03.3 - segurança em caldeiras
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SEGURANÇA EM CALDEIRAS
Revisão
Definição
Equipamentos destinados a produzir e acumularvapor sob pressão superior à atmosférica,utilizando qualquer fonte de energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similaresutilizados em unidades de processo . (NR-13 item13.1.1) TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE
CALDEIRAS
Produção
Vapor ou Fluído Térmico – obtido a partir doprincípio básico da transferência de energia.
Energia Térmica Liberada
A energia térmica pode ser liberada por: Queima de um Combustível Eletrodos ou Resistências Elétricas Outras Fontes: eólica; fissão nuclear, energia solar, etc.
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Combustível
Tipos de Combustíveis: Sólido: bagaço de cana; carvão vegetal; lenha; casca
de arroz, etc. Líquido: determinados tipos de óleos. Gases: gás natural, GLP, etc.
Construção - Tipos de Caldeiras
FLAMOTUBULARES AQUATUBULARES ELÉTRICAS
CALDEIRA FLAMUTUBULARES
Os gases atravessam a caldeira no interior de tubos que se encontram em contato com a água, cedendo calor a mesma.
Caldeira Flamotubular - Características
Vazão de até 15 toneladas por hora de vapor; Pressões e até 17 kgf/cm² Não tem circulação de água (o vapor passa pela
fornalha e tubos) Processo lento para partida a frio (tem muita água no
recipiente) Vaporização pequena (muita água envolvendo as
superfícies do aquecimento) São usadas em locais que necessitem de variação de
demanda de vapor.
Caldeira Flamotubular - Acessórios e Instrumentos Botão de parada de emergência; Manômetro; Pressostato (Controlador da Pressão); Fornalha (onde o combustível é queimado); Válvula de Segurança (libera vapor se a pressão alcaçar
a PMTA); Controle de nível (Controla o nível da água) Válvula de descarga de Fundo (Automático ou manual); Saída de vapor (válvula principal); Painel da Caldeira; Ventilador (normalmente para combustíveis sólidos).
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CALDEIRAS AQUATUBULARES
Nas caldeiras aquatubulares a água circula dentro dos tubos e os gases quentes geradas pela combustão circulam por fora.
Caldeira Aquatubular - Características
Produção de vapor de até 750 toneladas porhora;
Pressões entre 15kgf/cm² e 200 kgf/cm²; Vapor de até 500ºC; Posem ser com tubos retos, curvos ou serpentinas; Precisam de tratamento de água rigoroso. Com
pressões à partir de 20 kgf/cm² é obrigatório terum sistema de desmineralização (tanques) notratamento.
Caldeira Aquatubular - Acessórios e Instrumentos Analisador de combustão: para análise dos gases que saem
da chaminé; Botão de parada de emergência: proteção da caldeira
acionado pelo operador; Controle de Nível de Água: controle para alto e baixo nível
d água; Hidrômetro: medidor de vazão (quantidade) de água de
alimentação; Controlador e Indicador de vazão (FIC): controle e
indicação de vazão para ar de combustão. (acima de 25% da vazão total);
Fotocélula: dispositivo contra perda ou falha de chama;
Caldeira Aquatubular - Acessórios e Instrumentos Manômetro (PI) e PT – Transmissor de Pressão: indicador
de pressão na caixa de ar; Manômetro (PI) e PT: indicador de pressão da água de
alimentação; Medidor: medidor de vazão para os combustíveis; Placa de Orifício ou Outro medidor: medidor de vazão
para o vapor; Vávula de descarga de Fundo (Automático ou manual); Válvula de Segurança (libera vapor se a pressão
alcaçar a PMTA).
CALDEIRAS ELÉTRICAS
As caldeiras elétricas tem um alto rendimento pois atroca de calor ocorre na massa líquida sem perdade calor gerado (98% de aproveitamento)
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A Resistência: usada para baixas produções, a caldeiraelétrica a resistência “é aquela na qual o calor é geradopela passagem de corrente elétrica, através de umaresistência imersa em água.
De Eletrodo Submerso (baixa tensão): caldeira elétrica a eletrodo “é aquela na qual o calor é gerado pela passagem de uma corrente elétrica, usando água como condutor.
A Jato de Água (alta tensão):caldeira usada para pressõesacima de 20 kgf/cm² eproduções de até 30ton/h.Possui eletrodos, corpo dacascata, controle de eletrodo,possuindo ainda duas bombasd’ água (uma para manter onível da água e a outra paracircular água pelo eletrodo).
