Caldeira de longa duração construída pelas próprias mãos

A procura de caldeiras de longa duração aumentou com o crescimento da habitação privada. A aquisição de um dispositivo de aquecimento industrial pode ser bastante dispendiosa. No entanto, os custos podem ser reduzidos através da construção de uma caldeira com as próprias mãos. Com uma planta detalhada, um conhecimento profundo da mesma e seguindo cuidadosamente as instruções, qualquer potencial utilizador pode realizar esta tarefa com sucesso.

Como fazer uma caldeira de longa duração

Esta categoria é constituída por geradores de calor equipados com uma fornalha alargada em comparação com os modelos normais. O aumento do tamanho permite a utilização de uma maior quantidade de combustível sólido, resultando num tempo de combustão mais longo e numa maior libertação de calor. Os fabricantes oferecem caldeiras pré-fabricadas com as seguintes durações de queima de combustível antes do próximo reabastecimento:

• Lenha e resíduos da indústria da madeira – até 12 horas;
• Carvão – até 24 horas.

Além disso, podem ser utilizados combustíveis alternativos para o aquecimento:

• Turfa briquetada;
• Resíduos de madeira prensada embalados, tais como serradura, aparas e casca de árvore;
• Carvão de bétula;
• Produtos ensacados provenientes do processamento em lixeiras.

Consultar a fonte! A serradura comum é considerada o combustível mais económico, desde que o seu teor de humidade seja inferior a 20%.

Uma caldeira com parâmetros de desempenho idênticos pode ser criada de forma independente. Para começar, é necessário determinar as características da futura unidade. Os principais parâmetros das caldeiras incluem:

• Potência;
• Duração da combustão;
• Fator de eficiência (fator de eficiência);
• Pressão máxima de funcionamento permitida;
• Pressão nominal no sistema;
• Volume total e útil da caixa de fogo;
• Profundidade da fornalha;
• Comprimento máximo dos toros;
• Volume do depósito;
• Peso da caldeira.

Estes parâmetros serão personalizados para cada tipo específico de caldeira.

Entrada. A capacidade da caldeira determina a área de aquecimento. Se a caldeira não tiver potência suficiente, não será capaz de aquecer completamente toda a estrutura.

O funcionamento deste tipo de gerador de calor baseia-se na propriedade física do calor produzido pela combustão do combustível que é transferido para o permutador de calor. O método de transferência de calor depende da conceção do permutador de calor.

A duração da combustão é afetada por:

• O tamanho do depósito de combustível;
• O nível de isolamento da tiragem da chaminé do ar (o combustível sólido na fornalha deve arder lentamente, não inflamar rapidamente).

A produção da caldeira começa com a seleção do seu desenho e do problema a resolver:

• Uma caldeira simples sem camisa de água é adequada para instalações de pequena área, como uma garagem, uma casa de campo ou um anexo. Este tipo de caldeira funciona como uma fornalha normal, sendo o calor transferido através das paredes da estrutura por convecção do ar térmico.
• Para aquecer uma casa, é necessário um design mais complexo e fiável. É importante ter em conta que o gerador de calor estará a funcionar continuamente durante um longo período de tempo.

As caldeiras são classificadas de acordo com a localização da fornalha:

• Caldeiras com combustão superior.
• Caldeiras com combustão de fundo (menos produtivas em termos de volume de carga e tempo de queima até ao próximo assentamento).

As caldeiras também podem variar em termos da forma do corpo:

• Caldeiras cilíndricas.
• Caldeiras rectangulares.

Materiais e ferramentas necessários

A preparação dos materiais e componentes é a fase inicial do trabalho. São necessários os seguintes elementos:

• Aço de baixo carbono com uma espessura de 3-4 mm;

Nota: Os aços com um teor de carbono de St 35 e superior não são adequados para soldadura regular devido ao seu elevado teor de carbono.

