Quantidade de ar para combustão de gás natural: fórmulas e exemplos de cálculos

A eficiência do funcionamento de vários equipamentos a gás depende da qualidade do processo de combustão. Isso é diretamente influenciado pela quantidade de ar para a combustão do gás natural, que não é difícil de calcular. Por que não cuidar da eficiência do consumo de combustível e do aumento da eficiência do equipamento, realizando os cálculos necessários por conta própria, não é mesmo?

Mas como fazer isso corretamente e onde obter os dados para os cálculos? Para entender esse tema, vamos examinar neste artigo a teoria do consumo de ar para combustão de gás, conhecer as fórmulas mais simples para calcular o volume de ar necessário. E também vamos falar sobre a utilidade prática desses cálculos.

Teoria do consumo de ar para combustão de gás

O procedimento de obtenção de energia térmica influencia diretamente a duração da operação, a periodicidade dos trabalhos de manutenção de equipamentos a gás. Deve-se entender que a mistura ideal gás-ar é a chave para a segurança. Vamos falar mais detalhadamente sobre o consumo de ar para a combustão de gás.

Para a combustão de uma molécula de metano, que é o principal componente do gás natural, são necessárias exatamente 2 moléculas de oxigênio. Se traduzirmos em volumes compreensíveis, para oxidar um metro cúbico do combustível mencionado, será necessário usar o dobro de oxigênio.

Mas em condições reais é mais complexo. Pois como oxidante para o processo físico-químico de combustão é utilizado o ar, no qual o oxigênio necessário para sustentar a combustão representa apenas um quinto. E, mais precisamente, 20,93% — essa é a porcentagem geralmente usada para vários cálculos técnicos. Ou seja, será necessário 9,52 vezes mais ar.

Em qualquer cálculo técnico da quantidade de gás, toma-se como base os 100% desse combustível. Embora sua substância principal — metano (CH4) — possa estar presente em não mais que 75%.

Para descobrir o número indicado, é necessário realizar 2 etapas:

1. Divisão 100/21. Está opração permite desscubrir que o ar em qualquerr volume é 4,76 vees maior que o oxigênio.
2. Multipicaçã de 4,76 por 2, qu é igual a 9,52 — é quantas vees mais ar será necssário consmir para quear qualuer volume de gás natural.

Ma há uma ressalva impotante: a quantiade catculda de ar necessária para a queima eficite do gás é o consum teórco. Na prátca, será necessári mais. A razã é que o cálclo fói feito para ondiçõe idais, e na realiade quasi svempre existm váios atores qu ntroduz corrções sgncativas.

Entre elas estão:

• composção e quiddade dos reagentes (ar, gás);
• tip de quipamento utlizado para forracer o portador de energia;
• condção do quipamento;
• métod de formento de gás, ar, bm como uma sé de outro fatres.

Se voê preisa de pressão espeial, à vees é posíel evar em conta as característcas acma. Pór exmplo, a composção exa do gás pde er encontrada no esritóri cal do servço de gás. Ma, quan no é necssária pesão espeial, o vaor obido de 9,52 é simplesmnte ultiplicado po chamd coeficiente de exceço de ar. Cuo valr geraente esá na faix de 1,1 — 1,4.

O oxigênio é o oxidnt do gás. Ou seja, el mesmo não quima, mas ativamnte apo este proceso com a participação do combstíve menionado. Ma como o oxigênio no ar não pa de 20,93%, consdera-se que para o proedmento de combustão do gás é necesário quese 5 vezes mais.

Quano o cálculo deve ser o ma preiso poíve, então a quantdade de ar realmet usada de ser dividid plo seu consum teórico. Ma na maira dos casos é mai fác usa o valr médi do coeficien de exceso de ar. Cuo valr de ser multplicado por 9,52 e obtermos a quanidade exata de ar conumdo neceária para garantir o proedmento de combstão do gás.

Então, se ele é iga a:

• 1,1 — a massa de ar será ncessára 10,472 vees mais;
• 1,4 — será negáio usar ar 13,328 vees mais.

Ou seja, para quemar cad meto cúbco do potador de energia, erão neceários até 13,328 m³ de ar.

Fórmulas e exemplos de execução do cálculo

O valr eceário em cad caso específico de er opido uando uma frmla epecial ou indicadres médos. Vam falr obe esses métos em detahe.

Método #1 — cálculo usando a fórmula

A firma que o volme horári de ar (V_h ), necssário para a combustão, erá iga a:

V_h = 1,1 x K_exces.ar x V_tx V_g/hx (273 + t)/273,

Onde:

• K_excs.ar — eficiente de xces de ar;
• V_t — uantidad de ar tericament ncessáia;
• V_g/h — onsmo horário de gás do equipamento;
• t — valor da temperatura no amiente onde o equipamento de gás está instalado.