INSTRUMENTOS DE CALDEIRAS
MANÔMETRO e PRESSOSTATO
A caldeira funciona basicamente controlada pelapressão manométrica.
Conta com a indicação dos manômetros e apressão é controlada pelos pressostatos.
Manômetro: indica a pressão da caldeira.
Pressostato: controla a pressão da caldeira
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TERMÔMETRO e TERMOSTATO
A temperatura é outra propriedade física presenteem caldeiras, e conta com a atuação de doisequipamentos fundamentais: “Termômetro eTermostato”.
Termômetro: indica a temperatura da caldeira.
Termostato: controla a temperatura da caldeira.
SEGURANÇA EM CALDEIRAS
Regras Básicas
Regras Básicas1. Manter instrumentos calibrados e instalados de
forma correta, sem improvisações. 2. Testar os controles regularmente para assegurar
que a operação está a contento. 3. Estabelecer um plano de manutenção preditiva e
preventiva e prover o equipamento de manutenção corretiva de emergência, se necessário.
SEGURANÇA EM CALDEIRAS
A segurança de caldeiras compreende as seguintes fases:
Segurança em
CaldeiraProjeto
Fabricação
Inspeção
Operação
Manutenção
Riscos Existentes em Caldeira
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Risco de Explosão
Explosão Física: Produzida pela vaporizaçãoinstantânea e a expansão brusca da água contidana caldeira.
Explosão Química: Produzida pela combustãoinstantânea dos vapores de combustível acumuladosna casa de caldeiras.
Em caldeiras, o risco de explosão pode seroriginado pela combinação de três causas:1. Diminuição de resistência, que pode ser decorrente
do superaquecimento ou de modificação daestrutura do material;
2. Diminuição da espessura, que pode advir dacorrosão ou da erosão;
3. Aumento de pressão, que pode ser decorrente defalhas diversas, operacionais ou não.
Prevenção na Operação de Caldeiras
Falhas de projeto e desenho
No conjunto de documentos podem ocorrer falhasdevido a: falta de previsão para futura inserção de elementos de
segurança (exemplos: presostatos, indicadores de nível); falta de advertência quanto a ensaios não destrutivos a
serem realizados, após soldagens; falta de advertência sobre ensaios destrutivos a serem
realizados no processo de fabricação; falta de definição para projetos de alteração e
reparos, caso sejam necessários na fabricação; etc.
Falta de água
A função da água na caldeira é se transformar emvapor e “refrigerar” os tubos.
Sua falta gera superaquecimento, o que pode levará explosão, pois expõe o aço a temperaturassuperiores ás admissíveis.
A cadeira deve dispor de um controle de níveleficaz.
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Falha do queimador
Posicionamento de queimadores e excesso de calorna caldeira podem produzir sobrepressão. Tanto achama como a combustão deverá estar controlada.
Falha no tratamento de água
Com relação á água, a falta de tratamento outratamento incorreto pode levar ao risco deexplosão.
Isso ocorre devido á ocorrência de corrosão eincrustação, ou aos dois fatores juntos.
Falha nos limites de controles
Riscos de explosão devido às falhas em presostatos; falhas no programador; válvulas que não estão na posição de falha. A ausência de corte de combustíveis nas seguintes
situações: falhas na chama; queda de energia; queda de vazão do ar de combustão; alta pressão de óleo ou gás; baixa pressão do gás, baixa ou alta temperatura de óleo; baixa pressão de atomizaçao do óleo; etc.
Falha na válvula de segurança
Risco de explosão devido a uma ou mais válvula desegurança não abrir, no caso de elevação depressão, principalmente por problemas na mola ehaste, e por calibração inadequada.
Erro do operador
Há vários erros do operador que podem resultar naexplosão de caldeiras, entre os quais: “burlar” controles; trabalhar com a alimentação da água no manual; tentar fechar o damper de ar do primeiro queimador e
ligar o segundo: o primeiro apaga e gera combustívelna fornalha, o segundo acende e explode a cadeira.
Reparo ou alterações inadequadas
Fazer reparos ou alterações em caldeiras sem usaros requisitos dos prontuários pode gerar risco deexplosão, principalmente se não forem obedecidasas especificações do projeto original.
E o uso de matérias em classe de pressão inferior:eles não suportam a variação de pressão erompem.
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Falhas na manutenção
Os riscos de explosão podem ocorrer devido avários fatores.
