Parte 06 retorno condensado

Projeto de Sistemas de Vapor
Retorno de Condensado

Por que retornar o condensado?

 O condensado é um recurso extremamente valioso. A grande quantidade de calor
contida no condensado justifica o seu retorno para o tanque de alimentação da
Caldeira;
 O condensado é água destilada e já tratada, o que reduz os custos com
tratamento da água tratada para a Caldeira. O alto custo do desperdício deste
condensado para o meio ambiente é algo que não faz qualquer sentido financeiro,
ecológico ou técnico.
 Para cada 6 graus de aumento na temperatura da água de alimentação da
caldeira tem-se aproximadamente 1% de economia de combustível.

EXEMPLO:
Pressão de Vapor = 10 bar / Combustível Óleo BPF
Temperatura Inicial da água de reposição = 20ºC
Temperatura Final da água de reposição = 80ºC
Pela tabela de vapor saturado, temos:
Calor Latente @ 10 bar = 478,2 Kcal/Kg
Calor Sensível @ 10 bar = 185,6 Kcal/Kg
Calor Total @ 10 bar = 663,9 Kcal/Kg
• A 20ºC o Calor Total para gerar vapor: 663,9 – 20 = 643,9 Kcal/kg
• A 80ºC o Calor Total para gerar vapor: 663,9 – 80 = 583,9 Kcal/kg
 Então, a 20ºC P.C.I. = 9.600 = 14,9 Kg de vapor
Ctotal 643,9
 Então, a 80ºC P.C.I. = 9.600 = 16,4 Kg de vapor
Ctotal 583,9
ECONOMIA DE 10%
COM O AUMENTO DE
60º DA ÁGUA

Purgador
Dreno
Tratamento
Tanque de
alimentação Válvula de
Caldeira
Calor
Bomba de
alimentação
Controle
15ºC
Alimentação
de água (15ºC)
Vapor
8 bar g
Planta
Sistema de Vapor Simples – Sem retorno de condensado

Sistema de Vapor Simples –Com retorno de condensado
90ºC - Retorno de Condensado
Purgador
Caldeira
Calor
Bomba de
Alimentação
Válvula de
Controle
Vapor
8 bar g
Bomba
90ºC
Tanque de
Alimentação
Planta
Reservatório

Exemplo de economia com o
reaproveitamento de condensado
Dados Necessários do Sistema
1 – Qual a quantidade de condensado total a ser retornado?
(definido de acordo com o consumo de vapor das máquinas que serão interligadas ao sistema
de retorno de condensado – ver catálogos de fabricantes ou medir na prática)
2 – Qual o combustível da(s) Caldeira(s) e o seu custo médio?
3 – Qual o regime de trabalho? (horas/mês)
4 – Qual a temperatura da água de reposição atual?
5 – Qual o custo estimado do m3 da água tratada?

a) Vazão de Condensado a ser retornado................................. 8.000 kg/h
b) Horas Anuais de Operação.................................................... 8.640 h
(considerando 24h/dia e 30 dias/mês)
c) Custo estimado da água e efluentes
(já com produtos químicos)................................................... R$ 1,00 /ton
d) Temperatura do Condensado Retornado.............................. 90°C
e) Temperatura da Água de Reposição atual............................ 30°C
f) Aumento de Temperatura da Água de Reposição................. 60°C
g) Combustível (BPF), custo médio........................................... R$ 1,05/ kg
h) Energia fornecida pelo combustível (BPF)............................ 8.050 Kcal/Kg
ECONOMIA (BPF) = (a) x (b) x (f) x calor específico x (g)
(h)
Economia de Combustível (Óleo BPF):

Economia de Combustível (Óleo BPF):
ECONOMIA (BPF) = 8.000 Kg/h x 8.640 h x 60ºC x R$ 1,05
8.050
ECONOMIA = R$ 540.939,00 por ano (R$ 45.078,00 p/mês)

Economia de Água Tratada:
ECONOMIA (H2O) = (a) x (b) x (c)
1000 Kg
= 8.000 Kg/h x 8.640 h x R$ 1,00
1000 Kg
ECONOMIA = R$ 69.120,00 por ano (R$ 5.760,00 p/mês)

Redução anual total do custo (Água
tratada+Combustível)
Com a implantação do Sistema de
Retorno de Condensado:
R$ 610.059,00