O consum horário de gás ecário para os cálculos está indicado no manal de qualquer aparelho a gás.

Ou seja, se esse valor for igual a 10, e:

• temperatura ambiente, por exemplo, 18 °C;
• coeficiente de excesso de ar — 1,1.

Então, realizamos as operações matemáticas indicadas acima, a saber:

1,1 x 1,1 x 9,52 x 10 x (273 + 18) / 273 = 122,1

Como resultado, verifica-se que neste caso específico, para queimar gás, serão necessários 122,1 m³ de ar por hora.

O cálculo da quantidade de ar é necessário para garantir a operação eficiente e segura de qualquer equipamento a gás, incluindo fogões, aquecedores e caldeiras de aquecimento domésticos.

Método #2 — cálculo usando dados médios

Se não houver vontade de realizar esse cálculo de ar para a combustão da quantidade necessária de gás, então pode-se seguir as recomendações de muitos fabricantes e especialistas.

Eles afirmam que o processo será eficiente se, para cada quilowatt de potência, forem fornecidos pelo menos 1,6 m³ de ar por hora.

Se o método de cálculo usando a fórmula parecer complicado, pode-se usar um método menos preciso e apenas médio, mas muito simples e, portanto, acessível. Já que tudo o que precisa ser feito é multiplicar a potência do aparelho a gás desejado por 1,6, o que permitirá obter o volume aproximado de ar que deve ser fornecido a cada hora para a combustão completa do gás.

Ou seja, o cálculo pode ser feito em apenas uma operação. Para isso, o valor da potência do aparelho a gás retirado do manual deve ser multiplicado por 1,6. O resultado será a quantidade de ar necessária para a combustão eficiente.

Por exemplo, se a potência da caldeira a gás for 40 kW, então esse valor deve ser multiplicado por 1,6:

40 x 1,6 = 64

Obtém-se 64 m³ de ar que devem ser fornecidos ao aparelho a gás a cada hora.

Valor prático do cálculo do consumo de ar

As habilidades para realizar tais cálculos podem ser necessárias para aumentar a eficiência do equipamento a gás, bem como eliminar as causas de seu funcionamento incorreto.

Prevenção de avarias e redução da eficiência do equipamento

Por exemplo, o conhecimento da quantidade ideal de oxidante será necessário quando as superfícies internas das chaminés, elementos estruturais do equipamento (trocadores de calor, queimadores, outros) ficam rapidamente cobertos por camadas de fuligem e outros produtos da combustão.

Se a remoção das sujeiras não surtir o efeito desejado, assim como quaisquer outras medidas (ajuste, substituição de peças, componentes dos conjuntos). Isso indica a presença da chamada combustão incompleta do combustível, que ocorre devido à quantidade insuficiente de ar.

O processo de combustão do gás é considerado uma reação complexa. Como resultado, se o oxidante, ou seja, o ar, não estiver em quantidade suficiente, isso afetará o estado, o funcionamento e a integridade de todo o equipamento a gás. E em alguns casos, as falhas só poderão ser resolvidas após a identificação e ajuste da quantidade de ar que participa da reação.

Além disso, o conhecimento da vazão de ar necessária será necessário nas seguintes situações:

• Foi identificado um consumo excessivo de gás que não pode ser resolvido com ajustes ou outras manipulações. A causa pode ser a queima incompleta mecânica. Ou seja, um processo no qual uma quantidade excessiva de ar é fornecida, o que também leva à combustão incompleta do gás.
• Observou-se uma mudança frequente na cor do combustível "azul" durante a combustão — por exemplo, para laranja, branco, vermelho, amarelo. Esses são casos mais complexos do que os anteriores, pois a causa pode ser tanto o excesso de ar quanto a quantidade insuficiente.
• Processo instável de combustão do gás. Por exemplo, se nem todos os orifícios de trabalho do queimador, do queimador da caldeira a gás etc. estiverem sendo utilizados. E a limpeza dos elementos estruturais listados não levou a uma melhoria, pois em tais situações será certamente necessário fornecer uma ordem de grandeza maior de ar.

Apesar das diferentes causas, o cálculo é realizado da mesma forma, de acordo com a metodologia descrita acima.

Benefício dos cálculos na montagem da caldeira

Os cálculos da quantidade de ar necessária para a oxidação eficiente do gás são necessários em casos de instalação da sala de caldeiras, montagem, substituição de equipamentos a gás e outros semelhantes.