Uma das situações mais preocupantes é asubstituição de tubos da caldeira, quando omandrilamento não é bem feito, por exemplo,deixando prolongamentos excessivos de tubos noespelho de caldeiras flamutubulares, o que podegerar áreas com aquecimento em demasia.
Falhas na soldagem
O risco de explosão esta presente toda vez que é feitauma soldagem em áreas que estão sujeitas a pressão.
Entre os defeitos na soldagem destacam-se: fissuras ou trincas; cavidades; inclusão de escória; falta de fusão e de penetração; e defeitos de forma.
Na fabricação de caldeiras flamotubulares usa-se oprocesso eletrodo submerso, e alguns fabricantesmantêm um forno para alivio de tensões.
Falhas na soldagem
Toda fez que fizer uma soldagem em área a sersubmetida à pressão, deve-se primeiro fazer umensaio com o liquido penetrante;
no caso de estar tudo em ordem, fazer um alivio detensões; e
por ultimo realizar um teste hidrostático.
Mudanças da estrutura metalúrgica
Caldeiras que trabalham com pressões elevadas ealtas temperaturas podem ter risco de explosãodevido á mudança de estrutura metalúrgica domaterial dos tubos, que podem ser geradas, entreoutros fatores, pelo hidrogênio ou pela presença decarbono nos tubos.
O local mais suscetível a essas mudanças são asserpentinas dos superaquecedores.
Riscos graves e iminentes
Constitui risco grave e iminente
A falta de qualquer um dos seguintes itens: Válvula de segurança com pressão de abertura ajustada
em valor igual ou inferior á PMTA; Instrumentos que indique a pressão do vapor acumulado; Injetor ou outro meio de alimentação de água,
independente do sistema principal, em caldeirascombustíveis sólido;
Sistemas de drenagem rápida de água, em caldeiras derecuperação de álcalis;
Sistema de indicação para controle do nível de água ououtro sistema que evite o superaquecimento poralimentações deficiente.
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Constitui risco grave e iminente
Seja reprojetada levando em consideração todas as variáveis envolvidas na nova condição de operação;
Sejam adotados todos os procedimentos de segurança decorrentes de sua nova classificação no que se no que se refere à instalação, operação, manutenção e inspeção.
Outros riscos
Em geral os funcionários do setor de caldeiras têmde pelo menos um lugar nas CIPA (nem que sejamindicados), uma vez que se trata de um dos setoresde maior risco da empresa.
Ruído
Em geral produzido pelas transmissões de correiasde ventiladores, lavadores de gás e motoreselétricos em níveis acima do limite de tolerância.
O operador deve fazer uso de protetoresauriculares e participar de Programa deConservação Auditiva (PCA), realizando examesaudiológicos definidos pelo PCMSO.
Calor
Agente presente em toda casa de caldeira,principalmente se o combustível for sólido e ooperador tiver de alimentar a fornalhamanualmente.
Nesse caso deve fazer uso de roupas leves e claras,passar por exames médicos periódicos, participarde treinamento e programa educacionais, se forfuncionário novo, participar de um processo deaclimatização.
Iluminação
Em geral as casas de caldeiras não têm iluminação geraluniformemente distribuída e difusa, apesar de a NR 13recomendar uma iluminação uniforme e geral.
O ideal é uma iluminação localizada nos seguintesacessórios e equipamentos: manômetro; coluna e indicador de nível de água; e bomba d’água.
Além disso, no caso de trabalho noturno é obrigatório ouso da iluminação de emergência.
Radiação não-ionizante
Agente presente na fornalha. A chama do queimador produz radiação
infravermelha, visível e ultravioleta. O operador deve faze uso de mascara e lente
filtrante toda vez que for verificar a chama dafornalha.
Em caldeiras que queimam gás a maior parte dachama não é visível.
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Agentes Químicos
O uso de produtos para o tratamento de água, taiscomo soda cáustica, hidrazina e fosfato, requer ouso, pelo operador, de luvas e aventais de PVC,protetor facial e, em casos especiais, mascaras comfiltros químicos.
Sempre que possível deve ser solicitada aofabricante dos produtos do tratamento de água aficha de informações de Segurança de ProdutosQuímicos.
Agentes Ergonômicos
Levantamento de peso
O problema surge em determinadas atividades,como remoção de peças e acessórios;
esforços físicos para transportar bombo nas outambores com produtos químicos;
esforço físico para alimentar a fornalha com lenha. Por isso é comum encontrar operadores de caldeira
com problemas de Lombalgias e de hérnia de disco. Treinamentos sobre forma de levantamento seguro
devem ser aplicados para os operadores.
