economizadores

 

Como economizadores entendemos o sistema de troca de calor ou troca de calor que permite recuperar a energia excedente de um processo para reutilizá-la obtendo economias econômicas e ambientais. Ou seja, obter uma instalação mais eficiente e sustentável.

Dentro dos economizadores encontramos muitos formatos diferentes dependendo das singularidades de cada projeto, se quisermos recuperar o excesso de energia de um fluxo de ar, gás de extração, fumos de combustão, água, água superaquecida, de vapores ou óleos térmicos entre outros. Existem centenas de opções.

Nesse sentido, o escritório técnico da Boixac Tech estuda detalhadamente as características do projeto para selecionar a solução ideal, tanto em termos de desempenho quanto de durabilidade. Fornecendo soluções com diversos materiais como aço, aço inoxidável, titânio, cobre, cuproníquel, alumínio ou alumínio manganês, entre outros. Respondendo assim às condições mais exigentes como correntes poeirentas, com elevados coeficientes de sujidade ou fluidos pegajosos, viscosos ou com sedimentos.

Dimensionamento de economizador para caldeiras industriais OEM

por

Dimensionamento de economizadores para fabricantes OEM de caldeiras industriais | BOIXAC Blog técnico · Integração OEM › Economizadores industriais Dimensionamento de economizadores para fabricantes OEM de caldeiras industriais Critérios técnicos de dimensionamento térmico, integração mecânica e documentação normativa para fabricantes de caldeiras que incorporam economizadores como componente próprio da máquina. BOIXAC · Escritório TécnicoAtualizado: 2026Leitura: ~10 min Nota sobre o âmbito deste artigo Este texto tem caráter exclusivamente técnico e informativo. Não substitui em nenhum caso a análise específica de um projeto concreto por técnicos qualificados. Os valores e intervalos indicados são orientativos; o dimensionamento definitivo de qualquer economizador requer o estudo detalhado das condições reais de processo, a classificação normativa do equipamento e a intervenção, se aplicável, de um Organismo Notificado. A BOIXAC não assume qualquer responsabilidade decorrente de decisões tomadas com base no conteúdo deste artigo. Para um fabricante OEM de caldeiras industriais, o economizador não é um acessório opcional: é um componente crítico que define a eficiência global do conjunto, condiciona o projeto estrutural da caldeira e determina, em grande medida, a categoria normativa do equipamento final. Integrá-lo corretamente exige ir muito além do simples cálculo da superfície de transferência de calor. 1. Função e posicionamento do economizador no conjunto caldeira Um economizador é um permutador de calor gás-líquido situado no trecho final do circuito de gases de combustão, habitualmente entre a última passagem da caldeira e a chaminé. A sua função é recuperar a entalpia contida nos gases de saída — que em caldeiras convencionais a gás natural oscila entre 150 e 280 °C — para pré-aquecer a água de alimentação antes de entrar no gerador de vapor ou para aquecer um fluido de serviço secundário. O ganho térmico é diretamente proporcional à descida de temperatura dos gases na saída do economizador. Como referência orientativa, cada descida de 20 °C na temperatura dos gases de combustão de uma caldeira a gás natural representa uma melhoria aproximada de 1 % no rendimento global da instalação. Em caldeiras que queimam gasóleo, fuelóleo ou biomassa, as margens podem ser superiores, mas o risco de condensação ácida nos tubos exige uma análise cuidadosa do ponto de orvalho ácido, especialmente quando os gases contêm SO₂. Termo-chave: ponto de orvalho ácido Nos gases de combustão que contêm dióxido de enxofre (SO₂), presente em combustíveis com teor de enxofre como o fuelóleo ou certos biogases, o ponto de orvalho ácido ocorre a temperaturas significativamente superiores ao ponto de orvalho da água. Operar abaixo deste ponto provoca condensação de ácido sulfuroso e sulfúrico sobre as superfícies dos tubos, acelerando severamente a corrosão. O dimensionamento do economizador deve garantir que a temperatura de parede dos tubos se mantenha sempre acima deste limiar crítico, cuja determinação depende do teor de enxofre do combustível e do excesso de ar utilizado. 