Como dimensionar uma bomba de alimentação de caldeira

O dimensionamento adequado de uma bomba de alimentação de caldeira é essencial para garantir a operação e eficiência ideais da caldeira. A bomba de alimentação da caldeira é responsável por fornecer água à caldeira na pressão e vazão necessárias. Bombas de tamanho incorreto podem levar a problemas como fornecimento inadequado de água, consumo excessivo de energia e falha prematura da bomba. Para dimensionar uma bomba de alimentação de caldeira com precisão, siga estas etapas:

Etapa 1: Determine a saída de vapor da caldeira

O primeiro passo no dimensionamento de uma bomba de alimentação de caldeira é determinar a saída máxima de vapor da caldeira. Essas informações podem ser encontradas nas especificações do fabricante da caldeira ou calculadas com base na área de superfície de aquecimento da caldeira e na pressão de vapor.

Para calcular a saída de vapor, use a seguinte fórmula:

Saída de vapor (lb/h) = Área de superfície de aquecimento (ft²) × Taxa de evaporação (lb/ft²/h)

A taxa de evaporação depende do tipo de caldeira e da pressão operacional. Por exemplo, uma caldeira de tubos de água operando a 150 psig pode ter uma taxa de evaporação de 5 lb/ft²/hr.

Etapa 2: Calcular a vazão da água de alimentação

Uma vez que você saiba a saída de vapor da caldeira, você pode calcular a taxa de fluxo de água de alimentação necessária. A taxa de fluxo de água de alimentação deve ser suficiente para repor a água evaporada como vapor e contabilizar quaisquer perdas devido a blowdown ou vazamentos.

Para calcular a vazão da água de alimentação, use esta fórmula:

Taxa de fluxo de água de alimentação (gpm) = Saída de vapor (lb/h) ÷ (500 × [1 - Taxa de purga])

A constante 500 representa o número aproximado de libras de água por hora que equivale a 1 galão por minuto (gpm). A taxa de blowdown é a porcentagem de água deliberadamente descarregada da caldeira para controlar a concentração de sólidos dissolvidos. Uma taxa de blowdown típica varia de 1% a 5%.

Etapa 3: Determine a pressão de descarga da bomba necessária

A bomba de alimentação da caldeira deve superar a pressão operacional da caldeira e quaisquer perdas de pressão no sistema de água de alimentação. Para determinar a pressão de descarga da bomba necessária, adicione a pressão operacional da caldeira à perda de carga total na tubulação de água de alimentação, válvulas e conexões.

Pressão de descarga da bomba (psig) = Pressão operacional da caldeira (psig) + Perda de carga total (pés) ÷ 2,31

A constante 2,31 é usada para converter pés de altura em psi.

Etapa 4: Selecione uma bomba com base na vazão e na pressão de descarga

Com a vazão de água de alimentação necessária e a pressão de descarga da bomba conhecidas, você pode selecionar uma bomba de alimentação de caldeira que atenda a essas especificações. Consulte os catálogos do fabricante da bomba ou trabalhe com um fornecedor de bomba para escolher uma bomba com uma curva de desempenho que atenda às suas necessidades.

Considere fatores como eficiência da bomba, materiais de construção e tamanho do motor ao fazer sua seleção. Opte por uma bomba com alta eficiência para minimizar o consumo de energia e os custos operacionais.

Etapa 5: Considere redundância e expansão futura

Ao dimensionar uma bomba de alimentação de caldeira, é importante considerar a redundância do sistema e a potencial expansão futura. Instalar múltiplas bombas em paralelo pode fornecer capacidade de backup em caso de falha da bomba e permitir maiores taxas de fluxo se a saída de vapor da caldeira for expandida no futuro.

Dimensione cada bomba para lidar com pelo menos 50% da vazão total necessária para garantir redundância adequada. Essa abordagem também permite que as bombas operem em seus melhores pontos de eficiência, reduzindo o consumo de energia e estendendo a vida útil da bomba.

Exemplo de cálculo de bomba de alimentação de caldeira

Vamos analisar um exemplo de dimensionamento de uma bomba de alimentação de caldeira para uma caldeira aquatubular com as seguintes especificações:

• Área de superfície de aquecimento: 5.000 pés²
• Pressão de operação: 150 psig
• Taxa de evaporação: 5 lb/ft²/hr
• Taxa de purga: 3%
• Perda total de carga: 50 pés

Etapa 1: Calcular a saída de vapor

Saída de vapor = 5.000 pés² × 5 lb/pé²/h = 25.000 lb/h

Etapa 2: Calcular a vazão da água de alimentação

Taxa de fluxo de água de alimentação = 25.000 lb/h ÷ (500 × [1 - 0,03]) = 51,5 gpm

Etapa 3: Determine a pressão de descarga da bomba necessária

Pressão de descarga da bomba = 150 psig + 50 pés ÷ 2,31 = 171,6 psig

Etapa 4: Selecione uma bomba
Com base na vazão calculada de 51,5 gpm e pressão de descarga de 171,6 psig, selecione uma bomba com uma curva de desempenho que atenda ou exceda esses requisitos.

Etapa 5: Considere a redundância
Para redundância, instale duas bombas em paralelo, cada uma dimensionada para pelo menos 50% da vazão total (25,75 gpm).

Seguindo essas etapas e usando as fórmulas fornecidas, você pode dimensionar com precisão uma bomba de alimentação de caldeira para garantir o desempenho ideal da caldeira, eficiência energética e confiabilidade. Lembre-se de considerar fatores como redundância e expansão futura ao fazer sua seleção final da bomba.