Como determinar o consumo de gás: métodos de medição e cálculo do combustível utilizado

De uma forma ou de outra, você já se deparou com a questão da economia e potência dos aparelhos domésticos. Seja na fase da primeira reforma ou na substituição de equipamentos obsoletos. Calcular o consumo de gás ou a necessidade dele pode ser útil antes de comprar um fogão ou caldeira, escolher um medidor de gás, ou sua possível substituição. Se você tem dúvidas sobre as cobranças de gás, se a busca por novos equipamentos é algo para as próximas semanas, uma metodologia precisa para determinar o consumo de gás e as fórmulas de cálculo facilitarão sua vida.

Os preços do gás aumentam gradualmente, e os aparelhos se tornam cada vez mais potentes, então não custa nada criar sua própria estratégia para otimizar os gastos. Nosso artigo vai ajudá-lo nisso. Sobre o nível real de consumo de gás em sua residência, você não conseguirá saber através de conversas com vizinhos; você precisa de informações precisas.

Consumo de gás natural no uso doméstico

Os proprietários de todos os apartamentos e casas, bem como muitas empresas, precisam calcular os volumes de gás consumido. Os dados sobre a necessidade de recursos combustíveis são incluídos nos projetos de casas individuais e suas partes. Para pagar com base nos números reais, são utilizados medidores de gás.

O nível de consumo depende do equipamento, do isolamento térmico do edifício, da época do ano. Em apartamentos sem aquecimento centralizado e água quente sanitária, a carga recai sobre o aquecedor de água (boiler). O aparelho consome de 3 a 8 vezes mais gás do que o fogão.

Os aquecedores de água a gás (boilers, caldeiras) podem ser de parede ou de chão: são utilizados simultaneamente para aquecimento e para aquecimento de água, enquanto modelos menos funcionais são usados principalmente apenas para aquecimento.

O consumo máximo do fogão depende do número de bocas e da potência de cada uma:

• reduzida — menos de 0,6 kW;
• normal — cerca de 1,7 kW;
• elevada — mais de 2,6 kW.

Segundo outra classificação, a potência baixa dos queimadores corresponde a 0,21–1,05 kW, normal – 1,05–2,09, elevada – 2,09–3,14, e alta – mais de 3,14 kW.

Um fogão moderno comum consome pelo menos 40 litros de gás por hora quando ligado. Normalmente, um fogão consome cerca de 4 m³ por mês por morador, e aproximadamente o mesmo valor o consumidor verá se usar um medidor. O gás comprimido em botijões requer muito menos volume. Para uma família de 3 pessoas, um botijão de 50 litros dura cerca de 3 meses.

Em um apartamento com fogão de 4 bocas e sem aquecedor de água, pode-se instalar um medidor com classificação G1.6. Um dispositivo com tamanho G2.5 é usado se houver também um boiler. Para medir o consumo de gás, são instalados medidores maiores, G4, G6, G10 e G16. Um medidor com parâmetro G4 dará conta do cálculo do consumo de gás de 2 fogões.

Os aquecedores de água podem ser de 1 ou 2 circuitos. Para uma caldeira com 2 ramos e um fogão a gás potente, faz sentido instalar 2 medidores. Um dos motivos é que os medidores residenciais de gás lidam mal com a grande diferença entre a potência dos equipamentos. Um fogão fraco em rotação mínima consome muito menos combustível do que um aquecedor de água no máximo.

Um fogão clássico tem 1 boca grande, 2 médias e 1 pequena; o uso da maior é economicamente mais vantajoso.

Os assinantes sem medidores pagam pelo volume, com base no consumo por residente multiplicado pelo número de residentes, e no gasto por m² multiplicado pela área aquecida. As normas vigoram o ano todo — nelas foi inserido um indicador médio para diferentes períodos.