É sempre importante lembrar que os cálculos teóricos são bons apenas quando sua exatidão é confirmada pela prática. E no caso da quantidade de ar, pelos representantes dos Gorgazes com analisadores de gás.

E os cálculos são realizados, mas a situação em cada caso mencionado é complicada pelo fato de que, para obter todos os dados necessários, é necessário realizar uma série de outros cálculos.

Que incluem os cálculos:

• da vazão total de ar — para o ambiente com equipamento a gás, é necessário fornecer ar não apenas para o processo de combustão, mas também para sua ventilação (no SNiP II-35-76 é claramente dito que, em ambientes usados como salas de caldeiras, 3 volumes de ar devem ser renovados a cada hora);
• da seção do duto de exaustão;
• da(s) seção(ões) do(s) orifício(s) dos canais de entrada;
• da tiragem natural no duto de exaustão previsto;
• da velocidade real das massas de ar nas seções dos futuros dutos de ar;
• das perdas de pressão em várias resistências locais;
• do tamanho da janela exigida no ambiente com equipamento a gás.

Além da instalação correta da ventilação da casa de caldeiras, pode ser necessário realizar uma série de outros procedimentos, por exemplo, o cálculo aerodinâmico.

Ao realizar o cálculo, deve-se lembrar que qualquer manuseio de gás representa um perigo significativo. Portanto, é melhor confiar a execução a especialistas.

Depois disso, todas as informações obtidas devem se tornar a base do projeto de substituição, instalação de equipamento, reforma, que é submetido à concessionária local de gás para aprovação. Onde, se forem encontrados erros, o documento pode ser devolvido ao autor.

Ou seja, o conjunto de procedimentos para calcular todos os valores necessários é bastante complexo. Portanto, no caso de instalação, substituição, realocação de equipamentos, apenas poucos conseguirão realizar a tarefa. A maioria dos proprietários de imóveis achará mais fácil buscar ajuda de especialistas. Que não apenas realizarão os cálculos matemáticos necessários, mas também adaptarão os cálculos aos requisitos legais para instalação de salas de caldeiras, sistemas de ventilação, exaustão de fumaça, entre outros. Que estão estabelecidos no SNiP II-35-76, bem como no SNiP 2.04.08-87 e em vários outros documentos especializados menos utilizados.

Se em um caso específico não for necessário elaborar um projeto, os cálculos realizados por um especialista eliminarão a ameaça à vida, à saúde do proprietário do equipamento a gás, de seus familiares e das pessoas que moram nas proximidades.

Além disso, evitarão ações interpretadas pela legislação como conexão não autorizada a qualquer gasoduto. Pelas quais o art. 7.19 do KoAP RF prevê sanções na forma de multa, cujo valor é de 100-150 €. Por exemplo, isso pode acontecer se o proprietário do imóvel, após realizar os cálculos, fizer alterações no sistema de aquecimento.

Não se deve esquecer que um cálculo mal-sucedido da quantidade de ar ou qualquer outro pode tornar uma pessoa infratora. E isso terá que ser pago, pelo menos financeiramente. Por exemplo, se ações ou omissões levarem à violação das regras destinadas a garantir o uso seguro de qualquer equipamento a gás, então como multa, será necessário desembolsar uma quantia de 10-300 €. Conforme disposto no art. 9.23 do KoAP.

Após os cálculos, não se deve tomar decisões precipitadas sobre a substituição do equipamento a gás, especialmente com potência diferente. Se isso acontecer, então é aconselhável notificar os representantes do serviço de gás sobre as ações realizadas. Isso ajudará a evitar multas.

E também não se deve colocar em prática os cálculos teóricos feitos à custa de violações das regras e normas estabelecidas no SNiP II-35-76, que regula a área de instalação de ambientes destinados ao uso de equipamentos a gás. Pois, de acordo com o art. 9.23 do KoAP, mesmo as infrações mais leves resultarão em multa de 10-20 €.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O material de vídeo anexado abaixo permitirá identificar a falta de ar na queima de gás sem qualquer cálculo, ou seja, visualmente.

Calcular a quantidade de ar necessária para a combustão eficiente de qualquer volume de gás pode ser feito em poucos minutos. E os proprietários de imóveis equipados com equipamento a gás devem lembrar-se disso. Pois em um momento crítico, quando a caldeira ou qualquer outro aparelho não funcionar corretamente, saber calcular a quantidade de ar necessária para uma combustão eficiente ajudará a identificar e corrigir o problema. O que, além disso, aumentará a segurança.

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