo-se um permutador com tubos do tipo BWG 10 de 1,91x10-2 m de diâmetro externo e 0,39 m de diâmetro da carcaça, 1 m de comprimento de tubos e um coeficiente global de transferência de calor de 231,4W/(m2K). Dimensionou-se também um permutador de fluxo cruzado para aquecimento do ar á entrada da caldeira até 50ºC com os gases de combustão, resultante num permutador com tubos do tipo BWG 10 de 2,54x10-2 m de diâmetro externo, com 1,5 m de comprimento e 361 tubos obtendo-se um coeficiente global de transferência de calor de 45,4 W/(m2K). Com este permutador de calor, é possível reduzir 28,8 kg/h o consumo de pó na caldeira e aumentar a sua eficiência, para 74% pelo método da entalpia absorvida pelo fluido e para 93% pelo método das perdas.