2. Variáveis de dimensionamento térmico Variável Descrição e considerações para o OEM Caudal mássico de gases (ṁg) Expresso em kg/h ou Nm³/h. Deve corresponder ao regime nominal da caldeira e, se o fabricante o exigir, aos regimes de carga parcial (50 %, 75 %). A variação de caudal afeta o coeficiente de convecção exterior nos tubos. Temperatura de entrada dos gases (Tg,in) Temperatura dos gases à entrada do economizador, ou seja, à saída da última passagem da caldeira. Pode variar em função do regime de carga. Temperatura de saída dos gases (Tg,out) Temperatura alvo à saída do economizador. Condicionada pela temperatura mínima admissível para evitar condensação. Caudal e temperatura de entrada do fluido Caudal de água de alimentação ou fluido a pré-aquecer, e a sua temperatura de entrada. Em caldeiras de vapor, a água de alimentação chega geralmente entre 60 e 105 °C desde o desarejador. Composição dos gases Teor em CO₂, H₂O, SO₂, NOₓ, cinzas e partículas. Determina o risco de corrosão, o fator de incrustação e a seleção de material dos tubos. Perda de pressão admissível (ΔP) Limitação de queda de pressão no circuito de gases e no circuito de fluido, imposta pelo projeto global da caldeira e pelos ventiladores disponíveis. Equação fundamental de dimensionamento Q = U · A · ΔTlm Onde Q é a potência térmica a transferir (W), U é o coeficiente global de transferência de calor (W/m²·K), A é a superfície de troca (m²) e ΔTlm é a diferença de temperatura logarítmica média entre os dois fluidos. O valor de U resulta do cálculo detalhado dos coeficientes convectivos interior e exterior, a resistência de parede e os fatores de incrustação de cada lado, sendo altamente dependente da geometria específica do economizador. 3. Tipologias construtivas de economizadores para OEM Tipologia Características para integração OEM Aplicação preferencial Tubos com alhetas helicoidais Máxima densidade de superfície por unidade de volume. Coeficiente U elevado com gases limpos. Sensíveis ao incrustamento progressivo se os gases contiverem partículas finas ou cinzas. Caldeiras a gás natural ou GPL. Gases limpos sem partículas. Tubos com alhetas contínuas (banda) Superfície de troca elevada. Projeto compacto. Limpeza por sopro de ar ou sootblower integrável. Caldeiras a gasóleo. Gases com teor moderado de partículas. Tubos lisos (sem alhetas) Robustez máxima face a gases com elevado teor de partículas abrasivas, cinzas volantes ou condensados corrosivos. Facilidade de limpeza mecânica. Caldeiras a biomassa, fuelóleo pesado, gases de processo com partículas. Gases com SO₂ elevado. Economizador condensante Permite operar abaixo do ponto de orvalho da água, recuperando a entalpia latente de condensação. Requer materiais resistentes à corrosão por condensados ácidos (aço inoxidável 316L) e gestão dos condensados gerados. Caldeiras a gás natural de alta eficiência. Projetos com objetivos de rendimento ≥ 107 % (PCI). 4. Integração mecânica no conjunto caldeira 4.1. Dilatação térmica diferencial Os tubos do economizador e a carcaça experimentam dilatações térmicas de magnitudes e velocidades diferentes durante os ciclos de arranque e paragem da caldeira. As soluções habituais incluem o projeto de coletores flutuantes, a incorporação de compensadores de dilatação nas tubagens de ligação e a definição de velocidades máximas de aquecimento (heat-up rates) nos procedimentos de operação. 4.2. Ligações de fluido As ligações do circuito de água devem ser compatíveis … Ler mais

