Início / Vapor e combustão

Custo do vapor e troca de combustível

Informe a produção de vapor, a pressão e a água de alimentação, escolha dois combustíveis e compare o custo por tonelada, o consumo e o retorno da troca. Para biomassa, a umidade entra no poder calorífico pela ISO 18125.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Estimativa preliminar
Vapor
Combustível atual
Alternativa para comparar

Rendimento sugerido por tipo de combustível; troque pelo valor medido ou de projeto da sua caldeira.

Análise econômica
—Custo do vapor com o combustível atual
—

Custo do vapor conforme o preço do combustível

Cada linha varia o preço de um combustível de −40% a +40% do valor informado. Onde as linhas se cruzam, os dois custam o mesmo por tonelada de vapor.

Toque no gráfico para ver os valores.

Efeito da umidade e do rendimento

Custo por tonelada de vapor conforme a umidade da biomassa (ou o rendimento, para combustíveis sem umidade).

Toque no gráfico para ver os valores.

Custo anual de combustível

Comparação do gasto anual com as horas de operação informadas.

Toque no gráfico para ver os valores.

Próximo passo

Leve os resultados desta página para outra calculadora, com os campos já preenchidos.

Vazão de gases e chaminé para esta caldeira →Propriedades do vapor nesta pressão →

Retorno do projeto

Fluxo de caixa da melhoria: investimento no ano 0 e economia anual corrigida pelo aumento informado, descontada pela TMA.

Toque no gráfico para ver os valores.

O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Energia no vapor: Q = ṁv × (hg(p) − hfw(Tfw))
Energia do combustível: E = Q ÷ η (η em base PCI)
Consumo: ṁc = E ÷ PCI
Custo por tonelada de vapor = (hg − hfw) ÷ (1000 × η) × preço por GJ (PCI)
PCI da biomassa (ISO 18125): PCIu = (PCSs − 0,2122·H − 0,0008·(O + N)) × (1 − U/100) − 0,02443·U [MJ/kg]
Preço cotado em PCS: preço por GJ (PCI) = preço por GJ (PCS) × PCS ÷ PCI

Hipóteses e limites

  • Vapor saturado seco na pressão de operação; propriedades da água e do vapor pela IAPWS-IF97.
  • Rendimento constante e em base PCI; inclua as perdas por purga no rendimento ou use a calculadora de purga.
  • Biomassa com composição típica de madeira de eucalipto (C 49%, H 6%, O 44% em base seca). No gráfico de umidade, o rendimento cai 0,25 ponto por ponto de umidade, uma aproximação.
  • PCI padrão de gás natural, GLP, óleo combustível e diesel: fatores do Balanço Energético Nacional (EPE), a 20 °C e 1 atm. Ajuste com o laudo do fornecedor.
  • Não inclui água, tratamento químico, energia elétrica de ventiladores e bombas, mão de obra nem manutenção.

Normas e documentos técnicos

  • IAPWS R7-97(2012): Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam
  • ASME PTC 4-2013: Fired Steam Generators (performance test code)
  • ISO 18125:2017: Solid biofuels — Determination of calorific value
  • ISO 16559:2022: Solid biofuels — Vocabulary (moisture on wet basis)
  • U.S. DOE, Steam Tip Sheet #15: Benchmark the Fuel Cost of Steam Generation

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-13 (Ministério do Trabalho): caldeiras, vasos de pressão, tubulações e tanques metálicos — categoria, inspeções, prontuário e operador qualificado
  • Resolução CONAMA nº 382/2006 (fontes novas) e nº 436/2011 (fontes existentes): limites de emissão para processos de combustão externa, incluindo biomassa, óleo e gás
  • EPE, Balanço Energético Nacional e ANP, Anuário Estatístico: fatores de conversão e poder calorífico inferior dos combustíveis
  • Resolução ANP nº 16/2008: especificação do gás natural (poder calorífico e composição)

Perguntas frequentes

Quanto custa uma tonelada de vapor?

Depende do combustível, do preço e do rendimento. Com óleo combustível a R$ 4,20/kg e 85% de rendimento, vapor a 10 bar(g) com água a 80 °C sai por volta de R$ 300 por tonelada; com lenha a R$ 160/t, 30% de umidade e 78% de rendimento, cerca de R$ 43. A calculadora refaz a conta com os seus dados.

Por que a umidade da lenha pesa tanto?

A água não queima e ainda consome energia para evaporar. Pela ISO 18125, cada ponto de umidade reduz o PCI e aumenta a quantidade de lenha por tonelada de vapor; a caldeira também perde rendimento com gases mais úmidos.

O preço do gás é por m³ ou por energia?

No Brasil o gás canalizado é cobrado por m³; contratos maiores podem ser em energia. Escolha a unidade do preço: se for por GJ ou MMBtu, a calculadora considera que o valor está em PCS, como é usual, e converte para PCI.