Bombas Mecânicas de Condensado

Funcionamento:
Admissão

Admissão
Admissão de vapor
Funcionamento:

Admissão de vapor
Recalque
Funcionamento:

exaustão
Recalque
Funcionamento:

Sistemas de Bombeamento
Alimentação de vapor
ou ar comprimido
Linha de
Retorno de
condensado
Altura
Purgador,
para quando
o fluido de
operação é
vapor
Bomba mecânica
Filtro na
entrada
Exaustão da Bomba
Condensado
do Sistema
Coluna de alimentação
0.3m prefeível
0.15m mínino
0.0m mínimo
Coluna de Alimentação Fatores de multiplicação de Capacidade
metros ( m ) DN 25 DN 40 DN 50 DN 80x50
0,15 0,90 0,75 0,75 0,80
0,30 1,00 1,00 1,00 1,00
0,60 1,15 1,10 1,20 1,05
0,90 1,35 1,25 1,30 1,15

Sistemas de Bombeamento

Instalações Típicas
Remoção de Condensado de trocadores de Calor

Remoção de Condensado de equipamentos com Vácuo

Remoção de Condensado de aquecedores de ar

Controle de
Temperatura
Alimentação
de Vapor
Controle Efetivo de Condensado
Purgador de bóia
Trocador
de Calor
Bomba
Mecânica
Pressurizada

Stall Point
É o instante em que a pressão à montante e à jusante do
purgador se igualam.
PP11 == PP22
Pressão Diferencial = ZERO

Temp. abaixo
do Set Point
P1 > P2
Stall Point
Baixa Pressão Interna
Válvula de Controle
Aberta

Temp. próxima
do Set Point
P1 = P2
Stall Point
Modulando

Temp. no Set Point
P1 < P2
Stall Point
Fechada

QUAL A SOLUÇÃO PARA EVITAR A
OCORRÊNCIA DE ALAGAMENTO DE
CONDENSADO E/OU
STALL POINT?
Stall Point

Retorno de
Condensado
Purgador
Vapor
Produto
Produto
Stall Point - Solução

Retorno de
Condensado
Purgador
Bombeamento de
Condensado
Vapor
Produto
Produto

Vapor
Produto Válvula de Controle
Retorno de
Condensado
Produto
Purgador
Bombeamento de
Condensado

Stall Point
Como saber se em suas instalações existem
problemas com a ocorrência de Stall Point e/ou
alagamento de condensado?

Stall Point
Verifique se existem problemas com:
• Instabilidade no controle de temperatura
• Ocorrência de Golpes de Aríete
• Corrosão interna nos trocadores de calor

Purgador de Bombeamento - APT

Purgador de Bombeamento - APT
Como o APT é conectado no sistema?
Ps
Pb Ps
Saída de fluido secundário
Entrada de fluido
APT14 secundário

 O condensado entra no corpo
através da válvula de retenção de
portinhola;
 Isto provoca a flutuação das bóias ;
 As bóias são conectadas ao
mecanismo do purgador;
 Se a pressão a montante for
suficiente para vencer a
contrapressão o condensado é
descarregado pelo purgador.
APT - Funcionamento

 Se a pressão do sistema for
inferior a contrapressão, um
purgador convencional entraria
em Stall;
 O condensado irá alagar o
sistema;
 Com o APT 14 o condensado irá
preencher seu corpo.
APT - Funcionamento

 As bóias flutuarão até que o
mecanismo da bomba dispare;
 A válvula de admissão de abre e
a válvula de exaustão fecha.
APT - Funcionamento

 A ação rápida do mecanismo
garante uma rápida mudança do
modo purgador para o modo bomba;
 Com a válvula de admissão de vapor
aberta, a pressão interna ao APT
eleva-se acima da contra-pressão;
 O condensado é forçado a deixar o
APT através da sede do purgador
para a linha de retorno de
condensado.
APT - Funcionamento

 Como o nível de condensado cai
dentro do APT, as bóias ligadas ao
mecanismo acionam-o;
 A válvula de admissão de vapor
fecha e válvula de exaustão abre.
APT - Funcionamento

 A pressão interna no APT é aliviada
pela válvula de exaustão aberta.
 Como a pressão interna no APT é
equalizada com o sistema, o
condensado entra pela válvula de
retenção de entrada tipo portinhola.
 No mesmo instante a válvula de
retenção de saída (do tipo esfera)
garante que o condensado da linha
de retorno retorne ao interior do
APT;
 O ciclo de purga ou bombeamento
inicia-se novamente.
APT - Funcionamento

