Boiler é um reservatório térmico que armazena água quente para uso posterior em chuveiros, cozinhas, lavanderias e processos industriais.
Trata-se de um tanque com isolamento térmico, conectado a uma fonte de aquecimento, que pode ser resistência elétrica, gás, coletores solares, bomba de calor ou caldeira.
A escolha depende do volume diário de água quente, da fonte disponível e da pressão da rede.
A palavra confunde porque, em inglês, “boiler” significa caldeira. No Brasil, porém, o mercado chama de boiler o reservatório de água quente, e de caldeira o equipamento que produz vapor sob pressão.
Pedir “boiler” quando a necessidade é vapor, ou “caldeira” quando a necessidade é água quente, gera orçamentos de equipamentos diferentes, com normas e custos diferentes.
O que é boiler?
Boiler é um recipiente que acumula energia térmica na forma de água quente, o que possibilita sua utilização em momentos diferentes daqueles em que ocorreu o aquecimento.
A Portaria Inmetro nº 420/2021 regula os equipamentos de aquecimento solar de água e define o reservatório termossolar dessa forma.
Ela lista como partes dele o tanque, o isolamento térmico e, quando internos, os trocadores de calor e o aquecimento auxiliar.
Na construção mais comum, o tanque interno é de aço inoxidável e o isolamento é de poliuretano.
Um artigo da UFV publicado na revista Ambiente Construído descreve um reservatório desse tipo, com 200 L ou 300 L e resistência elétrica de 2.500 W. O termostato desliga a resistência aos 50 °C e a religa aos 45 °C.
A principal função do boiler é separar o momento do aquecimento daquele em que a água será consumida.
Uma monografia da Poli-USP sobre aquecimento solar descreve esse princípio como acumulação, que permite usar a água quente em horários diferentes daqueles em que ela foi aquecida.
É o que possibilita, por exemplo, aproveitar a energia solar durante o dia e utilizar a água no banho à noite.
O armazenamento também permite que uma fonte de menor potência aqueça a água ao longo de várias horas para atender a um pico curto de consumo.
Como funciona o boiler: aquecimento, alta e baixa pressão
A água fria entra pela parte inferior do reservatório, recebe calor e sai pela região superior, onde fica a água mais quente. O isolamento térmico reduz as perdas de temperatura durante o período de armazenamento.
O aquecimento pode ocorrer de forma direta, por meio de uma resistência elétrica ou de um queimador instalado no tanque.
Também pode ser indireto, com uma serpentina ou um trocador de calor por onde circula o fluido aquecido por outra fonte, como coletores solares ou uma caldeira.
Segundo a monografia da Poli-USP, os reservatórios podem ser classificados em três grupos conforme suas condições de pressão.
O modelo de alta pressão opera sempre cheio e suporta pressões elevadas da rede, o que permite sua utilização com pressurizadores.
O de baixa pressão também permanece cheio, mas exige uma caixa d’água ou outro dispositivo capaz de limitar a pressão de alimentação.
Já o reservatório de nível pode funcionar com volumes parciais e ser instalado na mesma altura da caixa d’água.
A Portaria Inmetro nº 420/2021 também diferencia os reservatórios abertos, que possuem comunicação com a atmosfera por meio de um respiro, dos modelos fechados.
Nos reservatórios fechados, a água permanece sob a pressão do sistema, controlada por uma válvula de alívio de pressão e temperatura.
Por isso, antes de solicitar orçamento, informe a pressão disponível no ponto de instalação. Esse dado ajuda a definir se o boiler deve ser de alta ou de baixa pressão.
Tipos de boiler pela fonte de aquecimento
O boiler elétrico utiliza uma resistência instalada no tanque, controlada por termostato. É uma das opções de instalação mais simples, mas seu custo operacional depende da tarifa de energia elétrica e do tempo de funcionamento da resistência.
Nos sistemas solares, essa mesma resistência pode atuar como apoio durante períodos de pouca incidência solar. A monografia da Poli-USP identifica essa configuração como sistema solar com aquecimento auxiliar.
O boiler a gás de acumulação possui um queimador sob o tanque e uma chaminé para a saída dos gases da combustão. Já o boiler solar recebe a água aquecida pelos coletores, que aproveitam a energia do sol.
A Portaria Inmetro nº 420/2021 estabelece limites de perda específica de energia mensal para reservatórios termossolares fechados.
Essa medida representa a quantidade de energia que o tanque perde para o ambiente, por litro de água armazenada, durante um mês.
Os valores vão de 0,27 kWh/L por mês, para reservatórios de 100 L a 300 L, até 0,16 kWh/L para modelos acima de 1.000 L.
