Caldeiras de aquecimento a combustível líquido: funcionamento, tipos, visão geral dos modelos populares

Caldeiras de aquecimento a combustível líquido produtivas e econômicas permitem alcançar total autonomia em relação à rede centralizada de gasoduto. Ao considerar a instalação do equipamento, é necessário compreender seu funcionamento, princípio de operação e características de uso.

A escolha da caldeira deve basear-se em uma avaliação comparativa das características e funcionalidades de diferentes modelos. Um fator importante é a reputação do fabricante.

Neste artigo, falaremos sobre as variedades de modelos de caldeiras de aquecimento a combustível líquido, suas vantagens e desvantagens, e também analisaremos alguns dispositivos populares de marcas conhecidas.

Vantagens e desvantagens das caldeiras a combustível líquido

As caldeiras a combustível líquido, apesar da capacidade de aquecer eficientemente o edifício e da perfeição técnica, não são tão comuns quanto os geradores de calor a gás ou combustível sólido.

Equipamentos que funcionam com diesel ou óleo usado são muito populares nos países da Europa Ocidental.

Entre as vantagens significativas da caldeira de aquecimento a combustível líquido estão:

1. Alta eficiência de operação. O rendimento da maioria dos modelos atinge 95%. O combustível é consumido praticamente sem perdas.
2. Grande potência. A capacidade dos equipamentos permite aquecer tanto ambientes residenciais compactos quanto amplos galpões industriais.
3. Alto nível de automação. A caldeira funciona por longos períodos sem intervenção humana.
4. Autonomia em relação a fontes de energia. Exceto pela eletricidade. Se necessário, pode-se usar um gerador.
5. Possibilidade de conversão para combustível a gás.

Existem também vantagens adicionais desse equipamento. Para instalar a caldeira, não é necessária aprovação ou obtenção de licença. Além disso, a ausência de gasoduto facilita significativamente os trabalhos de montagem.

Dificuldades de instalação e operação da caldeira a óleo combustível:

1. Altos custos de compra de combustível. Com o uso intensivo do equipamento, o consumo anual de combustível pode atingir várias toneladas.
2. Para armazenamento de combustível, é construída uma estrutura separada. Alternativamente, um depósito com recipientes de plástico opaco ou aço é instalado no solo. Condição importante: proteção contra luz solar.
3. A unidade deve ser colocada em um ambiente separado com boa ventilação e exaustão potente.
4. Se a sala da caldeira a diesel estiver próxima à casa, será necessário isolamento acústico adicional – o queimador emite ruído durante a operação.

Ao equipar tanques de armazenamento subterrâneos de combustível, é necessário considerar as características hidrogeológicas do terreno.

Em muitos modelos, há ajuste climático da caldeira – configuração de um regime de temperatura confortável em casa levando em conta a temperatura externa.

Funcionamento e princípio de operação da caldeira

As unidades a óleo combustível funcionam segundo o mesmo princípio que as a gás. A principal diferença está no uso de queimador com ventilador (bico injetor). O tipo de dispositivo determina em grande parte a eficiência e economia de operação da caldeira.

Nossos compatriotas consideram a instalação de uma unidade a óleo combustível como uma forma alternativa de aquecimento na ausência de rede centralizada de fornecimento de gás.

Principais componentes de trabalho do gerador de calor

Elementos construtivos da caldeira a óleo combustível:

• queimador;
• câmara de combustão;
• trocador de calor;
• chaminé;
• bloco de controle;
• corpo.

A instalação de aquecimento a óleo combustível é equipada com uma tubulação com bomba que fornece combustível e um tanque de armazenamento de combustível.

Para aumentar o desempenho e a eficiência do aparelho, os fabricantes aperfeiçoam os modelos, complementando o dispositivo com diferentes placas de troca de calor e tubos de chaminé.

Queimador do agregado de aquecimento

O módulo principal da instalação, responsável pela preparação da mistura de combustível e ar e pela sua transferência na quantidade necessária para manter o funcionamento do gerador de calor.

O queimador a combustível líquido é do tipo ventilador. A alimentação e a injeção de combustível na câmara de combustão são realizadas sob pressão – é feita a insuflação forçada de ar.