APT - Aplicações
Remoção de Condensado de aquecedores de ar de múltiplos estágios

APT - Aplicações
Remoção de Condensado de equipamentos que trabalham à Vácuo

APT - Aplicações
Remoção de Condensado de equipamentos serpentinados

APT - Aplicações
Remoção de Condensado de trocadores de Caloe Casco - Tubo

APT - Aplicações
Remoção de Condensado de trocadores de Calor à Placas

APT - Aplicações

Reaproveitamento de Vapor Flash

Quantidade de Vapor Flash
4 bar g
0 bar g
Massa
Condensado 900 kg/h
Vapor Flash 100 kg/h
Volume
Condensado 0.9 m 3 /Kg
Vapor Flash 167.3 m 3/Kg
1,000 kg/h

Quantidade de Vapor Flash
100 kg Vapor Flash
99.44% do Volume Total
900 kg Condensado
0.56 % do Volume Total

Pressão nos Purgadores bar
Pressão de Vapor Flash bar g
Pressão
Atmosférica
kg vapor flash/kg condensado
Curva de Vapor Flash

Como reaproveitar o Vapor Flash?
Tanque Flash
Saída de Vapor Flash
Saída de Condensado
Entrada

Recuperação de Energia de descargas de Caldeiras
Vapor Flash injetado diretamente
em um cabeçote desaerador
Injeção de Vapor
Flash de baixa
pressão no tanque
de alimentação
Tanque
Flash
Blowdown
das válvulas
de Descarga
de Fundo da
Caldeira
Termostato
Trocador de Calor

Válvula Redutora de
Válvula de
Controle
Vapor Pressão
Purgadores
Fluxo de Ar
Condensado
Vapor Flash
Tanque Flash

Como calcular a quantidade de Vapor Flash a
ser reaproveitada no processo?
Vapor Flash = Calor Sensível de alta – Calor Sensível de baixa x Massa de
(Kg/h) Calor Latente de Baixa condensado
Vapor VVaappoorr Flash
FFllaasshh
Condensado
CCoonnddeennssaaddoo
Condensado

Como calcular a quantidade de Vapor Flash a
ser reaproveitada no processo?
Exemplo:
Pressão de Entrada = 10 Kgf/cm2
Pressão de Reevaporação (flash) = 1,4 Kgf/cm2
Vazão de Condensado = 9.000 Kg/hr
Vapor Flash = Calor Sensível de alta – Calor Sensível de baixa x Massa de
(Kg/h) Calor Latente de Baixa condensado
Vapor Flash = 185,6 – 125,8 x 9.000 = 1.030,83 Kg/h de Vapor Flash
(Kg/h) 522,1

Como dimensionar Linha de Retorno de
Condensado?
Dimensionamento da Linha de Retorno de Condensado (kg/h) – Saída de
bombas / Tq. Flash
Perda de Carga Aproximada em mbar/m de percurso em Tubo de Aço
0,3 0,5 0,6 0,8 1 1,4
Diâmetro do Tubo
1/2" (15mm) 95 130 140 160 180 220
3/4" (20mm) 220 290 320 370 420 500
1" (25mm) 410 540 600 690 790 940
1.1/4" (32mm) 890 1180 1300 1500 1700 2040
1.1/2" (40 mm) 1360 1790 2000 2290 2590 3100
2" (50mm) 2630 3450 3810 4390 4990 6000
2.1/2" (65mm) 5350 6950 7730 8900 10150 12100
3" (80mm) 8320 10900 12000 13800 15650 18700
4" (100mm) 17000 22200 24500 28200 31900 38000

Como dimensionar Linha de Retorno de
Condensado?
Dimensionamento da Linha de Condensado com vapor de reevaporação(kg/h)

Dimensionamento de Linhas de
Condensado com vapor de reevaporação
(kg/h)

Sistema de detecção de Condensado
Contaminado - CCD

Sistema de Detecção de Condensado Contaminado - CCD
 Evita contaminação de produtos e prejuízos à caldeira;
 Consumo mínimo de energia;
 Reduz custo de tratamento de água;
 Permite leitura contínua no local e saída de sinal para registrador gráfico;
 O sensor de compensação de temperatura proporciona resultados precisos
na leitura de condutividade.

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