Projeto de sistemas de Vapor parte 3 - distribuição do vapor

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Projeto de Sistemas de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Distribuição de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Distribuição de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Estação redutora de pressãoEstação redutora de pressão
Vapor de alta pressão Vapor de alta pressão 
Vapor de Vapor de 
baixa pressãobaixa pressão
Coletor de vaporColetor de vapor
Sistema de drenagemSistema de drenagem
CondensadoCondensado
CondensadoCondensado
Vapor da Vapor da 
CaldeiraCaldeira
Distribuição de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
 
Coletores de Vapor (Barrilhete)
Projeto de Sistemas de Vapor
Velocidade Ideal = 5 a 8 m/s
Coletores de Vapor (Barrilhete)
Projeto de Sistemas de Vapor
Coletores de Vapor (Barrilhete)
Projeto de Sistemas de Vapor
Dimensionamento
RAM
AIS
RAM
AIS
TUBULAÇÕESTUBULAÇÕES
COLETORES DE VAPOR
COLETORES DE VAPOR
Projeto de Sistemas de Vapor
• Para Vapor Saturado
Linhas Principais: 20 a 30 m/s
Linhas Secundárias: 15 m/s
 Coletores: 8 m/s
• Para Vapor Superaquecido: 35 a 50 m/s
• Perdas de Carga Inferiores a 0,08 kgf/cm2.100m
 Velocidade
 Perda de Carga
Critérios Para Dimensionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Ideal: Dimensionar pelo método da 
velocidade e conferir pelo 
método da perda de carga!
Critérios Para Dimensionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Pela fórmula:
Onde: Q = Vazão (kg/h) d = Volume específico (m3/kg)
 V = Velocidade (m/s) D = Diâmetro (cm)
Se dividirmos por 100 o valor da vazão, 
encontraremos um diâmetro 10 vezes menor, em cm.
d
Q = 0,283 V . D2
Fórmula
Projeto de Sistemas de Vapor
Exercício 2:
Achar o volume específico do vapor superaquecido 
para uma pressão absoluta de 10 kg/cm2 e uma 
temperatura de 250 oC.
Exercício 1: 
Qual o Diâmetro de uma linha principal de vapor 
saturado seco, à pressão absoluta de 10 kg/cm2 , e 
uma vazão de 10.000 kg/h?
Exercícios
Projeto de Sistemas de Vapor
Exercício 3:
Qual o diâmetro de um tubo e a velocidade do vapor 
superaquecido por ele transportado, sabendo-se que:
Vazão = 600 kg/h / Pressão = 10 kgf/cm2 / Temp. = 250 oC?
Exercício 4: 
Pede-se o comprimento equivalente de uma rede com 200 m de 
extensão, em tubo schedule 40 e diâmetro 2” cm. Contendo 3 curvas de 
90o, raio longo e 1 válvula globo.
Exercício 5:
Pede-se a temperatura, o volume específico, o calor sensível e o calor 
latente do vapor saturado à pressão absoluta de 10 kg/cm2.
Exercícios
Projeto de Sistemas de Vapor
Régua de Cálculo para Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Critério de Velocidade
Projeto de Sistemas de Vapor
Critério da Perda de Carga
Projeto de Sistemas de Vapor
Régua de Cálculo Para Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Vapor Superaquecido
Projeto de Sistemas de Vapor
3. Pretensionamento (COLD SPRING), introduzindo tensões iniciais opostos 
às tensões geradas pela dilatação térmica.
2. Uso de elementos deformáveis intercalados na tubulação, de maneira a 
absorverem as dilatações ocorridas.
1. Trajeto do tubo afastando-se em linha reta, por meio de ângulos no 
 plano ou no espaço, de maneira que o tubo fique com a flexibilidade 
 própria, capaz de absorver as dilatações.
Principais meios para controlar os 
efeitos da dilatação térmica em tubulações:
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
VistaVista
superiorsuperior
Lira ou FerraduraLira ou Ferradura
VistaVista
superiorsuperior
ContornoContorno
Juntas de TelescópioJuntas de Telescópio
Juntas de Expansão
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
 
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
Curva em “U”Curva em “U”
Flu
xo
Flu
xo
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
Posição normalPosição normal
CompressãoCompressão
DistençãoDistenção
MovimentoMovimento
axialaxial
MovimentoMovimento
angularangular
MovimentoMovimento
laterallateral
DilataçãoDilatação
J.E.J.E.