Norma por pessoa:

1. Consumo de gás para preparo de alimentos e aquecimento de água com fogão, na presença de abastecimento centralizado de água quente e aquecimento central — cerca de 10 m³/mês por pessoa.
2. Uso apenas do fogão, sem boiler, abastecimento centralizado de água quente e aquecimento — aproximadamente 11 m³/mês por pessoa.
3. Uso do fogão e aquecedor de água sem aquecimento centralizado e abastecimento centralizado de água quente — cerca de 23 m³/mês por pessoa.
4. Aquecimento de água com aquecedor de água — cerca de 13 m³/mês por pessoa.

Em diferentes regiões, os parâmetros exatos de consumo não coincidem. O aquecimento individual com aquecedor de água custa aproximadamente 7 m³/m² para ambientes residenciais aquecidos e cerca de 26 m³/m² para técnicos.

No aviso da empresa de instalação de medidores, é possível ver quão diferentes são os indicadores de consumo com e sem o medidor de gás.

A relação do consumo de gás foi indicada no SNiP 2.04.08-87. As proporções e indicadores lá são diferentes:

• fogão, abastecimento centralizado de água quente — 660 mil kcal por pessoa por ano;
• fogão, sem abastecimento centralizado de água quente — 1100 mil kcal por pessoa por ano;
• fogão, aquecedor de água e sem abastecimento centralizado de água quente — 1900 mil kcal por pessoa por ano.

O consumo de acordo com as normas é influenciado pela área, o número de residentes, o nível de comodidades com comunicações domésticas, a presença de gado e seu rebanho.

Os parâmetros são diferenciados com base no ano de construção (antes de 1985 e depois), na aplicação de medidas de eficiência energética, inclusive o isolamento térmico de fachadas e outras paredes externas.

Mais detalhes sobre as normas de consumo de gás por pessoa podem ser lidos neste material.

Cálculo do gás para aquecimento, AQS, fogão

A quantidade necessária de combustível para aquecer ambientes é determinada pela metragem quadrada ou cúbica do ambiente. No caso de cômodos com altura de 3 metros ou menos, basta determinar a área. Em média, para 1 metro quadrado desses ambientes, serão necessários 100 W.

Nas regiões sul do país, o parâmetro específico por m² é reduzido para 80 W; nas condições do extremo norte, é aumentado para 200 W por m². O aquecedor de água é selecionado com uma margem acima da carga máxima.

No método de cálculo volumétrico, são destinados de 30 a 40 W por metro cúbico, com redução do valor para regiões sul. Todos os métodos funcionam bem no inverno, mas os indicadores por m² diminuem à medida que a diferença entre a temperatura externa e a interna cai de 40 graus para 10.

A necessidade de aquecimento de um cômodo de determinado tamanho é determinada antes da instalação de uma caldeira ou de um sistema de 'piso aquecido a água', que também pode funcionar com uma caldeira a gás.

O consumo máximo de gás da caldeira é calculado pela fórmula V = Q/(q×Rendimento/100), onde:

• V — volume de combustível, m³;
• Q — potência do sistema de aquecimento e perdas de calor, kW;
• q — poder calorífico inferior do combustível, kW/m³ (em média 9,2);
• Rendimento — coeficiente de eficiência da caldeira a gás, normalmente 96%.

Com esta mesma fórmula, mas modificada, é possível calcular o consumo máximo do fogão, inclusive por unidade de tempo.

Ao medir o consumo de gás liquefeito (GLP), em vez do poder calorífico inferior, utiliza-se o calor específico de combustão. Ele difere para diferentes misturas e, para a mistura propano-butano, é igual a 46 MJ por kg. O rendimento da caldeira a gás ao usar GLP cai de 96% para 88%.

A quantidade de combustível para o AQS (aquecimento de água sanitária) individual é determinada com base nas necessidades por pessoa. As informações estão na documentação sobre consumo de água, mas o cálculo pode ser feito por conta própria. Para uma família de 4 pessoas, basta 1 aquecimento de 80 litros por dia, de +10 a +75 °C.

A potência necessária é determinada pela fórmula Q = c×m×Δt, na qual:

• Q — propriamente, a potência necessária, em kW;
• c — capacidade térmica da água, 4 183 kJ/kg×°C;
• m — consumo de água, kg;
• Δt — diferença entre as temperaturas inicial e final, geralmente 65 °C.