Recuperação de calor industrial

por

Podcast Con G de Geo: recuperació de calor i sostenibilitat industrial | BOIXAC BOIXAC › Presença mediática › Podcast Con G de Geo Podcast Con G de Geo: recuperação de calor e sustentabilidade industrial Na BOIXAC tivemos a honra de ser convidados e participar no podcast Con G de Geo, cujo objetivo é aproximar a engenharia que procura o desenvolvimento através da sustentabilidade, mediante as energias renováveis, a otimização energética e o uso eficiente dos recursos. BOIXAC Tech SLTranscrição podcastLeitura: ~6 min Índice de conteúdos 1. Apresentação 2. O Pacto Verde Europeu e os objetivos de 2030 3. A indústria como alavanca de mudança 4. O equilíbrio energético e a recuperação de calor 5. Como funciona um recuperador de calor 6. BOIXAC e os permutadores de calor industriais A seguir encontrará a transcrição com a nossa contribuição e convidamo-lo a ouvir-nos clicando aqui. 1. Apresentação Em dezembro de 2019 foi aprovado aquilo que conhecemos como o Pacto Verde Europeu, que tem como objetivo alcançar a neutralidade climática até 2050. Para isso, foi feita uma escalada com as diferentes ações a realizar e, um dos degraus em que iremos parar e analisar se fizemos os deveres de casa, é 2030. 2. O Pacto Verde Europeu e os objetivos de 2030 Além de incluir aspetos como recuperar a biodiversidade, melhorar o bem-estar animal ou fomentar a gestão florestal sustentável, existem três aspetos que influenciam diretamente o campo da energia: Energias renováveis Estabelecer uma quota mínima de energias renováveis de 40%. Eficiência energética Melhorar a eficiência energética em 36–39%. Emissões GEE Reduzir as emissões de gases com efeito de estufa em 55%. Todos estes aspetos são importantes para dar solução à emergência climática mas, na BOIXAC, entendemos que se a população mundial continuar a aumentar, por exemplo, apenas em Espanha prevê-se um aumento de 2% nos próximos 15 anos, para além da utilização de energias renováveis, a sustentabilidade passa pela mudança no consumo e na otimização dos recursos. Neste sentido, considerando que a indústria espanhola consome cerca de 31% do total da energia, a sua modernização e otimização é uma das chaves para o nosso futuro. 3. A indústria como alavanca de mudança A indústria espanhola e o consumo energético A indústria espanhola consome cerca de 31% do total da energia. A sua modernização e otimização é uma das chaves para o futuro energético do país. Quando circulamos pela autoestrada, até onde a vista alcança, vemos fábricas que necessitam de energia para os seus processos. Alguns exemplos: Tratamento de águas residuais Aquecer águas residuais para facilitar a digestão biológica das lamas. Construção Secar cimento para a sua correta conservação. Agricultura Aumentar o CO₂ nas estufas para aumentar a velocidade da fotossíntese. Alimentação Arrefecer alimentos como botijas para a sua moldagem. 4. O equilíbrio energético e a recuperação de calor Todos os processos que necessitam de aquecer ou arrefecer requerem energia, e a energia mantém um equilíbrio. De facto, o calor é a transferência de energia de uma zona de temperatura elevada para outra zona de temperatura mais baixa. Se, por exemplo, observarmos o que acontece nas nossas casas quando ligamos o ar condicionado veremos esse equilíbrio. Enquanto a unidade interior impulsiona ar frio, a unidade exterior expulsa o calor excedente. Partindo deste equilíbrio energético, vemos que é necessária uma certa renovação do ar interior para manter a sua qualidade. Para esta renovação captamos o ar exterior e arrefecemo-lo ou aquecemo-lo em função de cada necessidade. Ao mesmo tempo que introduzimos o ar novo, temos de expulsar o ar excedente do interior para que o novo possa entrar e é aqui que entramos com a recuperação de calor. O princípio-chave Se dermos um salto das nossas casas para a indústria e imaginarmos, por exemplo, que o ar exterior está a 20 ºC e queremos aquecê-lo para que chegue aos 80 ºC no interior, caso por exemplo de um secador em que precisamos de extrair a humidade. Aqui aparentemente necessitamos de um equipamento capaz de aumentar a temperatura do ar em 60 ºC, de 20 para 80 ºC. No entanto, existe outra possibilidade mais inteligente, económica e sustentável. 5. Como funciona um recuperador de calor Passo 01 Ar exterior frio Ar a 20 ºC captado do exterior que queremos introduzir na sala ou processo. Passo 02 Fluxos cruzados O ar de entrada e o ar de saída (a 80 ºC) cruzam-se sem se misturarem através de um sistema de fluxos cruzados. Passo 03 Intercâmbio térmico Extrai-se o calor do fluxo de ar de saída e transfere-se para o fluxo de ar de entrada, mantendo a qualidade do ar filtrado. Quando captamos este ar do exterior a 20 ºC e queremos aquecê-lo para o introduzir numa sala, um mesmo caudal de ar que estava no interior a 80 ºC será expulso. Mediante um sistema de recuperação de calor fazemos com que estes dois fluxos de ar se cruzem sem se misturarem através de um sistema que conhecemos como fluxos cruzados. Estes fluxos não os misturamos para assim manter a qualidade do ar previamente filtrado, mas extraímos o calor do fluxo de ar de saída e transferimo-lo para o fluxo de ar de entrada. Com este sistema alcançamos dois objetivos: 🌡️ Objetivo 1: pré-aquecimento do ar de entrada O ar frio que estamos a introduzir aumentará a sua temperatura, de forma que o equipamento que utilizamos para aquecê-lo, frequentemente caldeiras, poderá trabalhar de forma mais relaxada, consumindo menos energia e, portanto, poupando e sendo mais sustentável. ♻️ Objetivo 2: arrefecimento do ar de saída O ar quente que estamos a expulsar reduzirá notavelmente a sua temperatura aproximando-se da temperatura ambiente e, consequentemente, seremos ainda um pouco mais sustentáveis. A tecnologia dos recuperadores de calor A tecnologia dos recuperadores de calor pode variar em função da aplicação e do fabricante, mas baseia-se no aperfeiçoamento dos filtros para oferecer uma correta qualidade do ar, dos ventiladores para obter a circulação do ar com o menor consumo elétrico e dos recuperadores de energia que são o coração que permite … Ler mais