Posturas incorretas
A posição de alguns manômetros válvulas de segurançae visores de nível uma posição desfavorável para oângulo da visão, forçando o pescoço.
Algumas válvulas de descargas de fundo estãocolocadas em posição desfavorável ao operador.
Como é uma atividade de rotina, nessa descarga ooperador acaba ficando numa postura incorreta.
Também o posicionamento dos drenos do indicador eda coluna de nível estão sempre na posição em que ooperador trabalha com mãos acima da cabeça.
Esforços repetitivos
A operação de algumas válvulas requermovimentos repetitivos continuados, principalmentese forem de grande porte e lentas.
Agentes de riscos de Acidentes
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Incêndio
Os combustíveis óleo 1A, óleo diesel e querosenetem ponto de fulgor abaixo de 70ºC, sendoportanto líquido inflamáveis.
Em ambientes confinados em que o combustível sejagás, a NR 13 obriga o uso de sensor para detecçãode vazamento.
Os operadores de caldeira devem fazer parte dacapacitação de segurança e saúde, recebendotreinamento para combate ao fogo.
Eletricidade
Toda caldeira deve estar aterrada, e o seumonitoramento deve ser anual.
No caso de a instalação não cumprir tais condiçõesexiste o risco de os operadores de caldeirasofrerem choque elétrico em contatos acidentais.
Qualquer manutenção elétrica ou de instrumentaçãodeve ser feita pelo eletricista ou instrumentista.
Queimadura
O vapor é quente. Portanto, se não isolados as tubulações podem
provocar queimaduras caso exista contatoacidental.
IMPORTANTE!
Dependendo da instalação e da cultura daempresa outros riscos podem estar presentes.
Recomenda-se uma análise de riscos, paraestabelecer quais os riscos ocupacionais: ambientais(físicos, químicos e biológicos), ergonômicos,psicossociais, mecânicos e de acidente existente naoperação da caldeira.
Acidentes
Grandes acidentes industriais
1986 – Chernobyl – 500000 mortos
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RISCOS EM CALDEIRAS - acidentes
Vejamos nos slides a seguir um exemplo de estrago que pode ser causado se a segurança em caldeiras não for implantada e seguida corretamente:
Uma pressão defeituosa fez com que a caldeira viesse a romper.
Foram ouvidas vibrações muito altas antes que a caldeira rompesse.
A explosão resultante danificou recipientes próximos que contém vários tanques inflamáveis. A perda inflamável de Retenção
resultou em fogos adicionais e explosões.
Foi calculado o dano aproximado de US$ 800,000,000. Foram mortos 23 trabalhadores, 79 feridos, e 9 foram desaparecidos, praticamente desintegrados.
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Rio Iguaçú (Paraná) Fonte: Reportagem na Internet Refinaria na África, acidente em caldeira (5 fotos)Fonte: Reportagem na Internet
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Este registro fotográfico é uma amostra do que afalta de um tratamento adequado e umtreinamento completo pode causar.
Muitas vítimas, quatro delas fatais, e um prejuízoem torno de 200 mil dólares, foi o resultado detoda essa tragédia. Isso mostra mais uma vez anecessidade de um acompanhamento técnico bemelaborado.
Foto 1 - Restos da casa de caldeira.
Foto 2- Parte da fornalha arremessada por 100 metros Foto 3- Detalhe do exaustor e da chaminé.
Foto 4- Detalhe do que sobrou do gerador
Foto 5- Cilindro de 8 toneladas arremessado por 40 metros
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Deve-se sempre cumprir as normas no que diz respeito a caldeiras para evitar desastres
como esse!
No mundo
Século XIX: vapor como fonte de energia Acidentes com caldeiras: obra de Deus! Criação da ASME: 1880 Protestos em 1905 (50000 vítimas por ano) Legislação americana: 1908 Código ASME: 1914 National Board Inspection Code: 1919
No Brasil
Primeira versão: 1978 Primeira revisão: 1984 (operadores e definição de
risco grave e iminente) Segunda revisão: 1994 (após acidente em
Refinaria) ABNT NB-55 (inspeção de segurança de caldeiras
estacionárias) NBR 12177 Portaria 16 (2001) Inmetro: SPIE
FISCALIZAÇÃO DO MINISTÉRO DO TRABALHO E EMPREGO
Documentação
Toda caldeira deve possuir no estabelecimento onde esta instalada:1. Prontuário de caldeira;2. Registro de segurança3. Projeto de instalação;4. Projetos de alteração;5. Relatórios de inspeção.
