Autor(es):
Ferreira, Tânia Vanessa de Jesus 
Data: 2013
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10400.19/1938
Origem: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Viseu
Assunto(s): Peletes de Acacia e Cytisus; Eficiência térmica; Caldeira doméstica
Descrição
Mestrado em Engenharia Mecânica e Gestão Industrial O presente trabalho teve como objetivo o estudo da influência de diferentes
tipos de peletes de Cytisus multiflorus, Cytisus scoparius e Acacia dealbata no
rendimento térmico de uma caldeira doméstica a peletes. Previamente, a caldeira foi
testada recorrendo a peletes comerciais de Pinus pinaster, que foram utilizados como
comparação com os peletes referidos anteriormente. Os peletes de Cytisus e Acacia
foram produzidos especificamente para este trabalho, enquanto os de pinho foram
adquiridos a duas empresas de produção de peletes (pinho A e pinho B), sendo
atualmente comercializados em Portugal.
Numa primeira fase, realizaram-se as várias etapas necessárias à produção dos
peletes das espécies Cytisus e Acacia, sendo posteriormente efetuada a sua
peletização. Foram realizados testes de qualidade aos peletes produzidos e aos peletes
comerciais com vista à avaliação das suas características. De modo a ser possível a
realização dos ensaios de queima foi necessário proceder à montagem da instalação
experimental, que incluiu, para além da caldeira, vários componentes imprescindíveis
nas medições necessárias durante os ensaios.
Avaliou-se o desempenho da caldeira para os cinco tipos de peletes, em três
cargas térmicas distintas: “reduzida”, “média” e “alta”. O rendimento térmico da
caldeira foi determinado pelo método direto e avaliado durante a fase de regime
estacionário. As emissões de poluentes (O2, CO, NOx e CO2) foram medidas na fase de
arranque e também em regime estacionário.
O aumento do caudal mássico de peletes levou a um aumento do rendimento
térmico da caldeira e a uma diminuição das emissões de monóxido de carbono,
constatando-se assim melhores condições de combustão na carga “alta”, quando
comparada com as restantes. Em média, o rendimento térmico da caldeira foi muito
semelhante com os cinco tipos de peletes. Relativamente às emissões, verificou-se que
as emissões de CO foram extremamente elevadas na carga “reduzida” e em média,
inferiores no caso dos peletes de pinho. As emissões de NOx foram significativamente
superiores no caso dos ensaios realizados com as espécies Cytisus e Acacia, tendo-se
verificado que estas emissões são muito dependentes do conteúdo de azoto dos
peletes.
Concluiu-se que o excesso de ar utilizado nas três cargas pré-definidas pelo
fabricante era demasiado elevado pelo que, se estudou a influência da diminuição do
excesso de ar no desempenho da caldeira no caso dos peletes de pinho A e giesta
branca. Os resultados obtidos demonstraram que a diminuição do excesso de ar, para
aproximadamente a mesma quantidade de combustível, permite um aumento do
rendimento térmico da caldeira e uma significativa redução das emissões de
poluentes. ABSTRACT:
The present work aimed at studying the influence of different types of pellets
Cytisus multiflorus, Cytisus scoparius and Acacia dealbata in the thermal efficiency of a
domestic boiler burning pellets. The boiler was previously tested using commercial
Pinus pinaster pellets, which were used as reference. The Cytisus and Acacia pellets
were produced specifically for the present work, whilst pine pellets (“pine A” and “pine
B”) were purchased from two companies producing pellets currently being marketed
in Portugal.
Initially, the various steps required for the production of Acacia and Cytisus
pellets species were undertaken to allow for the actual pelletization. Tests were
conducted to evaluate pellets quality, both in-site produced and commercialized, as
well as their characteristics. In order to be able to perform the combustion tests, an
experimental setup that included, in addition to the boiler, various essential
components for the measurements made during the tests, was prepared.
The performance of the boiler for the five types of pellet, in three different
thermal loads, “reduced”, “average” and “high”, was evaluated. Its thermal efficiency
was determined through the direct method with measurements made at steady state.
Pollutant emissions (O2, CO, NOx and CO2) were measured at startup and at steady
state.
When in “high” thermal load mode, increasing pellets mass flow rate led to
better combustion conditions, diminishing carbon monoxide emissions and increasing
thermal efficiency. On average, the boiler thermal efficiency was quite similar with the
five types of pellets. Concerning emissions, CO levels were extremely high at “reduced”
load and, on average, lower values were obtained when using pine pellets. NOx
emissions were significantly higher for pellets made of Acacia and Cytisus; these
emissions are mostly a consequence on the nitrogen content of those species.
Excess air used in the three loads predefined by the manufacturer being too
high, the effect in the boiler performance of decreasing the excess air when burning
pellets made of “pine A” and white Cytisus was studied. The results revealed that
decreasing excess air, for the same fuel mass flow rate, increases thermal efficiency
and significantly reduces pollutant emissions.