(dupla)(dupla)
Movimentos fundamentaisMovimentos fundamentais
Exemplo de
movimentos laterais
DilataçãoDilatação
DilataçãoDilatação
ExEx. de. de movmov. angular. angular
DilataçãoDilatação
Dilatação Térmica
Projeto de Sistemas de Vapor
APLICAÇÕES
 - PROTEÇÃO PESSOAL
 - ECONOMIA DE ENERGIA
 - MANTER A FLUIDEZ DE LÍQUIDOS
 - MANTER CONDIÇÕES DE PROCESSO
 - GARANTIR A TEMPERATURA 
Isolamento Térmico
Projeto de Sistemas de Vapor
TIPOS
MASSA OU FIBROSOS
REFLETIVOS
Isolamento Térmico
Projeto de Sistemas de Vapor
ISOLANTES FABRICADOS A PARTIR DE ARGILAS, SILICA, LARVAS 
VULCANICAS, DERIVADOS DE PETRÓLEO, ETC., SÃO RÍGIDOS, SEMI-RÍGIDOS 
 OU FIBROSOS, POSSUEM BAIXOS FATORES DE CONDUTIBILIDADE 
TÉRMICA E SÃO APLICADOS DIRETAMENTE NA SUPERFÍCIE EXTERNA DA 
TUBULAÇÃO, PROTEGIDOS POR FOLHAS METÁLICAS OU TERMOPLÁSTICAS, 
DE MODO A ENVOLVER E/OU OCUPAR O ESPAÇO EM VOLTA DA TUBULAÇÃO 
ATÉ UMA DETERMINADA ESPESSURA. 
 ASSIM, O FLUXO DE ENERGIA, QUE ANTES OCORRIA ATRAVÉS DE 
RADIAÇÃO E CONVECÇÃO TÉRMICA, PASSA A TER UMA BARREIRA DE BOA 
RESISTÊNCIA TÉRMICA, ANTES DE ATINGIR O AMBIENTE, MINIMIZANDO AS 
PERDAS DE CALOR
Isolantes Tipo Massa
Projeto de Sistemas de Vapor
Isolante Tipo Massa
Projeto de Sistemas de Vapor
ISOLANTES QUE BUSCAM A REDUÇÃO DAS 
PERDAS TÉRMICAS PELA APLICAÇÃO DE 
SUPERFÍCIES DE BAIXOS FATORES DE 
EMISSIVIDADE DE RADIAÇÃO TÉRMICA
Isolantes Refletivos
Projeto de Sistemas de Vapor
 Ra > 1708 Ra < 1708
Nu > 1 Nu = 1
Convecção Térmica Estratificada
Projeto de Sistemas de Vapor
Ancoragem e Suportes de Tubulações
file:///mnt/temp/unoconv/20140921161935/D:%5CAR%20COMPRIMIDO%5CVTS_01_4.VOB
Projeto de Sistemas de Vapor
Principal DeformaçãoPrincipal Deformação
Porção de 
condensado 
arrastado pelo 
fluxo de vapor
Vibração e ruído Vibração e ruído 
causados pelo causados pelo 
golpe de aríetegolpe de aríete
Condensado
Filtro
Válvula
Filtro
Válvula
Formação de Condensado na Linha
Projeto de Sistemas de Vapor
Golpes de Aríete
file:///mnt/temp/unoconv/20140921161935/D:%5CCURSO%20PROJETO%20DE%20SISTEMAS%20DE%20VAPOR%5CFILMES%5Cariete.exe
Projeto de Sistemas de Vapor
Os cálculos a seguir mostram a quantidade de condensado 
formado em um trecho de 30 metros de tubulação DN 3”, bem 
como a magnitude da força de impacto causada por essa 
massa de água:
Qual a intensidade da Força deste golpe?