• Conduta DN50, 150 – para modelos com permutador de calor tubular;
• Tubo retangular 60×40 mm – para criar o canal de ar;
• Ângulo de igual face – para grelhas;
• Fita de aço de 20×3 mm;
• Isolamento de basalto com 2 cm de espessura (densidade não inferior a 100 kg/m³);
• Chapa metálica de 4-5 mm de espessura (pode ser revestida com polímeros) – para fazer portas;

Atenção! É possível adquirir portas pré-fabricadas em ferro fundido, seleccionadas de acordo com o tamanho da fornalha.

• Cartão de amianto – para isolamento térmico das portas;
• Cordão de amianto;
• Eléctrodos;
• Painel de controlo;
• Ventilador;
• Sensor de temperatura;
• Puxadores de porta.

Referência! O painel de controlo, o sensor e o ventilador serão utilizados para o controlo automático do funcionamento da caldeira.

As principais ferramentas necessárias para o trabalho:

• Búlgaro;
• mós;
• máquina de soldar;

Atenção! É preferível cortar chapas metálicas em bruto utilizando o corte por guilhotina na oficina de produção. O corte manual demora muito tempo e requer uma retificação adicional das arestas cortadas.

• furar;
• fita métrica;
• marcador;
• calibrador;
• compressor (para testar a caldeira).

Caldeira de combustão longa simples: desenho

A Fig. 1 representa um esquema de uma caldeira básica com uma fornalha situada na parte inferior. A estrutura retangular e o permutador de calor são construídos com chapa de aço macio. O permutador de calor está colocado numa "camisa de água" configuração. A eficiência da transferência de calor é melhorada pela inclusão de saliências no interior da caldeira, que servem para refletir a chama e o gás aquecido.

Fig. 1 Caldeira com "camisa de água.

Fig. 2 mostra um permutador de calor combinado na "camisa de água" O tubo (2), que rodeia a câmara de combustão, bem como um registo ranhurado (3) composto por chapa de aço. Os produtos de combustão são expelidos através do tubo de combustão (1). O combustível sólido (5) é queimado na secção inferior da câmara, por baixo da qual se encontra um regulador de fornecimento de ar (8).

Fig. 2 Caldeira com registo ranhurado.

Caldeira com combustão superior

A ilustração da Fig.3 representa a disposição da câmara. A caldeira, que tem a forma de um cilindro, é construída com tubos de diferentes tamanhos. Para carregar o combustível, é utilizado um tubo móvel, que se estende verticalmente para libertar a caixa de combustível. À medida que o combustível arde, diminui gradualmente de tamanho, fazendo com que o tubo deslize suavemente para baixo devido ao peso. Um disco fundido no fundo do tubo assegura um fornecimento constante de combustível.

O permutador de calor utilizado nesta caldeira foi concebido como uma "camisa de água" A caixa de fogo está localizada na parte superior do corpo e deve ter uma abertura retangular para acesso. A secção superior da caldeira é responsável pelo aquecimento do ar.

Ver a figura 3 para uma representação da caldeira com combustão superior.

Caldeira de combustível sólido com as suas próprias mãos

Vejamos um exemplo da caldeira de combustão superior mais popular (Fig.3). Em caso de necessidade, as dimensões podem ser ajustadas em proporção às indicadas no diagrama. Uma caraterística notável desta conceção é um tubo que actua simultaneamente como regulador do fornecimento de ar e como permutador de calor. Os gases libertados durante o processo de combustão lenta do combustível deslocam-se para cima e são inflamados na fornalha superior.

Sempre que decidir fabricar esta caldeira, necessitará dos materiais indicados na secção 2: tubos, chapas de aço, cantoneiras, isolamentos, cartão, eléctrodos.

O primeiro passo da construção desta caldeira caseira envolve as seguintes etapas:

1. A construção de um corpo cilíndrico pode ser conseguida através da soldadura de um tubo de 45 cm de diâmetro e 150 cm de comprimento.
2. A parte inferior do corpo pode ser selada através da soldadura de uma peça circular cortada em chapa de aço.
3. Na parte inferior do tubo, deve ser feito um orifício retangular para a porta do cinzeiro. A parte inferior do corpo pode ser feita com uma chapa de aço ou comprando uma porta pré-fabricada que se adapte ao tamanho.
4. A fornalha está localizada na parte superior do corpo e deve ter uma abertura retangular para acesso. A porta deve ser isolada com cartão de asbocard e cordão de asbocós à volta do seu perímetro. Todas as portas devem ser fechadas com trincos.
5. Um tubo de saída de fumo deve ser soldado a partir de um tubo de perfil para ligar à chaminé.