Configuração padrão do queimador para caldeira a combustível líquido:

1. Transformador de ignição. Gera uma faísca, através da qual o combustível é inflamado.
2. Unidade de controle. Determina as fases de partida, realiza o controle e executa a parada do funcionamento do queimador. Está prevista a conexão de um fotoelemento, transformador de ignição e sensor de desligamento de emergência.
3. Válvula eletromagnética. Corrige a alimentação de combustível para a câmara de combustão.
4. Regulador de ar com filtro. O dispositivo normaliza a alimentação de ar, evitando a entrada de partículas sólidas.
5. Pré-aquecedor. Altera o estado do combustível, reduzindo sua viscosidade. Quanto mais líquido o combustível entra no orifício do bocal, mais economicamente ele é consumido.
6. Tubo de transbordo de combustível. Conecta-se ao tanque, onde é realizado o aquecimento do combustível.
7. Tubo de chama. Através da tubulação, a energia térmica chega ao local de aquecimento do fluido de transferência de calor, que então circula no sistema de aquecimento.

O queimador pode ser inicialmente embutido na caldeira sem possibilidade de aumentar a potência do agregado. Módulos montados permitem modificar o equipamento.

A configuração do queimador montado é realizada por um especialista em casa. A vantagem do módulo embutido de fábrica – é a rápida entrada em operação da instalação da caldeira.

Câmara de combustão da caldeira

Na verdade, é um recipiente resistente ao calor com orifício de entrada e saída. Geralmente, tem seção redonda ou retangular.

Trocador de calor do dispositivo

Através das paredes do trocador de calor, é realizada a transferência de energia térmica para o fluido de transferência de calor. Nos modelos modernos, o revestimento desse elemento é feito segundo o princípio de um dispositivo radiador – isso permite utilizar ao máximo a energia térmica obtida no processo de combustão.

Na seção frontal do trocador de calor, são fixados o queimador e a porta. O número de seções e a área de cobertura do trocador de calor determinam a potência da caldeira.

Chaminé para unidade de combustível líquido

A captação de ar é feita do exterior ou da sala da caldeira, cuja correta preparação você pode ler em neste material.

Quando a alimentação é externa, o ar é conduzido através de uma chaminé coaxial ou por um canal separado. Para aumentar a eficiência, os canais de fumo são equipados com placas de aço – os gases de exaustão formam fluxos turbulentos, reduzindo sua velocidade. A tiragem é mantida.

Unidade de controle do aparelho

O sistema automático destina-se a manter a temperatura definida. As funções auxiliares reduzem o custo de operação da caldeira. Do ponto de vista técnico, os blocos dependentes das condições climáticas são considerados os mais avançados, pois alteram a temperatura de aquecimento do fluido térmico com base nas leituras dos sensores externos.

O princípio de funcionamento da unidade térmica baseia-se na preparação de uma mistura de combustível e ar, com sua posterior pulverização na câmara de combustão.

Corpo da caldeira de aquecimento

Todos os elementos do sistema estão alojados em um corpo resistente e isolado termicamente. Esse 'invólucro' reduz as perdas de calor e aumenta a eficiência da caldeira.

Externamente, o corpo é revestido com uma camada de filme isolante térmico, que permanece frio quando aquecido e protege o operador de queimaduras.

Como ocorre o aquecimento do ambiente?

Todo o processo de geração de calor em uma caldeira a combustível líquido e de transferência de energia térmica para os radiadores de aquecimento pode ser dividido em várias etapas.

Etapa 1. O diesel ou outro combustível é derramado no reservatório. A bomba de combustível alimenta o líquido para o queimador – a pressão é criada na tubulação. Simultaneamente, a bomba de combustível determina a qualidade do combustível e a porcentagem de seu engrossamento por meio de sensores.

Etapa 2. O diesel entra na câmara de preparação. Aqui, ocorre a mistura do combustível com o ar, o aquecimento e a liquefação da mistura.

Etapa 3. A mistura ar-combustível é alimentada ao bico. Sob a ação do ventilador, a mistura é pulverizada e a névoa de combustível é inflamada na câmara de combustão.

