Medição do caudal de gás natural e de vapor em caldeiras de vapor para monitorizar a eficiência da caldeira

As caldeiras de vapor industriais são utilizadas em muitos processos, como o aquecimento, a secagem e a esterilização. As caldeiras a vapor, que convertem a energia de produtos químicos inflamáveis transferindo-a para a água, são também as raízes da revolução industrial.

Combustíveis como o carvão, o fuelóleo e a serradura utilizados nas caldeiras a vapor estão a ser substituídos pelo Gás natural devido a regulamentos ambientais. Por conseguinte, a eficiência das caldeiras de vapor é importante não só para o custo, mas também para o impacto ambiental.

O método básico para o Cálculo da eficiência das caldeiras a vapor é o rácio entre a energia do combustível e a entalpia do vapor produzido. Multiplicando o caudal do Gás natural utilizado como combustível e a sua energia térmica, o caudal do Vapor produzido e a sua entalpia, obtém-se a equação da energia que entra e sai da caldeira a vapor.

Exemplo de Cálculo da eficiência de uma caldeira de vapor:

Caudal do Gás natural:330 Sm3/h
Poder calorífico do Gases:45.000 kJ/Sm3
Caudal de vapor:5.000 kg/h
Pressão de vapor:6 bar(g)
Entalpia de vapor:2.763 kJ/kg
Produção de calor:330 x 45.000 = 14.850.000 kj/h
Saída de vapor:2763 x 5000 = 12.433.500 kj/h
Eficiência:12.433.500 / 14.850.000 = 84%

Para o Cálculo acima, é necessário medir o caudal de gás natural à entrada da caldeira em Sm3 (metros cúbicos padrão) e o caudal de vapor à saída em kg/h.

Os medidores de caudal mássico térmico VA570/520 da CS INSTRUMENTS medem o caudal de gás natural em Sm3. Podem, portanto, ser utilizados como sub-medidores sem necessidade de um corretor adicional. O caudal de vapor, a Pressão e a Temperatura na saída da caldeira podem ser medidos com o medidor de caudal de vórtice VX570. Isto fornece os parâmetros de caudal necessários para o balanço energético de entrada e saída.

A função de cálculo matemático do Registrador de dados DS500, que será adicionado ao sistema, é usada para calcular a eficiência da caldeira acima e para registar os valores instantâneos. O desempenho da caldeira em diferentes cargas e condições pode assim ser facilmente monitorizado.