• Cálculo da Taxa de Condensação (Qc):
Dados da instalação:
Pressão de Operação: 10 Kgf/cm2
Temperatura do vapor: 183,2ºC
Calor Latente (10,5 bar): 478,3 Kcal/Kg
Diâmetro da Tubulação: 3”
Comprimento: 30 m
Temperatura Ambiente: 35ºC
Título do vapor: 0,8
Onde:
U – Coeficiente Global de troca 
(Kcal/hm2 ºC)
At – Área de Troca (m2)
∆T – Diferencial de Temperatura
Cl – Calor Latente do vapor (Kcal/Kg)
X – Título do vapor
* Considerando U = 7, 0 Kcal/hm2 ºC para tubulação em aço, sem isolamento 
térmico.
** Com isolamento térmico (com eficiência de 80%), teríamos U = 3,81 
Kcal/hm2 ºC para tubulação em aço.
ClxX
TUxAtx
Qc
∆=
ClxX
TUxAtx
Qc
∆=
ClxX
TUxAtx
Qc
∆=
Projeto de Sistemas de Vapor
Onde:
re = 0,0445 e ri = 0,0395 
Ae = 2πr . l = 2π.(0,0445) . 30 = 8,38 
m2
• Cálculo da àrea de Troca Média – Tubo DN 3”:
Am = 8,38 – 7,44 = 7,72 m2
ln 0,0445
0,0395
1
2
ln
r
r
AiAe
Am
−= Onde:
re = 0,0445 e ri = 0,0395 
Ae = 2πr . l = 2π.(0,0445) . 30 = 8,38 
m2
• Cálculo da àrea de Troca Média – Tubo DN 3”:
Am = 8,38 – 7,44 = 7,72 m2
ln 0,0445
0,0395
1
2
ln
r
r
AiAe
Am
−=
1
2
ln
r
r
AiAe
Am
−=
1
2
ln
r
r
AiAe
Am
−= Onde:
re = 0,0445 e ri = 0,0395 
Ae = 2πr . l = 2π.(0,0445) . 30 = 8,38 m 2
Ai = 2πr . l = 2π.(0,0395) . 30 = 7,44 m 2
•Cálculo da quantidade de condensado formado em 30 m:
Qc = 7 . 7,72 . (183,2 – 25) = 22,34 Kg/h
478,3 . 0,8
Qc = 22,34 Kg/h ou 0,0252 m
3
/h
•Cálculo da quantidade de condensado formado em 30 m:
Qc = 7 . 7,72 . (183,2 – 25) = 22,34 Kg/h
478,3 . 0,8
Qc = 22,34 Kg/h ou 0,0252 m
3
/h
Qual a intensidade da Força deste golpe?
Projeto de Sistemas de VaporOnde:
m – vazão de massa (Kg/s)
v1 – Velocidade inicial (m/s)
v2 – Velocidade final (m/s)
ρ - Densidade (Kg/m3)
A – Área interna do tubo DN 3” (m)
v – Velocidade de escoamento (m/s)
e) Cálculo da Força de Impacto do Condensado (Golpe de Aríete):
F = m . (v2 – v1) e m = ρ . A .v
Então:
F = ρ . A .v (v2 -v1)
Como v2 = 0, teremos:
F = ρ . A .v 2
Isto significa que, no momento em que o êmbolo hidráulico formado pelo condensado se 
choca com algum componente na tubulação, teremos uma força de impacto 
instantânea 171,9 vezez maior que a força do vapor saturado , à temperatura de 183,2ºC.
A título de ilustração, para o vapor temos:
F = 5,16 . 0,0049 . (20)
2
F = 10,11 N ou 1,03 Kgf/cm
2
/ Kg de vapor
Para o condensado, temos: ( ρ água a 183,2ºC = 886,9 Kg/m 3)
F = 886,9 . 0,0049 . (20)2
F = 1.738,32 N ou 177,20 Kgf/cm
2
/Kg de Condensado (!!!)
Qual a intensidade da Força deste golpe?
Projeto de Sistemas de Vapor
Casos Reais
Projeto de Sistemas de Vapor
Temperatura ambiente 22Temperatura ambiente 2200C.C.