Etapa 4. As paredes da câmara são aquecidas. Com isso, ocorre o aquecimento do trocador de calor e do fluido térmico. Este último entra e circula no sistema de aquecimento.

Etapa 5. Durante a combustão do combustível, são formados gases que são eliminados através da chaminé. Ao sair, a fumaça passa por uma série de placas de troca de calor e também libera seu calor.

Ao queimar combustível, forma-se fuligem. Para manter a eficiência da caldeira em um nível adequado, as paredes da câmara de combustão devem ser limpas periodicamente.

Variedades de modelos a combustível líquido

Todas as caldeiras a combustível líquido podem ser classificadas de acordo com os seguintes critérios: área de aplicação, funcionalidade, tipo de regulação, material de fabricação, tipo de combustível utilizado e método de instalação.

Por área de aplicação

O principal indicador que determina a classificação de uma caldeira em um dos tipos é a potência. Os modelos domésticos são fabricados com potência de 6 a 230 kW. Isso é suficiente para aquecer pequenas casas com área de 50 m² e grandes chalés suburbanos de 2200 m².

O índice de desempenho determina o consumo de combustível em uma caldeira de aquecimento a óleo – para gerar 10 kW de calor, são necessários cerca de 1 kg de diesel por hora. As unidades domésticas são projetadas para a pressão máxima de trabalho de 4-6 bar.

A potência das caldeiras a óleo industriais varia de 500 a 12.000 kW. Os modelos superpotentes são usados para aquecer edifícios com área superior a 15 mil m². O controle das unidades industriais de aquecimento é totalmente automatizado.

Os equipamentos industriais de caldeiras são divididos em caldeiras de água quente e caldeiras a vapor. As primeiras aquecem água sob pressão, enquanto as segundas geram vapor superaquecido ou saturado.

Geradores de calor de alta potência são usados em caldeiras modulares em bloco – estações autônomas de geração de vapor e calor. Os geradores de vapor são necessários nas indústrias alimentícia, moveleira, de processamento de madeira, de extração de petróleo e de produção de ração animal.

Por funcionalidade

As caldeiras de circuito único são destinadas exclusivamente ao aquecimento do ambiente. Elas são conectadas aos radiadores, e o fluido térmico circula em um sistema fechado de aquecimento. Essa unidade não aquece água para consumo doméstico – é necessário providenciar isso separadamente, instalando um boiler.

Os modelos de circuito duplo são mais funcionais. As caldeiras fornecem aquecimento da casa e água quente para diferentes pontos de consumo (chuveiro, lavatório, etc.). O equipamento possui um trocador de calor adicional para garantir o fornecimento de água quente.

As caldeiras de circuito duplo são equipadas com aquecedor de água de passagem ou boiler de acumulação. Ao usar o 'aquecedor de passagem', a água será mais fria do que com um tanque de acumulação embutido.

Por método de regulação

O modo de funcionamento da caldeira é determinado pelo tipo de queimador instalado.

Pelo tipo de regulação, todos os dispositivos são divididos em vários grupos:

• monoestágio;
• de dois e três estágios;
• moduladas.

Os módulos de um estágio funcionam com base no princípio de ligar e desligar alternados. Após aquecer o fluido térmico a uma determinada temperatura, a chama se apaga e, após o resfriamento, o queimador liga novamente. Esses queimadores são pouco eficientes – levam ao consumo excessivo de combustível.

Os queimadores de 'modo único' são instalados em caldeiras com potência de até 200 kW. As principais empresas estão gradualmente abandonando seu uso.

Os dispositivos de dois e três estágios funcionam nos seguintes modos:

1. Módulos de dois estágios funcionam a 30% e 100% da potência. Após o aquecimento máximo da água, o queimador se ajusta para o modo de baixa potência. Isso permite reduzir o consumo de combustível em 5-10%.
2. Módulos de três estágios funcionam a 30-60-100% da potência. Obtém-se economia e alta eficiência térmica do aparelho.

Modulantes – o processo de combustão do combustível é regulado automaticamente. A intensidade da chama é influenciada por: temperatura interna e externa do edifício, qualidade do combustível e modo definido. A faixa de variação da potência é de 10-100% da capacidade.