Economiza-se combustível por meio de métodos sistêmicos e externos. As caldeiras de condensação e os aquecedores de água de aquecimento indireto com timer trazem benefícios. A automação com alteração da temperatura do ambiente de confortável para +10…+15 °C durante a ausência ajuda. As opções externas de economia incluem o isolamento térmico da casa e pisos aquecidos.

Em cada metro quadrado de parede externa, é possível economizar até 80% de gás, e no total, cerca de 15% do calor escapa pelas paredes — 4 vezes mais do que pelo telhado de uma casa particular.

Economizar gás ao usar o fogão pode ser feito pelos seguintes métodos:

• não deixar a chama escapar do fundo dos recipientes;
• tampar chaleiras e panelas;
• usar apenas o fogo máximo para ferver;
• aquecer alimentos em grandes porções.

O consumo de gás também é determinado antes dos trabalhos de cobertura, em maçaricos para fusão. Um cilindro de 50 litros com mistura de propano-ar será suficiente por 10,8 horas, pois o consumo será de aproximadamente 2 kg/hora. Para 1 m² de cobertura, serão necessários 0,2 kg na primavera-outono e 0,3-0,4 kg no inverno.

Também sugerimos a leitura dos nossos outros artigos, onde explicamos detalhadamente como calcular corretamente o consumo de gás para aquecimento doméstico:

1. Consumo de gás por caldeira de piso.
2. Cálculo do consumo de gás para aquecimento doméstico.

Medidores para medição do combustível consumido

O medidor mede a quantidade de gás em diferentes condições de temperatura e pressão e, com a presença de equipamento especial, converte o resultado obtido para um valor que seria sob condições padrão (CP) — +20 °C e 101 kPa.

O volume de combustível para CP é determinado pela fórmula Vs = V×(p×Ts/ps×T×K), onde

• V — volume de gás;
• p — densidade;
• T — temperatura termodinâmica;
• K — fator de compressibilidade do combustível.

Os valores com a letra 's' são os indicadores para condições padrão, os sem a letra são para condições de trabalho.

No uso doméstico, são utilizados medidores de membrana, rotativos e ultrassônicos; em grandes empresas, os turbínicos e de vórtice — esses são os tipos mais demandados de medidores de gás. Nas fábricas da indústria de gás, o volume é determinado principalmente por variações de pressão em estreitamentos, frequentemente entre 2 conexões flangeadas nas proximidades. Os medidores diferem quanto às características operacionais.

Na imagem — um medidor de membrana clássico (diafragma, de câmara), em cujos compartimentos há membranas que se movem pelo fluxo de gás e determinam seu volume.

Medidores de vazão de membrana fornecem erro mínimo nos cálculos e consomem pouca eletricidade. Os dispositivos fornecem leituras em uma ampla faixa, mas com baixa pressão máxima — até 0,5 bar. No uso doméstico, o medidor se mostra da melhor forma, pois o intervalo entre verificações chega a 10 anos com alta confiabilidade do dispositivo. A construção reage mal à contaminação mecânica do gás e é bastante volumosa.

Os modelos rotativos, ou rotacionais, não dependem da rede elétrica, são adequados para pequenas instalações industriais, mas são menos convenientes. Com pequena área para instalação e alta precisão em condições de variações bruscas de pressão, eles fazem barulho e frequentemente falham. Eles 'temem' golpes pneumáticos e contaminação.

Medidores ultrassônicos têm tamanho pequeno, variam significativamente em complexidade de construção. Os medidores de gás acústicos são valorizados pela confiabilidade e facilidade de instalação. Alguns dispositivos contêm memória não volátil. Os medidores para tamanhos padrão G1,6 e G2,5 são relativamente caros.

Dispositivos de turbina são usados para medir a quantidade de gases domésticos e agressivos, composições multicomponentes. Os medidores se difundiram em gasodutos principais, fábricas químicas. Os dispositivos de turbina registram grandes quantidades de gás a pressões de até 10 MPa, diferindo significativamente em tamanho e DN nominal. São instrumentos universais para medir o fluxo de gás natural na indústria.