Pressão
kg/cm2 2” 2 1/2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”
 0.0 2.8 4.3 5.7 8.1 14.2 21.4 30.4 40 48 63 79 92 129
 0.7 3.3 5.3 6.9 9.8 17.3 25.9 37.1 49 58 75 95 112 156
 1.4 3.7 6.0 7.8 11.1 19.6 29.5 41.5 55 65 85 108 127 177
 2.8 4.4 7.1 9.2 13.1 23.0 34.8 49.1 65 77 100 127 149 208
 4.2 4.9 7.8 10.2 14.6 25.6 38.4 54.5 72 86 112 141 166 231 
 7.0 5.7 9.1 11.9 16.9 29.7 44.6 63.4 84 99 130 163 192 268
 8.5 6.1 9.7 12.7 18.0 31.7 47.8 67.9 90 106 138 175 206 287 
10.5 6.5 10.3 13.4 19.1 33.6 50.4 71.4 95 112 146 185 217 303
12.0 6.8 10.8 14.2 20.1 35.4 53.1 75.4 100 118 155 195 229 320 
14.0 7.1 11.3 14.8 21.0 37.0 55.8 79.0 105 124 162 204 240 334
17.5 7.1 12.2 16.0 22.7 39.9 59.8 85.3 113 134 174 220 259 360
21.0 11.2 17.1 22.9 33.4 63.7 96.9 143.7 198 237 305 381 467 528 
Condensado formado a cada 30m durante o 
aquecimento inicial (kg/h)
Diâmetro 
Projeto de Sistemas de Vapor
Temperatura ambiente 22Temperatura ambiente 2200C.C.
Tubulação isolada com 80 % de eficiência.Tubulação isolada com 80 % de eficiência.
Pressão
kg/cm2 2” 2 1/2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”
 0.7 2.7 3.1 4.0 4.9 7.2 9 11 13 14 16 17 20 24
 2.1 3.6 4.0 4.9 6.3 8.9 12 14 17 19 21 22 25 30 
 4.2 4.5 5.4 6.3 8.0 12.0 15 18 22 24 28 30 33 40
 7.0 5.4 6.7 8.0 9.8 14.7 18 23 27 30 34 37 42 50 
 8.5 5.8 7.2 8.9 10.7 16.1 20 25 30 33 38 40 45 54
12.0 7.1 8.5 10.3 11.6 17.0 24 30 35 38 44 48 53 63 
17.5 8.1 9.8 12.1 15.2 22.3 28 34 41 45 52 56 53 75
21.0 8.9 11.2 13.4 16.5 24.1 30 38 45 50 56 62 69 82 
Diâmetro 
Condensado formado a cada 30m durante o 
processo (kg/h)
Projeto de Sistemas de Vapor
VaporVapor
VaporVapor
CondensadoCondensado
Bota Bota 
coletoracoletora
PurgadoresPurgadores
CorretoCorreto
IncorretoIncorreto
25/30mm25/30mm
Seção transversalSeção transversal
Seção transversalSeção transversal
Construção Correta da Bota Coletora
Projeto de Sistemas de Vapor
Qual o Correto?
