Aquecimento com resistência elétrica

     1) Vantagens em relação a outros tipos de aquecimento:

·       Forma compacta

·       Não exigência de fluidos como elemento de aquecimento

·       Facilidade na obtenção de temperaturas elevadas

·       Eliminação dos perigos relacionados com a combustão

·       Adaptabilidade para controle automático

 2)  Tipos de aquecedores

• Aquecedor submerso
• Aquecedor com tiras
• Aquecedor com aleta

3)   Constituição

• Os aquecedores são constituídos de fios de ligas de níquel cromo no interior de materiais refratários, os quais são revestidos através de uma ligação metálica e ainda em alguns tipos revestidos com teflon.
• Os aquecedores de imersão são usados para a introdução direta num líquido podem ser revestidos com diversos materiais conforme o tipo de fluido que irá aquecer.

4) Tipos de revestimento:

• Cobre, aço inoxidável, teflon, quartz, titânio, aço carbono e chumbo.

5)    Seleção do tipo de aquecedor:

            Os critérios utilizados na seleção do tipo de aquecedor levam em consideração o tipo de fluido a ser aquecido, a temperatura e o volume de solução a ser aquecida e o tipo de tanque utilizado.

6) Seleção do aquecedor.

             As leis que regem o aquecimento elétrico são as lei de Ohm e de Joule, cujas relações são respectivamente expressas por: 

            i(t) = V(t)/ R

            P = U . i(t);

Onde i(t) é a amperagem (corrente), V a tensão elétrica da rede e R a resistência elétrica, que é dada por   r L/A

A taxa de conversão de energia elétrica em calor é dada por R . i(t)², que é dada em Watts ou seu múltiplo Kilowatts. Analogamente a quantidade de energia é o quilowatt- hora ou watt-hora, a qual pode ser transformada em Btu ou Kcal, sem nenhuma unidade de tempo.

 Fatores de conversão:

1 Kwh = 860Kcal

 No aquecimento com resistência elétrica, o elemento pode atingir uma temperatura muito elevada. A fim de impedir a deteriorização do elemento por fusão, o fluido deve ser capaz de absorver o calor gerado pela resistência com uma taxa suficientemente elevada.

 Dimensionamento dos aquecedores; Potência necessária ao aquecimento. 

Exemplo:

1)     Projeto de um aquecedor de água para uso doméstico ou industrial.

 Determinar a potência do aquecedor para uma fábrica com 150 pessoas que utilizarão água quente em chuveiros e em toneiras.

      Solução:

Temperatura da água misturada t_m =   ; onde

t_m = temperatura de água misturada

G₁ = Volume de água a temperatura t₁

G₂ = Volume de água a temperatura t₂ 

Adotando a temperatura de mistura 36º, temos:

Por pessoa por dia na lavagem das mãos 30 litros e para um chuveiro 40 litros

Volume por dia de água misturada = 150 x 30 = 4500 l

Sendo 20 banhos de chuveiros por dia, temos Þ  20 x 40 = 800 l

Seja V1 o volume de água fria e V2 o volume de água quente. Tomando uma proporção de mistura igual a 2 volumes de água fria para um volume de água quente, teremos:

V1 + V2 = 5300 l

V1/V2 = 2/1

Resolvendo o sistema, encontramos:

 (5300/3) x 2 = 3533,33 litros a 10º C

(5300/3) x 1 = 1766,66 litros a 85º C

Devemos adotar um tanque com capacidade de 2000 litros.

Potência elétrica = Volume do tanque x C_esp x (t₂ – t₁)

                                                     860 x h

onde (t₂ – t₁ ) é a diferença de temperatura em º C

C_esp  é o calor específico da água em kcal/kg º C

860 é o fator de conversão para kW e

h é o rendimento de aquecimento.

P = Þ  181.6kwh

Para um aquecimento de 8 horas:

181,6/8 = 23 Kw/h

Atualmente (junho de 2001)  o custo de fornecimento de energia pela distribuidora do Rio de Janeiro é de R$ 0.27267/Kwh, que nos diz que o custo deste aquecimento seria

de  181,6 kW x 0,27267 R$     = 49,51 R$/h

                                        kWh

de  =        R$ 6.271/h