Quando utilizar caldeiras eléctricas a vapor

Uma forma alternativa de fazer face ao aumento dos preços dos combustíveis é a utilização de caldeiras eléctricas a vapor o que pode ajudar a manter a rentabilidade. Podem também servir de reserva no caso de uma paragem não planeada da caldeira principal da fábrica. Abaixo veremos situações típicas em que uma caldeira eléctrica pode ser económica e como dimensionar a caldeira.

Conceitos-chave das caldeiras eléctricas a vapor

O caldeiras eléctricas a vapor podem satisfazer as necessidades do processo quando as grandes caldeiras centrais estão paradas, porque quando estas paradas são demasiado elevadas, as caldeiras eléctricas são económicas para funcionar. As caldeiras eléctricas podem fornecer vapor em meia hora.

Os produtores de combustíveis fósseis estão a voltar a atenção para os operadores industriais e comerciais de grandes caldeiras a vapor alimentadas por combustíveis fósseis. Uma vez que os operadores de caldeiras não têm poder sobre os custos da energia, é importante encontrar formas de controlar o consumo sem reduzir as operações ou comprometer a produtividade dos processos a vapor.

À medida que as temperaturas sobem, a redução da procura de aquecimento permite reduzir o consumo das grandes caldeiras centrais. Tipicamente, mesmo com o rácio de redução máximo, uma caldeira produz mais vapor do que o necessário para os processos, e este excesso é libertado para a atmosfera. A energia desperdiçada representa um custo significativo de combustível na entrada.

O custo da eletricidade para as caldeiras eléctricas a vapor

Embora as empresas de serviços públicos sejam alguns dos maiores operadores de caldeiras a vapor alimentadas a combustíveis fósseis, são menos afectadas pelo aumento dos preços do petróleo e do gás porque utilizam carvão. Os que utilizam petróleo e gás têm mais influência junto dos fornecedores devido à sua dimensão e volume de utilização. A maioria dos operadores de caldeiras industriais e comerciais paga provavelmente um prémio pela eletricidade em comparação com o petróleo e o gás para quantidades equivalentes de energia. Uma comparação dos custos totais evidencia as vantagens da utilização de caldeiras eléctricas a vapor para gerar vapor de processo quando as necessidades globais de vapor da instalação são reduzidas.

Aplicações das caldeiras eléctricas a vapor

Existem caldeiras eléctricas a vapor para produzir vapor a baixa e alta pressão, embora alguns fabricantes construam caldeiras eléctricas maiores para requisitos de instalação específicos. As caldeiras eléctricas são adequadas para uma vasta gama de processos, incluindo os utilizados no fabrico de produtos químicos, tintas, papel, têxteis, produtos petrolíferos, produtos farmacêuticos, plásticos e borracha. São também muito úteis no processamento de alimentos e bebidas e em muitas outras instalações onde é necessário calor, humidificação e esterilização.

As aplicações específicas incluem o fornecimento de vapor para tanques e recipientes de armazenamento encamisados, recipientes de reação e destilação, rolos térmicos para revestimento de papel, calandragem, laminação, ondulação e estampagem, bem como para placas, matrizes e moldes utilizados no processamento de plásticos e elastómeros.

Embora a caldeira principal da fábrica forneça normalmente vapor e água quente para o aquecimento de conforto e humidificação, há casos em que é rentável instalar uma caldeira eléctrica para aquecimento localizado numa extensão da fábrica. Da mesma forma, a caldeiras eléctricas a vapor são opções ideais para novas instalações de processo onde as grandes caldeiras de combustível fóssil não são práticas ou necessárias. Com uma caldeira eléctrica adequadamente dimensionada, não há perdas de combustão no local ou emissões de chaminés. Em comparação com as caldeiras a óleo, não há tanques de armazenamento de combustível para instalar, nem tanques de armazenamento de combustível para manter cheios, nem preocupações com fugas. Além disso, não é necessária qualquer manutenção dos queimadores e das superfícies do permutador de calor.

O caldeiras eléctricas a vapor são fornecidas com todos os controlos e acessórios necessários e estão prontas a funcionar. O pessoal de manutenção, com um mínimo de formação, pode operar a maioria das caldeiras eléctricas. Arrancam rapidamente, fornecendo vapor em meia hora. São unidades seguras, compactas e silenciosas que podem ser instaladas perto do local onde o vapor é consumido, eliminando a necessidade de longas tubagens e as perdas de calor que podem atingir o 10%. O caldeiras eléctricas a vapor são bem isolados, pelo que não acrescentam calor significativo ao ambiente. Funcionam com as tensões de distribuição existentes e o único requisito adicional é o fornecimento de água de alimentação.

Para obter uma melhor eficiência da sua caldeira a vapor, informe-se sobre como remover o ar dos sistemas de vapor industriais de modo a não afetar o desempenho

Por último, a manutenção do caldeiras eléctricas a vapor é mínima, para além das inspecções de rotina dos níveis de água e das inspecções mensais da cablagem. Como todas as caldeiras, requerem apenas medidas periódicas de controlo de incrustações e purgas para manter a eficiência. A substituição dos elementos de aquecimento, quando necessário, é facilmente efectuada através da porta da caldeira.

Se pretende ter um bom controlo do funcionamento correto da sua caldeira, aconselhamos que consulte o nosso lista de controlo para assegurar a manutenção das caldeiras industriais

Dimensionamento e seleção de caldeiras eléctricas a vapor

Uma vez que as caldeiras eléctricas a vapor são pré-projectadas e montadas, e os requisitos de instalação são semelhantes para a maioria das unidades, o dimensionamento e a seleção a partir de uma lista de produtos padrão é normalmente um processo simples. A maioria das aplicações de aquecimento requer a determinação da potência correta da caldeira.

• Determinar a potência (kW) necessária para levar a aplicação à temperatura de funcionamento no tempo desejado, incluindo a tubagem.
• Determinar a potência (kW) necessária para manter a temperatura de funcionamento no processo e na tubagem.
• Tendo em conta o resultado mais elevado dos passos anteriores, tem de ser determinado um fator de correção para a água de alimentação a uma temperatura mais elevada. Multiplique as libras de vapor necessárias por hora do passo 3 por este fator de correção.

A pressão de vapor deve ser a pressão mais baixa que dará o desempenho necessário a uma temperatura acima da temperatura desejada do produto final ou do processo. Para determinar se o aumento de temperatura do produto ou do processo é suficiente, é necessário determinar se existe uma área de superfície de transferência de calor suficiente no permutador de calor para satisfazer a fórmula:

A variação de temperatura pode ser aumentada, se necessário, desde que a pressão nominal máxima da caldeira e a temperatura máxima admissível da superfície de transferência de calor em contacto com o produto não sejam ultrapassadas.

Com base neste cálculo, deve ser selecionada uma caldeira eléctrica a vapor que, dependendo do fabricante, pode ser equipada com uma série de opções de desempenho adicionais, incluindo purga automática, separadores de purga quando o vapor e a água quente não podem ser descarregados diretamente para um dreno, controlos electrónicos do nível de água e controlos electrónicos para instalações de modulação de pressão.