Existem muitas maneiras de gerar água quente em Chicago para fins domésticos, mas o vapor é uma das metodologias econômicas para gerar água quente junto com eletricidade. Porém, para fins de instalação, você precisa entender como funciona todo o sistema. Um dos desafios significativos para a engenharia MEP é como criar um sistema que não só utilize o vapor ao máximo, mas também gere água quente suficiente para consumo doméstico.
Métodos primários de produção de água quente usando vapor
A utilização de vapor para a produção de água quente é adequada para fins comerciais e industriais, em vez de instalações domésticas, devido aos seus elevados custos de manutenção e infraestrutura complexa. No entanto, o aquecimento geral da água a vapor também é eficiente em termos energéticos porque, com a ajuda do vapor, você pode transferir muito calor. Existem dois métodos principais de produção de água quente usando vapor. Um injeta vapor direto enquanto o outro aquece indiretamente a água.
- Injetando Vapor Direto
Este método envolve a injeção de vapor diretamente no fluxo de água. A injeção direta de vapor é uma opção altamente recomendada quando não se deseja reter o condensado do vapor. Significa que o vapor vem de uma fonte de resíduos e daqui o condensado não será reaproveitado em hipótese alguma. Este método pode recuperar totalmente o calor latente do condensado junto com o calor de condensação.
- Aquecimento a Vapor Indiretamente
É um método simples de geração de água quente que envolve a utilização de um trocador de calor. Neste método, o vapor aquece a fonte de água até a temperatura necessária. O condensado não entra em contato com a fonte, por isso é conhecido como método indireto de aquecimento a vapor.
Enfrentar os problemas associados ao uso de vapor para geração de água quente
Um dos problemas mais significativos que os engenheiros de Chicago enfrentam é o custo associado à instalação e manutenção do sistema de aquecimento a vapor. No entanto, com a inovação neste campo, muitas técnicas económicas tornaram mais fácil para os engenheiros desenvolver um sistema adequado para ambientes domésticos.
- Para a distribuição adequada da alta pressão, devem ser utilizadas tubulações de tamanho correto.
- Os engenheiros devem definir um número apropriado de estações de armadilhas na rede.
- Os engenheiros devem instalar e colocar adequadamente esses purgadores junto com o equipamento para condicionamento de vapor.
- Devem também enfatizar a instalação adequada de disjuntores de vácuo e saídas de ar automáticas junto com a caldeira.
- A caldeira também deve ser facilmente acessível para fins de manutenção.
- Os engenheiros devem projetar o sistema de tal maneira que o condensado possa retornar da forma mais eficaz possível.
Dimensionamento da tubulação de acordo com as vazões
Por meio do Código de Encanamento e Construção, o Departamento de Chicago estabeleceu as regras e regulamentos de dimensionamento de tubos a serem cumpridos se você quiser usar sistemas de vapor para geração de água quente.
Os Engenheiros de Chicago devem seguir estes termos e condições para atender a todos os requisitos legais. Ao cumprir estes termos e condições, os engenheiros não só projetarão um sistema seguro, mas também o tornarão rentável.
- Dimensionamento de tubos de condensado
O tamanho da tubulação do equipamento de acordo com a carga de condensado é o seguinte,
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Carga Condensada |
Tamanho do tubo |
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200 kg/h |
15 mm (0,5 polegadas) |
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500 kg/h |
20 mm (0,75 polegadas) |
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1000 kg/h |
25 mm (1,0 polegada) |
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2.000 kg/h |
32 mm (1,25 polegadas) |
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3.000 kg/h |
40 mm (1,5 polegadas) |
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5.000 kg/h |
50 mm (2,0 polegadas) |
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> 5.000 kg/h |
65 mm – 100 mm (2,5 polegadas – 4 polegadas) |
Fatores que influenciam a taxa de transferência de calor
Vários fatores também influenciam a taxa de transferência de calor. Principalmente, no início, a taxa de transferência de calor é baseada na vazão máxima do injetor, tubo ou válvula de controle, mas também existem outros fatores.
- Tamanho da bolha de vapor
A condensação da bolha depende da transferência de calor através da superfície da bolha. Certifique-se de que a proporção do volume da superfície seja grande para condensação total. Bolhas pequenas fornecem uma área de superfície adequada em relação ao volume unitário em comparação com bolhas grandes. Portanto, a produção de pequenas bolhas é desejável para este processo.
- Cabeça de líquido acima do ponto de injeção
A pressão do líquido sobre o ponto de injeção produzirá contrapressão e reduzirá a pressão diferencial em comparação com a pressão do vapor. Se a altura manométrica do líquido for grande enquanto a pressão do vapor no tubo for baixa, haverá uma pequena mudança na pressão e o tamanho da bolha deverá ser pequeno. Isso fará com que as bolhas se condensem rapidamente.
- Velocidade da bolha
A velocidade depende da diferença entre a altura do líquido e a pressão do vapor. Os engenheiros devem manter esta pressão baixa, o que também reduzirá a velocidade das bolhas e lhes dará o tempo máximo para condensação.
- Temperatura líquida
A taxa de condensação do vapor depende da diferença entre o líquido e o vapor. Ambos são diretamente proporcionais entre si. Por outro lado, no processo de transferência de calor, o diferencial de temperatura é diretamente proporcional à taxa de troca de calor.
Conclusão
A utilização de sistemas de vapor para geração de água quente é altamente benéfica para fins domésticos. Alguns dos modelos tradicionais podem ter sido caros. No entanto, a inovação e a investigação neste campo proporcionaram aos engenheiros MEP a oportunidade de conceber sistemas que funcionam a vapor e são altamente eficientes.
É igualmente essencial que você entenda as regras e regulamentos estabelecidos pelo Departamento de Chicago para que possa entender como seu sistema foi projetado e quais serão seus custos de instalação e manutenção.
Esperamos que você tenha entendido os requisitos que deve cumprir antes de considerar um sistema de geração de água quente sanitária a vapor.