Construção Correta da Bota Coletora
Projeto de Sistemas de Vapor
Escoamento
livre Linha coletora
de condensado
DIÂMETROS CORRESPONDENTES
D1 2” 2.1/2” 3” 4” 5” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”
D2 2” 2.1/2” 3” 3” 3” 4” 6” 6” 8” 8” 8” 10” 10” 10”
DN1 1/2” 
DN2 3/4” 1” 1 /2” 2”
L mm. para todas as medidas, utilizar como mínimo 250 
Dimensionamento de Botas Coletoras
Projeto de Sistemas de Vapor
Drenagem 
intermediária 
 (a cada 30 
metros para vapor 
saturado)
Pontos de subida ou descida
Pontos de Drenagem
Projeto de Sistemas de Vapor
VaporVapor
Retorno Retorno 
ao Nível ao Nível 
SuperiorSuperior
Ponto de DrenagemPonto de Drenagem
30 - 50m30 - 50m
Inclinação 1/250Inclinação 1/250
Layout da Tubulação
Projeto de Sistemas de Vapor
Drenagem de Linhas de Distribuição
Projeto de Sistemas de Vapor
Finais de Linha
Projeto de Sistemas de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
 
 Finais de Linha
Projeto de Sistemas de Vapor
CorretoCorretoCorretoCorretoIncorretoIncorretoIncorretoIncorreto
VaporVapor VaporVapor
CondensadoCondensado
Ramificações
Projeto de Sistemas de Vapor
Ramificações
Projeto de Sistemas de Vapor
Reduções Concêntricas e Excêntricas
Projeto de Sistemas de Vapor
Reduções Concêntricas e Excêntricas
Projeto de Sistemas de Vapor
O princípio básico de 
funcionamento é determinado pela 
brusca redução da velocidade no 
seu interior, alterando também de 
forma brusca o valor da energia 
cinética; 
Para concretizar a eficiência do 
processo, existe no interior dos 
separadores placas defletoras 
formando chicanas, e assim, pela 
diferença de densidade aliada à 
redução da energia cinética, às 
partículas de água são retidas e 
purgadas. 
Separador de Umidade
Projeto de Sistemas de Vapor
2
. 2vm
Ec =
F = m . v
Q = v . A
Ec = Energia Cinética
m = massa
V = velocidade
F = Força
Q = Vazão
A = Área
D = Diâmetro
d1
D2 A = π . D2 
 4
(Cte.)
Separador de Umidade
Projeto de Sistemas de Vapor
VAZÃOVAZÃO Separador
Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
VAZÃOVAZÃO Separador
Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
VAZÃOVAZÃO Separador
Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor



VAZÃOVAZÃO

Separador
Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor

 

VAZÃOVAZÃO Separador
Funcionamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Instalações Típicas
Projeto de Sistemas de Vapor
Entrada de 
vapor
Filtros Y
Projeto de Sistemas de Vapor
 
 
Instalações Típicas
Projeto de Sistemas de Vapor
Projeto de um Sistema de Distribuição de Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
O Que é Traceamento à Vapor?
“Uma combinação de traceamento à vapor e isolamento 
são usados para criar um ambiente artificial ”
• Tubulações de processos;
• Containers;
• Instrumentos.
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Onde é Usado o Traceamento?
• Refinarias e 
Petroquímicas;
• Indústrias Alimentícias;
• Indústrias Gerais.
(óleo combustível)
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Por que Traceamento à Vapor?
• Previne que o produto se estrague;
• Minimiza os custos de bombeamento;
• Previne os riscos de solidificação.
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Produto
Linha 
Tracer
Produto 
condutor de 
calor
Isolamento
Produto
Linha 
Tracer
Produto 
condutor de 
calor
Isolamento
As tubulações de traceamento devem ser anexadas do centro à 
base da tubulação do produto, e nunca devem ser anexadas no 
topo da tubulação do produto.
CorretoCorretoIncorretoIncorreto
Expansão
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Tipos de Traceamento
• Crítico;
• Não-crítico ou simples;
• Encamisado;
• Instrumentação.
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Traceamento Crítico:
• Previne contra a solidificação; 
• Previne que o produto se estrague. 
Traceamento Não-Crítico:
• Mantém a viscosidade ótima do produto.
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Manifold
Controle de 
Temperatura 
Silenciador
Spiratec
Purgador 
Purgador
Linha do Produto
Traceamento
Válvula de Bloqueio
Vapor
Condensado
Manifold
Controle de 
Temperatura 
SilenciadorSpiratec
Purgador 
Purgador
Linha do Produto
Traceamento
Válvula de Bloqueio
Vapor
Condensado
Traceamento Crítico
Projeto de Sistemas de Vapor
Linha do Processo
Traceamento
Válvula de Bloqueio
Purgador
Vapor
Condensado
Traceamento Não-Crítico
Projeto de Sistemas de Vapor
Linhas de Produto Encamisadas:
•• Produtos altamente críticos;Produtos altamente críticos;
•• Aquecimento ou adição de calor. Aquecimento ou adição de calor. 