O medidor de turbina consiste em um segmento de tubo: na figura 1 — corpo, 2 — retificador de fluxo de gás, 3 — mecanismo de medição com turbina, 4 — acoplamento magnético para transmitir rotação ao mecanismo de contagem, 5 — mecanismo de contagem

Vórtex medem o volume de gás natural ou gases inertes. Em termos de faixa de medição, têm vantagem sobre os outros modelos. Captam os menores movimentos na mistura gasosa e determinam grandes quantidades de gás por diâmetro. A eficiência do medidor de vórtice é diretamente proporcional à velocidade do fluxo de combustível.

Métodos de medição utilizados em medidores de vazão de gás

O consumo de combustível é calculado por métodos diretos e indiretos.

No caso do método direto, o gás enche as câmaras de medição e sai delas. O volume passado se correlaciona com os ciclos de enchimento-esvaziamento. De acordo com o princípio descrito, funciona a contagem em medidores de membrana, rotativos e de tambor.

Medidores de gás com método indireto de medição trabalham com indicadores de velocidade e área de seção conhecida. O método de contagem pode ser mecânico ou outro, relacionado às características do medidor. Na mecânica, usam-se turbinas, hélices, elementos de balanceamento.

O método indireto de contagem também possui outras metodologias:

• detecção de vórtices;
• medição da diferença de pressão em um dispositivo de estrangulamento;
• cálculo da transferência de calor de um corpo aquecido;
• medição da pressão dinâmica;
• contagem com base no movimento do ultrassom.

A exatidão dos métodos indiretos depende da conformidade da velocidade em direção e seção. Ajudam os meios de preparação do fluxo: turbuladores, condensadores e retificadores de jato. Os dispositivos vêm separadamente ou como elementos dos medidores.

Princípio de funcionamento do medidor de gás de vórtice: o corpo aerodinâmico tem um elemento de balanceamento, devido ao qual os vórtices passam alternadamente à direita e à esquerda — o sensor não registrará nada se a velocidade do gás cair a um valor no qual os vórtices não se formam.

Os instrumentos podem determinar a diferença de velocidade na seção simultaneamente com a rapidez do movimento do gás e, assim, reduzir o erro. Este último frequentemente surge devido à estagnação do combustível nas paredes. Leia mais sobre os métodos direto e indireto de determinação do fluxo de gás a seguir.

Como se determina a pressão do gás?

A pressão é medida diretamente por meio de manômetros ou pela soma dos valores da pressão atmosférica (Pb) e da pressão manométrica (Pi). Pb é medida no local onde está o transdutor de Pi, se este estiver em um espaço fechado e houver pressurização ou vácuo.

Com manômetros, mede-se a pressão e, indiretamente, a velocidade do fluxo de gás, o que ajuda a determinar a quantidade de combustível consumido e também a calcular o benefício do medidor.

O orifício de tomada de pressão para tubos verticais e horizontais é colocado radialmente. No tubo transversal, ele é localizado na metade superior da seção.

Em medidores de vazão sem o referido orifício, a tomada é feita antes do medidor, a uma distância de 1 a 3 diâmetros da tubulação, com ponto de referência a partir do flange de entrada do medidor de gás.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Consumo calculado de gás pela caldeira em determinada potência:

Alto consumo de gás ao usar equipamento de gás veicular (GNV):

Maneiras simples para reduzir o consumo de combustível em apartamento/casa:

O tempo mostrou que, em seu apartamento, é melhor ter um ou vários medidores. Somente com grandes volumes de consumo e alto preço dos medidores de gás é que o pagamento por tarifas se torna vantajoso. Em condições domésticas, para medir o consumo de gás, são usados medidores de vazão com rotores e membranas, com contagem inteligente.

Para fins comerciais, são usados modelos turbina, vórtice e levitação. Para as medições mais precisas em condições de laboratório, são instalados modelos de tambor. Não basta ter um medidor de gás; às vezes é necessário calcular por conta própria. O cálculo da quantidade de gás para necessidades atuais e planejadas deve ser feito por fórmulas ou com a ajuda de um especialista contratado.

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