Importante: É fundamental lembrar que a humidade (condensação) pode acumular-se na superfície das juntas soldadas devido às diferenças de temperatura, o que pode provocar corrosão. Por conseguinte, é essencial garantir costuras de soldadura de alta qualidade.

1. As pernas são unidas ao tambor da caldeira utilizando barras angulares com lados iguais.
2. Fazer uma abertura circular com um diâmetro de 46 cm para a tampa superior, que será colocada no topo do corpo cilíndrico.

Permutador de calor para caldeira de combustível sólido com as suas próprias mãos

O passo seguinte consiste em produzir o permutador de calor:

1. Comece por soldar um tubo de permutador de calor de 40 cm de diâmetro e 130 cm de comprimento a partir de uma chapa metálica.
2. Insira este tubo no corpo cilíndrico, deixando um espaço de 5 cm entre cada tubo para criar uma "camisa de água".
3. Certifique-se de que existe uma diferença de comprimento de, pelo menos, 20 cm entre os tubos do permutador de calor e o tubo exterior. Utilizar anéis metálicos pré-fabricados para fixar o tubo interior no tubo exterior.
4. Instale saídas nas secções superior e inferior da camisa de água. Uma saída serve de entrada, enquanto a outra serve para a saída do líquido de refrigeração. Para fazer estas saídas, utilizar um tubo de 5 cm de diâmetro e aparafusar um conetor roscado no exterior, que se ligará aos tubos do sistema de aquecimento.
5. O tubo de fornecimento de ar, que distribuirá o ar, é fabricado com metal mais espesso do que a caixa e o permutador de calor (pelo menos 5 mm de espessura com um diâmetro de 6 cm). O comprimento do tubo é 10 cm mais curto do que o comprimento do tubo do permutador de calor (120 cm).

Importante! É fundamental ter em conta que o tubo de distribuição está situado numa zona com temperaturas excecionalmente elevadas e que, com o passar do tempo, pode deformar-se e queimar. É por isso que é imperativo construir o tubo utilizando um metal com uma espessura mínima de 5 mm.

1. Em primeiro lugar, o tubo deve ser inserido num disco previamente preparado com um furo já efectuado. Para garantir a sua estabilidade, um disco metálico de aço com um diâmetro de 38 cm é depois soldado ao tubo.
2. De seguida, é essencial soldar pelo menos quatro ângulos à base do disco. Estes ângulos servem de impulsor para melhorar a funcionalidade do tubo.
3. Adicionalmente, deve ser instalada uma válvula na parte superior do tubo para regular o fornecimento de ar em porções. Além disso, é necessário soldar um laço no tubo para fornecer um ponto de fixação para uma corrente, que pode ser utilizada para levantar o tubo.

Atenção! Para melhorar a troca de calor na secção superior do tubo, recomenda-se a instalação de uma ventoinha para sobrealimentação forçada.

Como montar corretamente a caldeira

Uma vez concluídas as duas fases iniciais, é altura de passar à fase final.

A terceira fase consiste na montagem da caldeira:

1. Seleccione um local adequado para a instalação da caldeira e certifique-se de que a superfície está nivelada, uma vez que quaisquer discrepâncias podem ter um impacto negativo no desempenho do sistema de aquecimento.
2. Colocar a tampa com o tubo de distribuição sobre o corpo da caldeira, tendo o cuidado de colocar previamente a corda de amianto. Em alternativa, pode soldar a tampa à caixa.
3. Introduzir o tubo de combustão na chaminé.
4. Ligar a caldeira ao sistema de aquecimento da casa através das saídas roscadas.
5. Encher o sistema com água e testar o funcionamento da caldeira com uma carga parcial.
6. Se o teste for bem sucedido, proceder à carga completa da caldeira.