CÁLCULOS UTILIZADOS

A análise dos equipamentos e acessórios em estudo tem em consideração o sistema de coordenadas cilíndricas (Figura 137).

Figura 137 – Nomenclatura de uma tubagem cilíndrica isolada.

Pontos considerados para os cálculos:

• Temperatura do ponto quente (TPQ);

• Temperatura máxima admitida para a superfície exterior (Tr);

• Temperatura de sobreaquecimento (Tsobr = TPQ – Tr);

• Temperatura ambiente (Te);

• Coeficiente de transferência de calor do meio ambiente (he).

 Não se sabendo as temperaturas de projecto, efectuou-se o cálculo da Tr de projecto através da equação:

𝑇𝑟 =

[(𝑈_{𝑝𝑟𝑜𝑗𝑒𝑡𝑜}× (𝑇₁− 𝑇_𝑒))]

ℎ_𝑒 (1) Em que:

he – Coeficiente de transmissão de calor do meio ambiente [W/m2°C]; Te – Temperatura ambiente [°C];

T1 – Temperatura de serviço [°C];

Uprojeto – Coeficiente global de transmissão de calor de projecto [W/m2°C].

O Uprojecto calculou-se pela seguinte equação:

𝑈_{𝑝𝑟𝑜𝑗𝑒𝑡𝑜} = 1 𝐷4 ×𝐷_𝐷3 2 2 × 𝐾_𝑖 + 1ℎ_𝑒 (2) Em que: D2 – Diâmetro exterior [m];

D3 – Diâmetro com isolamento [m]; D4 – Diâmetro com revestimento [m];

Ki– Condutibilidade térmica do isolamento [W/m°C].

 Calculou-se em seguida coeficiente global de transmissão de calor:

𝑈 =he× (TPQ − Te)

T₁− T_e (3) Em que:

U – Coeficiente global de transmissão de calor [W/m2°C];

 E por fim, efectuou-se o cálculo das perdas térmicas por unidade de comprimento:

𝑄

𝐿 = 𝑈 × 𝜋 × 𝐷4 × (𝑇𝑠𝑜𝑏𝑟− 𝑇𝑒) (4) Em que:

Depois de se obter as perdas térmicas, traduzir-se esse valor de Watt por metro (W/m) para euros por ano (€/ano), e este é o valor que é desperdiçado ao longo de um ano por um consumo de gás mais elevado devido à falta de isolamento. E calculou-se através da seguinte equação: 𝑉_𝐷 = 𝑄 𝐿× 𝐿𝑠𝑖× 𝑃𝑔á𝑠× 1 η× 𝑡𝑓 (5) Em que:

VD – Valor desperdiçado anual [€/ano];

Q/L – Perdas térmicas por unidade de comprimento [W/m]; Lsi – Comprimento sem isolamento [m];

Pgás – Preço do gás [€/kWh]; η – Rendimento da caldeira;

tf – Tempo de funcionamento anual [h/ano].

8.2.2 RECOLHA DE DADOS

Antes de mais é importante referir que os equipamentos e consequentemente os isolamentos dos mesmos já têm bastantes anos e por vezes ao fazer a normal manutenção, os isolamentos de tão deteriorados que se encontram caem e já não têm recuperação possível, a não ser colocar novo isolamento, o que por norma não se verifica.

8.2.2.1 Permutadores

Existem dois permutadores para as AQS e dois para a água de aquecimento central.

Ambos os permutadores das AQS estão totalmente sem isolamento (Figura 138), o que traduz o pior cenário possível.

Figura 138 – Foto termográfica de um permutador das AQS.

Nos permutadores da água para aquecimento central, um deles ainda tem o seu isolamento de origem em toda a sua área, o outro permutador (Figura 139) tem falta de isolamento em cerca de 1/3 da sua área.

Figura 139 – Foto termográfica de um permutador do aquecimento central.

8.2.2.2 Colectores

O colector de vapor de alta pressão está devidamente isolado, como se pode verificar na Figura 140 as temperaturas do colector são reduzidas devido á presença do isolamento, podemos comparar essa eficiência do isolamento por comparação de outros pontos quentes

que inclusive atingem 172ºC e que são as temperaturas a que estão as ligações, não isoladas, com as válvulas manuais.

Figura 140 – Foto termográfica do colector de vapor de alta pressão.

Pelo contrário, o novo colector de ida (Figura 141) das AQS não está isolado.