Traceamento de Instrumentação:
•• Medidores de vazãoMedidores de vazão
•• Válvulas de controleVálvulas de controle
•• BombasBombas
•• Estações de amostraEstações de amostra
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Eliminador de arEliminador de ar
Linhas Encamisadas
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Traceamento de 
instrumentação
Corpo de válvula
Corpo de 
Bomba
Corpo de 
Bomba
Traceamento de 
Flange
Traceamento de Instrumentação
Projeto de Sistemas de Vapor
Cálculo do Calor Total Necessário em um Sistema de 
Traceamento: 
1000
LW
Qt
×=
Qt = Calor total necessário (kiloWatts)
W = Perda de calor na tubulação do processo (Watts/metro)
L = Comprimento total da tubulação do produto com 
traceamento (metros) 
(dividindo por 1000, converte Watts para kiloWatts)
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Cálculo do Calor Total Necessário em um Sistema de Traceamento: 
EXEMPLO:
Perda de calor = 97 Watts/metro
W = 97 Watts/metro
———————————————
Comprimento total da 
tubulação traceada = 200 metros
L = 200 metros
Q
W L
t = ×
1000
Qt = ×97 200
1000
.
Q t = 19 4, kiloWatts
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Cálculo da Demanda Total de Vapor de um Sistema de Traceamento:
M
Q
h
t
t
fg
= × 3600
Mt = Demanda total de vapor (kilogramas/hora)
Qt = Calor total necessário (kiloWatts)
hfg = Entalpia específica de evaporação 
(kiloJoules/kilograma)
(multiplicando por 3600 resulta em kilogramas/hora)
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
EXEMPLO:
Qt = 19,4 kiloWatts
——————————————
Pressão do vapor = 5 bar g
hfg = 2086 kiloJoules/kilograma
Cálculo da Demanda Total de Vapor de um Sistema de Traceamento:
M = 33,5 kilo gramas / horat
Traceamento
Projeto de Sistemas de Vapor
Cálculo do Custo do Vapor
Projeto de Sistemas de Vapor
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento 
do Vapor ------------------ da caldeira
 PCI
Quanto??
Como Calcular?
Projeto de Sistemas de VaporExemplo 01 – Óleo BPFExemplo 01 – Óleo BPF
DADOS:
- Pressão Caldeira 8 bar
- Eficiência da Caldeira 85%
- Temp. Água de Alimentação 80ºC
- Custo do Óleo BPF R$ 1,08 / Kg
- Vazão da Caldeira 3000 Kg/h
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
Ct = Calor Total (Tabela Vapor Saturado)
Ct vapor = 662 Kcal/kg 
 
Pressão
relativa Temp. 
Calor 
sensível
Calor 
latente
Calor 
total
Volume
Específico
kgf/cm2 ºC kcal/kg kcal/kg kcal/kg m3/kg
0 1 99.1 99.1 539.4 638.5 1.725
1 2 119.6 119.9 525.9 645.8 0.902
2 3 132.9 133.4 516.9 650.3 0.616
3 4 142.9 143.6 509.8 653.4 0.470
4 5 151.1 152.1 503.7 655.8 0.381
5 6 158.1 159.3 498.5 657.8 0.321
6 7 164.2 165.6 493.8 659.4 0.277
7 8 169.6 171.3 489.5 660.8 0.244
8 9 174.5 176.4 485.6 662.0 0.218
9 10 179.0 181.2 481.8 663.0 0.198
10 11 183.2 185.6 478.3 663.9 0.180
11 12 187.1 189.7 475.0 664.7 0.166
12 13 190.7 193.5 471.9 665.4 0.154
13 14 194.1 197.1 468.9 666.0 0.143
14 15 197.4 200.6 466.0 666.6 0.134
Pressão
absoluta
kgf/cm2
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
Cs = Calor Sensível (Tabela Vapor Saturado)
Cs água = 80 Kcal/kg t=80ºC
 
Pressão
relativa Temp. 
