Você sabe como se calcula o consumo de vapor de um equipamento?

O cálculo de consumo de vapor na indústria é fundamental para a gestão de energia, otimização de processos e controle de custos.

Mostrarei a seguir os passos e premissas para o cálculo e posteriormente um exemplo prático:

Entendimento do Processo:

O primeiro ponto é entender qual é o processo industrial que requer vapor. Neste caso, vamos considerar um trocador de calor que aquece um líquido de uma temperatura inicial para uma temperatura final.

Dados típicos que você precisa obter:

Logo, é importante constatar os dados e verificar se há todas as informações necessárias para os cálculos

- Temperatura inicial do líquido (T__inicial) e Temperatura final (T__final) (°C)
- Massa de líquido a ser aquecido (m) em quilogramas (kg) ou litros, se você tiver a densidade
- Capacidade calorífica específica do líquido (c) em kJ/kg.°C
- Calor latente de vaporização do vapor (L) em kJ/kg, geralmente específico ao tipo de vapor utilizado.

Cálculo da Energia Necessária (Q)

Para aquecer o líquido, precisamos calcular a quantidade de energia térmica necessária, dada pela fórmula:

Onde:

Q é a energia necessária em kJ, é a massa do líquido em kg, é a capacidade calorífica específica em kJ/kg°C, e é a diferença de temperatura em °C.

Cálculo do Consumo de Vapor

Sabendo a energia térmica necessária, podemos calcular a quantidade de vapor requerida. Mas antes, para saber quanto de vapor precisamos, temos que entender quanto calor o vapor nos fornece ao se condensar e transferir calor para o líquido. O calor que o vapor libera quando condensa é a entalpia de vapor. Que será afetada pela pressão do vapor. Quando maior a pressão que o vapor se encontra, maior essa energia liberada e maior a temperatura que esse vapor saturado se encontra. Por exemplo se o vapor estiver a 3 bar ele libera entalpia de aproximadamente 660 kcal/kg. Agora sim, vamos calcular a quantidade de vapor necessária (em kg) que é dada pela divisão da energia total pelo calor latente:

Onde:

Q é a energia necessária em kJ, que calculamos no item 3, é a entalpia de vaporização (ou calor latente de vaporização) que é a quantidade de energia necessária para transformar 1 kg de água líquida em vapor sem alterar sua temperatura. Que ocorre na pressão e temperatura de saturação. Esse dado é encontrado nas tabelas de vapor saturado, como essa a seguir:

Tabela 1: Propriedades da água saturada

Exemplo Prático

Vamos considerar o seguinte exemplo:

A massa do líquido a ser aquecido é um circuito de água quente a uma vazão de 3500 kg/h.
A capacidade calorífica específica é 4,18 kJ/kg°C.
A temperatura inicial é 25°C e a final é 80°C.
Vapor saturado a 3 bar.

Cálculo de :

Cálculo do Consumo de Vapor:

Neste exemplo, seriam necessários aproximadamente 3700 kg/h de vapor para aquecer 35000 kg/h de líquido de 25°C para 80°C. Este cálculo fornece uma estimativa para o consumo de vapor em um processo específico, permitindo que a indústria planeje o fornecimento de energia e controle custos de forma eficiente.

A precisão dos resultados dependerá de fatores adicionais, como perdas de calor no sistema, eficiência dos trocadores de calor, e variações nas condições operacionais.

Autora: Maria Isabel Landim Neves

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