Figura 141 – Foto termográfica do colector de ida das AQS.

8.2.2.3 Tubagem

Apesar da idade que já tem, o isolamento encontra-se praticamente todo ainda nas respectivas tubagens, o que é de facto muito bom, claro que com a idade já deve estar muito degrado, mas ao menos ainda lá está o isolamento. Encontraram-se muito poucas

zonas com falta de isolamento em tubagem (Figura 142), mas suficiente para fazer uma análise.

Figura 142 – Foto termográfica de uma tubagem das AQS.

8.2.2.4 Temperaturas

As temperaturas (TPQ) recolhidas com o auxílio da câmara termográfica foram as

seguintes:

Tabela 21 – Temperatura dos equipamentos. Equipamento TPQ 1 - Permutador do aquecimento central 56,2ºC

2 - Permutador das AQS 73,7ºC

3 - Colector de ida das AQS 57,4ºC

8.2.3 APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS

Os valores comuns a todos os equipamentos utilizados nos cálculos foram os seguintes: Tabela 22 – Valores de entrada utilizados nos cálculos.

Te [ºC] 25 he [W/m2ºC] 20 Ki [W/mºC] 0,060 Pgás [€/kWh] 0,042933

ηcaldeira [%] 85

Depois de efectuados os cálculos anteriormente descritos para cada uma das situações registadas obtiveram-se os resultados apresentados na Tabela 23:

Tabela 23 – Apresentação dos resultados dos cálculos. Equipamento Permutador do

aquecimento central

Permutador das AQS

Colector de ida das AQS

Tubagem de ida das AQS

TPQ [ºC] 56,2 73,7 57,4 53,0 Tr [ºC] 27,2 27,4 26,9 27,8 Tsobr [ºC] 29,0 46,3 30,5 25,2 Uprojecto [W/m2°C] 0,91 1,00 1,24 1,89 U [W/m2°C] 13,16 20,54 21,48 18,89 Q/L [W/m] 68,45 516,13 112,25 6.32 Lsi [m] 0,49 0,67 3,80 0,24 tf [h] 4380 8760 8760 8760 VD [€/ano] 3,63 54,81 11,92 0,67

Sabendo agora o valor desperdiçado pela falta de isolamento, falta saber o custo de novos isolamentos. Aqui pode-se então optar por várias opções de isolamento, como voltar a aplicar lã de vidro, como existia anteriormente, ou optar por outras forma de isolamento, tal como por exemplo um isolamento térmico flexível de espuma elastómera. Mas para efeitos de cálculo optou-se por voltar a aplicar lã de vidro.

A espessura do isolamento em lã de vidro necessária para estes casos em específico, varia entre os 2,5cm e os 5,0cm, o que se traduz num custo de cerca de 4€/m2

.

Calculando a área necessária onde é preciso aplicar novo isolamento obtém-se o custo do isolamento e comparando este valor com o valor anual desperdiçado obtido anteriormente obtém-se o período de retorno do investimento (Tabela 24):

Tabela 24 – Período de retorno do investimento. Equipamento Permutador do

aquecimento central

Permutador das AQS

Colector de ida das AQS

Tubagem de ida das AQS

Área [m2] 0,46 0,58 2,64 0,09

Custo do isolamento [€] 1,85 2,32 10,60 0,35

Valor anual desperdiçado [€] 3,63 54,81 11,92 0,67

Período de retorno [anos] 0,51 0,04 0,89 0,52

8.2.4 ANÁLISE DE RESULTADOS

Depois de analisados os resultados obtidos facilmente se percebe que compensa investir em isolamento novo para colocar onde não existe.

O tempo de retorno do investimento de todos os casos analisados é baixo, todos recuperam o investimento em menos de um ano. Com especial destaque para o permutador das AQS que em menos de um mês se recupera o investimento do isolamento. Estas perdas térmicas tão altas no permutador das AQS devem-se ao facto de o permutador estar a trabalhar a temperaturas relativamente altas e completamente sem isolamento.

Em relação ao custo de colocação de novo isolamento, apenas se considerou o valor do isolamento, porque a mão-de-obra pode ser efectuada pelos forneiros da central térmica.

É verdade que estes valores desperdiçados em comparação com o consumo anual de energia são insignificantes, porque as zonas com falta de isolamento também não são muito significativas, mas quando o objectivo é reduzir a factura energética todos os euros são importantes.