A automação microprocessada determina a composição da mistura combustível-ar, a velocidade ideal de alimentação do combustível aos bicos e a pressão.

As caldeiras de quinta geração são equipadas com queimadores modulantes. Comparadas aos dispositivos de dois e três estágios, são 15% mais econômicas.

Por tipo de material

Os fabricantes equipam as unidades de aquecimento com trocadores de calor de ferro fundido ou aço. O material de fabricação afeta a eficiência e a durabilidade da caldeira.

Os modelos de ferro fundido têm uma longa vida útil – mais de 30 anos. No entanto, são bastante 'exigentes' e, com uma diferença crítica de temperatura entre o 'retorno' e a 'alimentação', podem rachar. A diferença de temperatura da água na entrada e saída não deve exceder 20 °C.

Se a caldeira for usada periodicamente, por exemplo, em visitas ao campo, é melhor escolher um modelo com trocador de calor de aço. O aço resistente ao calor é menos durável, mas suporta bem as variações de temperatura.

A caldeira com trocador de calor de aço é mais barata que a análoga com módulo de ferro fundido. Os modelos de aço estão presentes na linha de produtos das empresas Kiturami e Viessmann

Por tipo de combustível

Como material combustível em caldeiras a combustível líquido, o mais utilizado é o diesel (óleo diesel) ou óleo usado. Externamente, as unidades a diesel não diferem das que funcionam com óleo usado. A principal diferença está no componente técnico.

Para o funcionamento da caldeira, utiliza-se diesel limpo e certificado. Na queima do combustível, a formação de cinzas é mínima. Isso permite usar na construção fornalha e tubos de fumaça de menor diâmetro.

A combustão do óleo usado ocorre com liberação abundante de cinzas. Nas caldeiras a óleo usado, não há turbulador dentro dos tubos de fumaça, e todo o resíduo é depositado em uma câmara coletora de fumaça especial. Recomendamos também a leitura de outro artigo nosso, onde é detalhado o poder calorífico de vários tipos de combustível.

Em dispositivos que funcionam com óleo usado, são utilizados óleos de transmissão e motor de automóveis. É aconselhável instalar tais caldeiras em postos de serviço, bases de máquinas agrícolas e empresas automotivas.

Por método de instalação

Quanto ao método de montagem, distinguem-se unidades de parede e de chão. As caldeiras suspensas são compactas, fáceis de instalar, mas de baixa produtividade. Sua potência é suficiente para aquecer um ambiente com área não superior a 300 m².

As caldeiras a combustível líquido de piso são mais volumosas e produtivas. Incluem todas as unidades industriais e modelos domésticos de alta potência.

Panorama de modelos de empresas líderes

Um nicho de destaque no mercado de equipamentos de aquecimento é ocupado por caldeiras a combustível líquido de fabricantes estrangeiros: ACV, EnergyLogyc, Buderos Logano, Saturn, Ferolli e Viessmann. Entre as empresas nacionais, a Lotos e a TEP-Holding se destacam.

Caldeiras universais ACV Delta Pro

A empresa belga ACV comercializa modelos da linha Delta Pro S – caldeiras de dois circuitos com boiler integrado. A potência das unidades de aquecimento varia de 25 a 56 kW.

As caldeiras Delta Pro S são fornecidas com queimador à escolha do cliente – ou o modelo BMV1 para combustível líquido ou o BG2000 para propano e gás natural.

Características técnicas e operacionais:

• material do trocador de calor – aço;
• isolamento de poliuretano do corpo;
• operação com diesel ou gás;
• painel de controle com termômetro, termostato de ajuste.

A caldeira a combustível líquido se adapta à estação – possui um interruptor "inverno/verão".

O rendimento das caldeiras Delta Pro S é de 92,8%. O tempo de aquecimento da água para o sistema de AQS depende da potência da instalação e varia de 16 a 32 minutos.

Unidades EnergyLogyc – automação inteligente

As caldeiras a óleo usado da empresa americana EnergyLogyc se diferenciam das concorrentes pelos processos automatizados de ajuste do queimador e combustão.

