Chicago é uma das maiores cidades dos EUA e o clima muda muito durante o ano. As temperaturas no verão podem exceder 90°F, e temperaturas no inverno abaixo de -20°F foram relatadas durante vórtices polares. Janeiro é normalmente o mês mais frio da cidade.
Com o aumento da construção e o clima variável em Chicago, é fundamental ter energia elétrica e aquecimento confiáveis. Grandes edifícios normalmente usam caldeiras para as suas necessidades de aquecimento ambiente:
- Uma caldeira pode ser descrita como um recipiente fechado onde um fluido é aquecido, e esse projeto básico tem aplicações como aquecimento de edifícios, aquecimento de processos e geração de energia.
- As caldeiras também foram usadas para alimentar locomotivas a vapor antes do desenvolvimento dos trens elétricos e a diesel.
As caldeiras podem obter calor de combustíveis como carvão, gás natural, ou óleo para aquecimento. Existem também caldeiras elétricas, mas não são viáveis na maioria das aplicações devido aos seus elevados custos operacionais. Caldeiras também são usadas para acionar turbinas em usinas nucleares, obtendo calor de uma reação de fissão.
Obtenha um projeto de caldeira profissional que atenda aos códigos de construção da sua cidade.
Principais componentes de uma caldeira
Caldeiras são usadas como fontes de calor em sistemas HVAC hidrônicos. Existem diferentes tipos de projetos de caldeiras, mas geralmente possuem quatro componentes principais:
- Queimador: Este componente inicia a combustão, controlada pelos comandos eletrônicos de um termostato. Os bicos do queimador pulverizam e acendem o combustível, aquecendo a água no interior da caldeira.
- Câmara de combustão: O combustível é queimado dentro da câmara de combustão, geralmente feita de ferro fundido. De acordo com o Código ASME para caldeiras e vasos de pressão, a temperatura de uma caldeira de aquecimento comercial pode atingir até 250°F.
- Trocador de calor: Este componente fornece calor da câmara de combustão para a água sem contato direto, semelhante a uma panela fervendo. A água quente pressurizada é então bombeada para radiadores ou fan coils, para fornecer aquecimento ambiente.
- Sistema de encanamento: A água hospedeira é distribuída através de uma rede de tubulações isolada, e o design e o material podem variar dependendo do tipo de caldeira.
O aquecimento pode representar 25-30% dos custos totais de energia para um edifício comercial em Chicago, mas uma caldeira de alta eficiência pode reduzir este valor em 10-30%. Por outro lado, o tipo errado de caldeira pode facilmente aumentar os seus custos de aquecimento. Para garantir que o seu edifício utiliza o tipo de caldeira mais adequado, a melhor solução é obter serviços profissionais de engenharia MEP.
Mesmo que você adquira a melhor caldeira disponível, a manutenção preventiva é importante para manter baixos os custos de energia. Isso inclui:
- Remoção de detritos e resíduos na câmara de combustão
- Substituir as juntas e outros componentes quando necessário.
- Teste de temperatura.
Os sistemas de caldeiras só devem ser mantidos e instalados por técnicos licenciados. Se não forem instalados e mantidos adequadamente, podem ocorrer acidentes fatais.
Classificação de caldeiras por material
Aço e ferro fundido são dois dos materiais de caldeira mais comuns e cada um tem vantagens e desvantagens. As caldeiras de aço podem ser classificadas em dois subtipos: caldeiras flamotubulares e caldeiras aquatubulares.
Caldeira Flamotubular em Aço
Neste tipo de caldeira, os gases de combustão circulam por tubos retos rodeados de água. Este processo aquece a água, que então circula pelo edifício para aquecimento ambiente, e o mesmo projeto pode ser usado para produzir vapor.
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As caldeiras flamotubulares são adequadas tanto para aquecimento comercial quanto para processos industriais. Por serem compactas, essas caldeiras também são comumente utilizadas para serviços marítimos.
Caldeira de aço aquatubular
Neste tipo de caldeira, a água circula através de tubos rodeados por gases quentes de combustão. Em outras palavras, uma caldeira flamotubular é exatamente o oposto de uma caldeira flamotubular.
| VANTAGENS | DESVANTAGENS |
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As caldeiras aquatubulares são mais adequadas para aplicações industriais do que para aquecimento ambiente.
Caldeira em Ferro Fundido
Estas caldeiras podem ter uma única câmara ou podem ser divididas em secções verticais ou horizontais. Dependendo de como a caldeira é projetada, essas seções podem ser montadas com vedações de ilhó, niples de pressão ou niples de parafuso com coletores externos.
- Uma caldeira de peça única consiste em um vaso de pressão fundido.
- As caldeiras de seção horizontal são como panquecas, com seções empilhadas que são conectadas por bicos de pressão.
- As caldeiras de seção vertical têm seções que ficam verticalmente, semelhante à forma como um pão é cortado.
O que é uma caldeira de condensação?
A caldeira de condensação utiliza combustão de óleo ou gás e condensa o vapor de água contido nos gases de exaustão para recuperar calor – como seu nome indica. As caldeiras de condensação são adequadas tanto para aquecimento ambiente como para aplicações industriais. Ao recuperar o calor latente do vapor de água, este tipo de caldeira pode atingir uma eficiência superior a 90%. Dependendo do fabricante e modelo, as caldeiras de condensação podem ser em ferro fundido ou aço.
O condensado produzido durante a recuperação de calor é ácido e os fabricantes de caldeiras utilizam materiais como aço inoxidável ou ligas de alumínio para o sistema de drenagem. Pela mesma razão, a condensação é mantida separada da água quente produzida pela caldeira.
Usando Caldeiras em Sistemas Hidrônicos
O termo “hidrônico” é usado para descrever sistemas onde a água é o meio de transferência de calor, e isso inclui sistemas de aquecimento que utilizam caldeiras com tubulação de água quente. Por outro lado, um sistema de aquecimento por ar forçado com fornalha não é hidrônico, pois o ar é aquecido diretamente sem utilizar água como fluido intermediário. O aquecimento hidrônico é comum em grandes edifícios, onde uma caldeira aquece água e manipuladores de ar com serpentinas de aquecimento são usados para áreas individuais.
Conclusão
Organizações profissionais como a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) desenvolve padrões para muitos tipos de equipamentos, incluindo caldeiras. Historicamente, as caldeiras eram uma causa comum de danos materiais ou acidentes fatais, especialmente quando as regulamentações ainda estavam em desenvolvimento. Se você está planejando um projeto de construção que utiliza caldeiras, escolher uma empresa de engenharia profissional e empreiteiros licenciados é crucial para a segurança.
Outra vantagem de trabalhar com engenheiros experientes é obter recomendações de eficiência energética durante o processo de projeto. Isto reduz o consumo de combustível da sua caldeira, economizando milhares de dólares em contas de aquecimento a longo prazo.
