Estudo da eficiência energética de uma caldeira flamotubular em uma indústria de laticínios

Abstract

O presente trabalho teve como base leituras de trabalhos científicos, apresentando as fontes renováveis e não renováveis de energia, da matriz energética brasileira. Aponta também a hidrelétrica como energia mais utilizada no país e a solar como a menos utilizada, a definição e caracterização de biomassa e os resíduos gerados da combustão da biomassa, assim como suas quatro fases, sendo ignição, secagem, pirólise e combustão do resíduo carbono. Além disso, também são apresentadas a caracterização e classificação dos tipos de caldeiras, quanto às classes de pressão, ao grau de automatização, a energia utilizada para o aquecimento, mobilidade, posição do costado ou corpo, e de acordo com a troca térmica. Em específico, foi feita uma análise da caldeira flamotubular horizontal, com ante fornalha e grelha aquatubular, de categoria B, movida a combustível sólido (toras de madeira). Essa caldeira possui capacidade de produção de 0,69 kgV/s, Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA) de 833,56 kPa e Pressão de teste Hidrostático (PTH) de 1.250,34 kPa e está instalada em uma fábrica de laticínios situada na cidade de São Geraldo – MG. Esse trabalho tem como objetivo principal estudo da eficiência térmica, levando em consideração os métodos diretos e indiretos, de propostas de melhoria dessa eficiência e uma apresentação dos procedimentos de operação e manutenção desse equipamento. No decorrer do trabalho foram investigados e analisados os dados técnicos desse equipamento, do combustível, além dos impactos ambientais causados pela queima desse combustível e de parâmetros que interferem na eficiência térmica da caldeira. Após o estudo, concluiu-se que rendimento térmico de 74,65%, ou seja, houve uma perda de 25,35%, referentes a 11,18% dos gases secos de combustão, 5,50% dos gases úmidos de combustão, 4,30 da umidade do combustível, 4,00% por radiação de convecção, 0,25% pela umidade do ar de alimentação, 0,08% pela queima incompleta do combustível e 0,04% pelas cinzas não queimadas.Na referência do resumo, utiliza-se espaçamento simples e para o resumo recomenda-se o uso de parágrafo único e espaçamento 1,5 entre as linhas. Deve-se usar o verbo na voz ativa e na terceira pessoal do singular. A extensão deve ser de 150 a 500 palavras. Palavras-chave: Caldeira flamotubular. Método direto. Método das perdas. Eficiência. Modelagem matemática.The present work was based on readings of scientific works, presenting renewable and non-renewable energy sources, of the Brazilian energy matrix. Also points out the hy- droelectric as the most used energy in the country and solar as the least used, the definition and characterization of biomass and the residues generated from the com- bustion of biomass as well as its four phases, being ignition, drying, pyrolysis and com- bustion of carbon waste. In addition, the characterization and classification of the types of boilers are also presented, as for the pressure classes, the degree of automation, the energy used for heating, mobility, position of the side or body, and according to the thermal exchange. In particular, an analysis was made of the horizontal flamotubular boiler, with furnace and aquatubular grid, category B, powered by solid fuel (wood logs). This boiler has a production capacity of 0,69 kgV / hour, Maximum Allowable Working Pressure (PMTA) of 833,56 kPa and Hydrostatic Test Pressure (PTH) of 1.250,34 kPa and is installed in a dairy factory located in the city of São Geraldo – MG. This work its main objective is the study of thermal efficiency, taking into account the direct and indirect methods, proposals to improve this efficiency and a presentation of the operation and maintenance procedures for this equipment. During the work, tech- nical data of this equipment, the fuel, and the environmental impacts caused by the burning of this fuel were noted and analyzed, and parameters that interfere with the thermal efficiency of the boiler were studied. After the study, it was concluded that the thermal efficiency of 74.65%, that is, there was a loss of 25.35%, referring to 11.18% of the dry combustion gases, 5.50% of the humid combustion gases, 4.30 for fuel mois- ture, 4.00% for convection radiation, 0.25% for feed air moisture, 0.08% for incomplete fuel combustion and 0.04% for unburned ash. Keywords: Flamotubular boiler. Direct method. Loss method. Efficiency. Mathematical modeling.