Calor 
sensível
Calor 
latente
Calor 
total
Volume
Específico
kgf/cm2 ºC kcal/kg kcal/kg kcal/kg m3/kg
0 1 99.1 99.1 539.4 638.5 1.725
1 2 119.6 119.9 525.9 645.8 0.902
2 3 132.9 133.4 516.9 650.3 0.616
3 4 142.9 143.6 509.8 653.4 0.470
4 5 151.1 152.1 503.7 655.8 0.381
5 6 158.1 159.3 498.5 657.8 0.321
6 7 164.2 165.6 493.8 659.4 0.277
7 8 169.6 171.3 489.5 660.8 0.244
8 9 174.5 176.4 485.6 662.0 0.218
9 10 179.0 181.2 481.8 663.0 0.198
10 11 183.2 185.6 478.3 663.9 0.180
11 12 187.1 189.7 475.0 664.7 0.166
12 13 190.7 193.5 471.9 665.4 0.154
13 14 194.1 197.1 468.9 666.0 0.143
14 15 197.4 200.6 466.0 666.6 0.134
Pressão
absoluta
kgf/cm2
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
Então:
Ct = 662,0 Kcal/kg
Custo do Óleo = R$ 1,08/kg
PCI = 9.800 Kcal/kg (Óleo BPF)
1,671,6760 %60 %
1,541,5465 %65 %
1,431,4370 %70 %
1,331,3375 %75 %
1,251,2580 %80 %
1,181,1885 %85 %
FatorFatorEficiênciaEficiência
1,671,6760 %60 %
1,541,5465 %65 %
1,431,4370 %70 %
1,331,3375 %75 %
1,251,2580 %80 %
1,181,1885 %85 %
FatorFatorEficiênciaEficiência FATOR DE CORREÇÃO DO 
RENDIMENTO DA 
CALDEIRA
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
CALCULANDO:
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento 
 
do Vapor ------------------ da caldeira
 PCI
Custo Ton. Vapor = 662,0 – 80 x 1000 x 1,08 x 1,18 = R$ 75,68
 ---------------
 9.800
Exemplo 01 – Óleo BPF
Projeto de Sistemas de Vapor
DADOS:
- Pressão Caldeira 8 bar
- Eficiência da Caldeira 85%
- Temp. Água de Alimentação 80 ºC
- Custo do Gás GLP R$ 1,60 / Kg
- Vazão da Caldeira 3000 Kg/h
Exemplo 02 – Gás GLP
Projeto de Sistemas de Vapor
Então:
Ct = 662,0 Kcal/kg
Custo do gás GLP = R$ 1,60/kg
PCI = 11.300 Kcal/kg (Gás GLP)
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento 
do Vapor ------------------ da caldeira
 PCI
Custo Ton. Vapor = 662,0 – 80 x 1000 x 1,60 x 1,18 = R$ 97,24
 ---------------
 11.300
Exemplo 02 – Gás GLP
Projeto de Sistemas de Vapor
DADOS:
- Pressão Caldeira 8 bar
- Eficiência da Caldeira 85%
- Temp. Água de Alimentação 80 ºC
- Custo do Gás Natural R$ 0,70 / m³
- Vazão da Caldeira 3000 Kg/h
Exemplo 03 – Gás Natural
Projeto de Sistemas de Vapor
Então:
Ct = 662,0 Kcal/kg
Custo do gás natural = R$ 0,70/m³
PCI = 10.800 Kcal/kg (Gás Natural)
Densidade do Gás Natural = 0,62 Kg/m³
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento 
do Vapor ------------------ ------------------------------- da caldeira
 PCI densidade gás (0,62 kg/m³)
Custo Ton. Vapor = 662,0 – 80 x 1000 x 0,70 x 1,18 = R$ 71,80
 --------------- ----------
 10.800 0,62
Exemplo 03 – Gás Natural
Projeto de Sistemas de Vapor
Indústria que utiliza Bagaço como combustível de sua Caldeira 
Aquatubular, onde:
• Pressão e Operação : 21 barg
• Geração de 50 toneladas / hora de vapor
• PCI do Bagaço: 1.800 Kcal / kg (50% umidade)
• Temperatura da água de alimentação: 20oC
Exemplo 04 – Bagaço
Projeto de Sistemas de Vapor
1o Passo – Cálculo da quantidade de energia para a Geração de 1 tonelada de 
vapor:
• Pressão de Operação : 21 barg
• Calor Sensível : 221,2 Kcal / kg
• Calor Latente : 447,7 Kcal / kg
• Assim para 1 kg de vapor:
• (Cs – 20) + ( Cl * X) = CALOR TOTAL
• (221,2-20) + (447,7*0,7) = 514,59 Kcal 
Exemplo 04 – Bagaço
Projeto de Sistemas de Vapor
2o Passo – Cálculo da Relação Kg de Bagaço x Kg de Vapor:
• Já vimos anteriormente que para geração de um 1 kg de vapor necessitamos 
514,59 Kcal.