Em hotéis, hospitais e indústrias, o boiler também pode receber calor de uma caldeira ou de um aquecedor central, por meio de um trocador de calor. Nesse caso, atua como acumulador de grande volume para atender ao consumo da instalação.
A fonte de aquecimento precisa ser dimensionada conforme o tempo de recuperação, que corresponde ao período necessário para reaquecer a água após um pico de consumo.
Para aplicações que exigem temperaturas mais altas sem produção de vapor, uma alternativa é o aquecedor de fluido térmico.
Qual a diferença entre boiler e caldeira?
O boiler armazena água quente para consumo posterior, enquanto a caldeira produz vapor sob pressão.
A NR-13 define caldeiras como equipamentos destinados à produção e à acumulação de vapor sob pressão superior à atmosférica, com utilização de qualquer fonte de energia.
A tabela apresenta as principais diferenças entre os equipamentos:
| Ponto | Boiler (reservatório térmico) | Caldeira |
|---|---|---|
| O que entrega | Água quente armazenada | Vapor sob pressão (ou água superaquecida) |
| Uso típico | Banho, cozinha, lavanderia, água de processo | Aquecimento de processo, esterilização, cozimento, turbina |
| Norma de referência | Portaria Inmetro nº 420/2021 (solar) e ABNT NBR 5626:2020 (instalação predial) | NR-13, com categoria, prontuário e inspeções |
| Operação | Termostato, sem operador dedicado | Operador treinado, conforme a NR-13 |
Embora a NR-13 não mencione boilers ou reservatórios de água quente pelo nome, um modelo fechado, pressurizado e de grande volume pode se enquadrar nos critérios aplicáveis a vasos de pressão.
Um dos critérios considera o produto da pressão máxima de operação, em kPa, pelo volume do reservatório, em m³, quando o resultado é superior a 8.
A avaliação deve ser realizada por profissional legalmente habilitado. Os requisitos estão detalhados no artigo sobre NR-13 para vasos de pressão.
Quando o processo exige vapor, a escolha passa a ser uma caldeira. As diferenças entre as condições do vapor estão no artigo sobre vapor saturado e superaquecido, enquanto os modelos disponíveis são apresentados no guia de tipos de caldeira industrial.
Para consultar fornecedores de equipamentos destinados à produção de vapor, a categoria indicada é a de caldeira industrial.
Normas e cuidados de instalação
A instalação predial de água quente segue a ABNT NBR 5626:2020, de sistemas prediais de água fria e água quente. Ela substituiu a antiga NBR 7198:1993, segundo o aviso de publicação divulgado pela CBIC.
Para sistemas solares, o projeto e a instalação seguem a ABNT NBR 15569, de aquecimento solar em circuito direto. Ela também traz métodos de dimensionamento do reservatório e da área de coletores.
A válvula de alívio de pressão e temperatura é o principal item de segurança do boiler fechado, porque limita a pressão quando a água se expande ao aquecer.
Pela monografia da Poli-USP, os reservatórios também podem ter ânodo de sacrifício. É uma barra de metal que se desgasta no lugar do tanque e protege contra a corrosão em águas agressivas. Os dois itens devem ser conferidos na manutenção.
A temperatura de armazenamento também é uma questão sanitária. O guia do Centro Europeu de Prevenção e Controle das Doenças, fonte europeia, aponta que a bactéria Legionella se multiplica na água entre 20 °C e 50 °C.
O guia cita os tanques de água quente entre os pontos de risco. O guia recomenda manter a água quente entre 50 °C e 60 °C em todo o sistema e limpar os aquecedores uma vez por ano. Em hospitais e hotéis, a regra de temperatura deve constar do plano de manutenção.
O que pedir na cotação do boiler
Na cotação, informe o uso da água quente e o número de pessoas ou de pontos atendidos. Informe também o volume estimado, a temperatura de uso e a fonte de aquecimento disponível.
Diga ainda qual é a pressão da rede no ponto de instalação, se há pressurizador e se o boiler ficará na horizontal ou na vertical. Para um sistema solar, informe ainda a área disponível para os coletores.
Peça ao fornecedor o volume nominal, o material do tanque e a espessura do isolamento. Peça também a pressão máxima de trabalho, a potência da resistência ou do queimador e o tempo de recuperação.
Se o modelo for termossolar, peça a perda específica de energia, e confirme a válvula de alívio incluída.
Para comparar propostas, envie a mesma especificação a todos os fornecedores de boiler aquecedor e confira se a instalação e o comissionamento estão no preço.
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Se o projeto pede acumulação de grande volume ligada a uma central térmica, veja também os fornecedores de boiler térmico.