Como combustível, são utilizados óleo usado, diesel, óleo vegetal ou querosene.

No dispositivo, o tamanho da câmara de combustão e a seção dos tubos de fumaça foram aumentados – isso permite o uso eficiente do óleo usado e reduz a quantidade de trabalhos de limpeza da caldeira.

As unidades a combustível líquido EnergyLogyc são produzidas em três versões:

• EL-208V – potência 58,3 kW, consumo de combustível – 5,3 l/h,
• EL-375V – capacidade 109 kW, consumo de combustível – 10,2 l/h;
• EL-500V – potência térmica – 146 kW, consumo de material combustível – 13,6 l/h.

A temperatura máxima do fluido térmico nos modelos apresentados é de 110 °C, pressão de trabalho – 2 bar.

A caldeira EL-208V é adequada para aquecimento de ambientes de diferentes finalidades: chalés, estufas, oficinas mecânicas, galpões industriais, armazéns, casas particulares e escritórios

Buderos Logano – qualidade alemã

A empresa Buderos (Alemanha) fabrica caldeiras a diesel, bicos injetores, queimadores e outros equipamentos necessários para a operação do sistema de aquecimento. A faixa de potência das unidades é de 25 a 1200 kW.

O rendimento das caldeiras a óleo combustível Buderos é de 92-96%. O equipamento opera em modo totalmente automático, o combustível é diesel. O trocador de calor é fabricado em ferro fundido cinzento ou aço.

As unidades de caldeira Buderos Logano são produzidas em duas séries:

• Buderos Logano categoria «G» – destinadas ao uso residencial, sua potência é de 25 a 95 kW;
• Buderos Logano categoria «S» – equipamento de uso industrial.

As unidades se distinguem pelo design aerodinâmico, sistema de controle conveniente e silenciador integrado.

As caldeiras residenciais Buderos Logano são fornecidas com queimadores embutidos e ajustados para diesel. O dispositivo pode ser complementado com um grupo de bombas, sistema de segurança e tanque de expansão.

Caldeiras da empresa coreana Kiturami

As caldeiras de piso de circuito duplo Kiturami série Turbo são destinadas ao uso doméstico. A potência das unidades é de 9 a 35 kW.

Características distintivas do modelo:

• fornece aquecimento e água quente sanitária para ambientes de até 300 m²;
• o trocador de calor da caldeira é fabricado em aço de alta liga;
• o trocador de calor adicional de água quente sanitária é composto por 99% de cobre, o que aumenta a eficiência do aquecimento;
• como fluido térmico, são adequados anticongelante e água.

A característica distintiva dos modelos Turbo é a presença de um queimador turbo-ciclone. Ele funciona segundo o princípio de um motor de automóvel turboalimentado.

Em uma placa metálica especial, devido à alta temperatura, ocorre a queima secundária. Isso permite um consumo econômico de combustível e reduz a emissão de substâncias nocivas na atmosfera.

O funcionamento do Kiturami Turbo é possível nos modos: «Ducha», «Sono», «Presença», «Trabalho/Verificação» e «Temporizador». O painel de controle está localizado na parte frontal do corpo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Assistir aos vídeos ajudará a entender a estrutura e o princípio de funcionamento das unidades de aquecimento a combustível líquido.

Comparação entre uma caldeira a diesel e uma unidade que opera com óleo usado:

Sobre as regras para escolher equipamentos de aquecimento a combustível líquido, será abordado no próximo vídeo:

Caldeiras de combustível líquido se destacam pelo alto nível de automação. O aquecimento baseado em dispositivos a diesel permite alcançar autonomia, e a ausência de limitações rígidas quanto à documentação as torna uma oferta atraente. No entanto, uma série de desvantagens significativas na manutenção da instalação da caldeira limita a demanda por unidades a diesel.

Se você está preocupado com a escolha de uma caldeira de combustível líquido, por favor, deixe suas perguntas no bloco abaixo. Lá você também pode escrever dicas úteis sobre o tema do artigo ou compartilhar sua experiência com o uso de equipamentos de aquecimento similares.