Prontuário de caldeira
código de projeto; especificação dos matérias procedimentos utilizados na fabricação, montagem ,
inspeção final e determinação da PMTA; conjunto de desenhos e demais dados necessários para o
monitoramento da vida útil da caldeira; características funcionais; dados dos dispositivos de segurança; categoria da caldeira (A , B OU C );
O prontuário deve ser mantido atualizado.
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Registro de Segurança
Deve ser constituído de livro próprio com paginas numeradas ou outro sistema equivalente onde serão registradas: Todas as ocorrências importantes capazes de influir nas
condições de segurança da caldeira; Ocorrências de inspeção de segurança periódica e
extraordinária, devendo constar o nome legível e assinatura do profissional habilitado.
Nas anotações no livro deve constar a assinatura do operador e do supervisor.
Projeto de Instalação
A autoria do Projeto de instalação de caldeiras avapor é de responsabilidade do profissionalhabilitado e deve obedecer aos aspectos desegurança, saúde e meio ambiente previstos nasnormas regulamentadoras.
Projetos de alteração
Todos os reparos ou alterações em caldeiras devem respeitar o respectivo código do projeto de construção e as prescrições do fabricante no que se reder a: Materiais; Procedimentos de execução; Procedimentos de controle de qualidade Qualificação e certificação de pessoal
Reparo: qualquer intervenção que vise corrigir não conformidades com relação ao projeto original.
Alteração: qualquer intervenção projetos de alteração que resulte em alterações no projeto original.
Relatórios de inspeção
Os relatórios de inspeção de caldeiras devematender as normas da ABNT: NBR nº 12.177-1 (Flamotubular) NBR nº 12.177-2 (Aquatubular) NBR nº 13.203 (Elétrica).
CHECK LIST DE SEGURANÇA EM CALDEIRAS
Item Descriminação sim não
1 A empresa possui prontuário de caldeira?
2 O prontuário da caldeira está atualizado?
3 As inspeções de caldeira estão sendo realizadas nos prazos determinados?
4As válvulas de segurança de caldeiras flamotubulares tem sido acionadas em intervalos regulares?
5 A placa de identificação está fixada na caldeira?
6 A placa de identificação está atualizada?
7 O registro de segurança está atualizado?
8 O projeto de instalação da caixa existe?
9 Os projetos de alteração estão sendo elaborados?
10 Os projetos de reparo estão sendo elaborados?
11 Os relatórios de inspeção fazem parte da documentação da caldeira?
12 Os relatórios de inspeção estão atualizados
13 A categoria da caldeira está fixada na caldeira, pode ser vista a 10m de distância?
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Item Descriminação sim não
14A válvula de segurança está ajustada com pressão de abertura em valor acima da PMTA?
15 O manômetro principal (vapor) da caldeira está em bom estado de conservação?
16 O manômetro principal (vapor) da caldeira foi calibrado recentemente?
17Os outros manômetros da caldeira estão em bom estado de conservação e calibrados?
18Se a caldeira utilizar combustível sólido existe injetor ou outro meio de alimentação de água para as emergências?
19Em caldeira de recuperação de álcalis existe um sistema de drenagem rápida da água?
20 O controle de nível de água está em boas condições?
21 O controle do nível de água tem alarme para o nível alto e nível baixo?
22Em caldeiras flamotubulares está funcionando o alarme (sonoro e visual) de baixo nível d´ água?
23Em caldeiras flamotubulares é feito o teste periódico do automatismo no dreno da coluna de nível? O alarme é sonoro ou visual
24 A prova da fotocélula é feita com regularidade?
25As descargas de fundo tem sido feitas de acordo com o recomendado pelo laboratório ou fornecedor dos produtos químicos?
Para Refletir
“O TRABALHO
deve ser para o HOMEM
um MEIO DE VIDA
e não de MORTE !”
Art. XXIII 1- “... tem direito ao trabalho,..., a condições justas e
favoráveis de trabalho”
Art. III - “Todo homem tem direito à vida, à liberdade e
à segurança pessoal”
Declaração dos Direitos Humanos
RESPONSABILIDADESCódigo Penal Brasileiro
Art. 132: “Expor a vida ou a saúde de outrem a perigo direto e iminente”;
Art. 159: “Aquele que por ação ou omissão voluntária, negligência ou imprudência , violar direitos ou causar prejuízos à outrem, fica obrigado a reparar o dano”.