• Sendo o PCI do Bagaço igual a 1.800 Kcal / kg teremos :
 1.800 / 514,59 = 3,49 kg de vapor por kg de bagaço. Porém, teremos que 
levar em conta o rendimento da caldeira (para caldeiras a bagaço pode 
ser considerado 60%), então :
 3,49 kg * 0,6 = 2,09 ou 2,1 kg de vapor / kg de Bagaço
Exemplo 04 – Bagaço
Projeto de Sistemas de Vapor
3o Passo – Cálculo da quantidade bagaço para geração de 1000 kg de vapor, e 
Custo do Vapor:
• Se 1 kg de bagaço geram 2,1 kg de vapor:
 476,19 kg de bagaço irão gerar 1 ton de vapor
• O custo da Tonelada do Bagaçoé de R$ 15,00. 
Assim, a tonelada de vapor custará:
R$ 15,00 x 476,19/1000 = R$ 7,15 por tonelada
Exemplo 04 – Bagaço
Projeto de Sistemas de Vapor
DADOS:
- Pressão Caldeira 8 bar
- Eficiência da Caldeira 80%
- Temp. Água de Alimentação 80 ºC
- Custo do Lenha R$ 35,0 / m³
- Vazão da Caldeira 3000 Kg/h
- Densidade Lenha = 550 Kg/m³
Exemplo 05 – Lenha
Projeto de Sistemas de Vapor
Então:
Ct = 662,0 Kcal/kg
Custo da lenha = R$ 35,0 /m³
PCI = 3.140 Kcal/kg (lenha)
Densidade Lenha = 550 Kg/m³
Custo Tonelada = Ct – Cs água x 1000 x Custo do Combustível x Fator de Rendimento 
do Vapor ------------------ ----------------------- da caldeira
 PCI densidade lenha 
Custo Ton. Vapor = 662,0 – 80 x 1000 x 35,0 x 1,25 = R$ 14,74
 --------------- -------
 3.140 550
Exemplo 05 – Lenha
Projeto de Sistemas de Vapor
1/16
(1,6)
1/8
(3,2)
3/16
(4,8)
1/4
(6,4)
5/16
(7,9)
3/8
(9,5)
1
(0,5)
10
(4,5)
100
(45,41)
1000
(453,5)
P
er
d
a 
d
e 
va
p
o
r 
P
er
d
a 
d
e 
va
p
o
r 
--
lblb
/h
 (
kg
/h
)
/h
 (
kg
/h
)
(30 kg/h)
Diâmetro do furo - polegadas (mm)
Perdas de vapor por 
vazamentos tornam-se um 
grande prejuízo com o decorrer 
do tempo.
Um furo de 1/8” a uma pressão 
de 100 psi gera uma perda de 
30 kg/h
Para um custo de vapor de R$ 
70,00/ton teremos um prejuízo 
de:
R$ 1.512,00 / mês
Perdas Por Vazamentos
Projeto de Sistemas de Vapor
Perdas Por Vazamentos
Projeto de Sistemas de Vapor
Perdas Por Vazamentos
Projeto de Sistemas de Vapor
Perdas Por Vazamentos
Projeto de Sistemas de Vapor
Devido à característica 
erosiva do vapor (fluido 
bifásico), com o passar do 
tempo o furo aumenta 
exponencialmente, e junto 
com ele o 
PREJUÍZO!
 Não basta somente eliminar perdas, é preciso corrigi-las 
o mais rápido possível.
Perdas Por Vazamentos