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Estudo de Caso: 
Uma caldeira ou gerador de vapor é um dispositivo usado para criar vapor, 
aplicando energia térmica à água. Embora as defin
pode-se dizer que os geradores de vapor mais antigos eram comumente
denominados de caldeiras e
ou 1–290 psi), mas, em pressões
vapor. 
Uma caldeira ou gerador de vapor é usado sempre que uma fonte de vapor 
é necessária. 
A forma e o tamanho dependem da aplicação: motores a vapor móveis, 
como locomotivas a vapor, motores portáteis e veículos rodoviários movidos a vapor,
normalmente usam uma caldeira menor que faz parte integrante do veículo; Motores 
a vapor estacionários, instalações industriais e usinas de energia normalmente terão 
uma instalação de geração de vapor separada maior conectada ao ponto de uso por
tubulação. 
A figura abaixo ilustra uma caldeira a vapor e a seguir temos o diagrama 
esquemático simplificado.
 
 
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Uma caldeira ou gerador de vapor é um dispositivo usado para criar vapor, 
energia térmica à água. Embora as definições sejam um pouco flexíveis, 
que os geradores de vapor mais antigos eram comumente
denominados de caldeiras e trabalhavam em baixa a média pressão (7
290 psi), mas, em pressões acima disso, é mais comum falar de um gerador d
Uma caldeira ou gerador de vapor é usado sempre que uma fonte de vapor 
A forma e o tamanho dependem da aplicação: motores a vapor móveis, 
locomotivas a vapor, motores portáteis e veículos rodoviários movidos a vapor,
usam uma caldeira menor que faz parte integrante do veículo; Motores 
vapor estacionários, instalações industriais e usinas de energia normalmente terão 
instalação de geração de vapor separada maior conectada ao ponto de uso por
baixo ilustra uma caldeira a vapor e a seguir temos o diagrama 
simplificado. 
 
 
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Uma caldeira ou gerador de vapor é um dispositivo usado para criar vapor, 
ições sejam um pouco flexíveis, 
que os geradores de vapor mais antigos eram comumente 
trabalhavam em baixa a média pressão (7–2.000 kPa 
acima disso, é mais comum falar de um gerador de 
Uma caldeira ou gerador de vapor é usado sempre que uma fonte de vapor 
A forma e o tamanho dependem da aplicação: motores a vapor móveis, 
locomotivas a vapor, motores portáteis e veículos rodoviários movidos a vapor, 
usam uma caldeira menor que faz parte integrante do veículo; Motores 
vapor estacionários, instalações industriais e usinas de energia normalmente terão 
instalação de geração de vapor separada maior conectada ao ponto de uso por 
baixo ilustra uma caldeira a vapor e a seguir temos o diagrama 
 
 
 
 
Para monitorar o funcionamento correto são instalados sensores de nível de 
água (N), temperatura do vapor (T), vazão do vapor (V) e monóxido de carbono. 
Inclusive estes sensores podem ser utilizados para gerar um sistema de alarme com 
identificação de falhas. 
 
Atividade Proposta: 
 
Calcular a expressão do calor utilizado em uma caldeira em regime 
permanente paratransformar água do estado líquido para o estado de vapor 
superaquecido. Suponhamos que a quantidade de vapor seja mv =15.000 (kg/h), 
que o líquido entrena caldeira saturado à 50 bar e que o vapor saia na mesma 
pressão à 500°C. 
 
 
Cálculo e desenvolvimento do exercício proposto: 
 
 Dados: Pe = Ps = 50bar (Pressão de entrada = Presão de saída) 
 Ts = 500ºC 
 ºMv = 15.000(kg/h) ~= 4,164kg/s) (Vazão em massa) 
 
 Considerando as hipóteses para solução no estado Ideal so sitema: 
I – Regime permanente: me = ms; 
II – Sem perdas de calor para o ambiente: Qs=0; 
III – Igualdade entre as velocidades médias de entrada e saída: 𝑉e = 𝑉s; 
IV – ωe = ωs =0; 
V – Energia para elevar a água de 𝑍 a 𝑍 é desprezível. 
 
Estudo da fórmula matemática: 
𝑄 ωe + me 𝑉𝑒 + 𝑔𝑍𝑒 + 𝑢 + 𝑝 = 𝑄 ωs + ms 𝑉𝑠 + 𝑔𝑍𝑠 + 𝑢 + 𝑝 
 
 Aplicando as hipóteses de I a V a fómula ficaria da seguinte forma: 
𝑄 𝑢 + 𝑝 = 𝑄 𝑢 + 𝑝 = 
 
 Se h= u+p.v, então, h = entalpia, logo: 
𝑄 + 𝑚 . ℎ = 𝑚 . ℎ 
 
 
 
 
 
 Como 𝑚 = 𝑚 = 𝑚 , teremos: 
𝑄 = m(ℎ -ℎ ) 
 
 Se utilizarmos a vazão em massa, teremos a seguinte espressão: 
 
�̇� = �̇�(ℎ -ℎ ) – Potência 
 
 
Solução numérica: 
 
 Na tabela de líquido saturado, obtém-se o valor de ℎ , conforme imagem 
abaixo: 
 
 
Pressão: 50bar = 5 Mpa 
ℎ = 1154,23 kJ/kg 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Da tabela de vapor superaquecido, obtém-se o valor de ℎ , coforme 
imagem abaixo: 
 
 
Temperatura: 500ºC 
Pressão: 5Mpa 
ℎ : 3434,7 kJ/kg 
 
Apliacando as informações numéricas à forma acharemos a seguinte solução do 
problema: 
�̇� = �̇�(ℎ -ℎ ) 
�̇� = 
. ( )
 ( )
 . (3434,7 − 1154,23)( ), 
 
�̇� = 9.501,96 kw 
 
 
 
Conclusão: 
 
Os valores encontrados na resolução deste exercício de fixação, conforme o 
que foi dito anteriormente, considera para efeitos didáticos valores estáveis em um 
sistema ideal, desconsiderando percas de pressão, escoamento do sistema e perca 
de temperatura para o ambiente, fatores que na realidade de um engenheiro 
precisam ser consideradas. 
O cálculo de um sistema ideal é importante para servir de parâmetro para 
que ao se calcular as condições reais de um sistema de caldeira por exemplo, o 
engenheiro faça uso dos cálculos ideias para efeito de comparação com os números 
atingidos no sistema real, afim de conseguir uma melhor referêcia para ajuste do 
sistema de forma que o mesmo atinja sua melhor qualidade eficiência.