Trocadores de calor de placas para recuperação de calor de motores e usinas de cogeração

Base de conhecimento

Um motor transforma apenas parte do combustível em eletricidade; o restante é liberado na forma de calor na água de resfriamento, no óleo, no ar de admissão e nos gases de escape. Uma usina de cogeração coleta esse calor e o comercializa na forma de água quente, e o trocador de calor a placas é a peça que o transfere do motor para o circuito de aquecimento. Este guia explica onde o trocador se situa na cadeia de recuperação de calor, por que um trocador de placas é utilizado nesse ponto e quais são os desafios que ele precisa enfrentar.

O Ponto de Entrega

Os circuitos de resfriamento do motor são fechados e pertencem ao motor: uma mistura tratada, uma pressão definida, um vazão exigido pelo fabricante do motor. O circuito de aquecimento pertence ao cliente: uma rede distrital, um prédio, uma estufa ou um processo, com sua própria água, sua própria pressão e suas próprias bombas. Um trocador de calor a placas fica entre eles. O calor do motor atravessa as placas e a água de aquecimento o transporta, mas os dois líquidos nunca se misturam; assim, um problema na rede não pode afetar o motor e o circuito do motor não pode vazar para a rede.

Recolhimento de calor ao longo da cadeia

A recuperação de calor é geralmente organizada em cadeia. A água de aquecimento passa primeiro pelos trocadores que coletam o calor de menor temperatura, como o do óleo e do ar de admissão, onde é recuperado; depois, pelo trocador do circuito de água da camisa; e, finalmente, pelo trocador de calor dos gases de escape, que eleva ainda mais sua temperatura. O trocador de calor dos gases de escape é uma unidade separada projetada para gases quentes, pois um trocador de placas não é adequado para gases de escape; as unidades de placas realizam a troca líquido-líquido antes disso. A ordem é importante e é definida de modo que cada fonte ceda o máximo de calor possível.

Por que se utiliza um trocador de calor a placas

As instalações de motores costumam ser construídas como contêineres compactos ou skids, e um trocador de calor a placas cumpre sua função em um espaço reduzido. Ele consegue elevar a temperatura da água de aquecimento para um nível próximo ao do circuito do motor, o que significa maior aproveitamento térmico a partir do mesmo motor. Ele reage rapidamente quando a carga do motor ou a demanda de calor se alteram. O modelo com juntas pode ser aberto e limpo quando o lado de aquecimento, que geralmente é o menos limpo dos dois, apresenta depósitos; o modelo soldado por brasagem é adequado para instalações menores com circuitos fechados e limpos.

Quando ninguém quer o calor

A demanda de calor raramente corresponde exatamente à do motor: um dia quente, uma falha na rede ou um processo interrompido podem fazer com que o lado de aquecimento não consiga absorver o calor. O motor ainda precisa ser resfriado, portanto, a usina requer uma segunda saída, geralmente um resfriador de emergência ou um radiador de descarga, além de uma válvula de controle que encaminhe o calor do motor para o trocador de calor ou para o radiador, conforme necessário. O trocador de calor a placas e o radiador são projetados em conjunto para que o motor permaneça dentro de seus limites em ambos os casos. A TECS Engineering projeta e fornece soluções de trocadores de calor de placas para circuitos de resfriamento de motores, usinas de energia e aplicações industriais, além de fabricar os radiadores e resfriadores de emergência correspondentes; envie os dados do motor, a demanda de calor e as condições do local, e a equipe de engenharia entrará em contato.

Em resumo

Transfere o calor do motor para o circuito de aquecimento, enquanto os líquidos permanecem separados
Protege o circuito do motor contra a rede de aquecimento e a rede contra o motor
Parte de um circuito: óleo e ar de sobrealimentação, depois água da camisa, e por fim, gases de escape
O trocador de calor de exaustão é uma unidade separada projetada para gás quente
Compacto, com variação mínima de temperatura e de resposta rápida
Um resfriador de emergência assume a função quando o sistema de aquecimento não consegue

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O que enviar com a consulta

Ficha técnica do motor com a potência de cada circuito
O circuito de aquecimento: a água, as temperaturas e o vazão
Quais fontes de calor devem ser recuperadas
Pressão em cada lado e a queda de pressão permitida
Como varia a demanda por aquecimento e o que acontece quando ela cessa
Espaço disponível, condições do local e quaisquer especificações de materiais

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Perguntas frequentes

Qual é a função de um trocador de calor a placas em uma usina de cogeração?

Ele transfere o calor dos circuitos de resfriamento do motor para o circuito de água quente, que o distribui ao consumidor, mantendo os dois líquidos separados.

Um trocador de calor a placas pode recuperar o calor residual?

Não diretamente. O calor dos gases de escape é coletado por um trocador separado, projetado para gases quentes; os trocadores de placas tratam dos circuitos de líquido antes disso.

Por que não conectar o motor diretamente à rede de aquecimento?

A água, a pressão e o grau de limpeza da rede não atendem às necessidades do motor, e uma falha em um dos lados afetaria o outro. O trocador mantém os dois sistemas separados.

O que acontece quando não é necessário aquecimento?

Uma válvula de controle direciona o calor do motor para um resfriador de emergência ou radiador de descarga, de modo que o motor permaneça resfriado independentemente do que ocorra no lado de aquecimento.

Que tipo de trocador de calor a placas é utilizado?

Uma unidade com juntas, em que o lado de aquecimento pode ficar obstruído e é necessário ter acesso para limpeza; uma unidade soldada por brasagem em instalações menores com circuitos fechados e limpos.