11 aula caldeiras

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CALDEIRAS

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Page 1: 11 aula caldeiras

CALDEIRAS

Page 2: 11 aula caldeiras

CalorPara compreendermos o que é calor, vamos imaginar a seguinte situação:Em um recipiente contendo água na temperatura de 30ºC, foi introduzido um pedaço de aço a 120ºC. Com o passar do tempo, podemos perceber que o aço vai esfriando e a água vai se aquecendo até que ambos passam a ter mesma temperatura. Nessa situação, dizemos que os dois estão emequilíbrio térmico. O fato da água ter aumentadotemperatura significa que suas partículas aumentar

a suaasuaagitação térmica. Mas quem forneceu esta

Certamente podemos concluir que o aço, aose

energia? resfriar,forneceu energia para a água. Portanto, houve uma passagem

de energia do aço para a água. Esta energia, em trânsito é chamada de calor.

Page 3: 11 aula caldeiras

Caloria

No slide anterior, tratamos da medição de temperaturas

e dos efeitos provocados sobre os corpos por um

aumento de temperatura. Neste, estudaremos as trocas

de calor entre os corpos, de modo que devemos medir

quantidades de calor. Para tanto, o primeiro passo será

definir uma unidade. Como unidade de quantidade de

calor, usaremos a caloria. Podemos entender uma caloria

como sendo

a quantidade de calor necessária para que um grama

de água pura, sob pressão normal, tenha sua

temperatura elevada de 14,5ºC para 15,5ºC.

Page 4: 11 aula caldeiras

Definição de Caloria

A água recebeu umacaloria de calor.

14,5º C 15,5º C

Page 5: 11 aula caldeiras

Unidade de Calor

A unidade de calor, no Sistema internacional

de Unidades, é o Joule; admite-se, entretanto, o uso

decalorias, que corresponde a 1/860 do watt-hora.

1 cal corresponde a 4,18J.

Page 6: 11 aula caldeiras

Estado Físico

distinguem-se da seguinte forma:•Os sólidos têm forma própria, volume bem definido e suas moléculas têm pouca liberdade, pois as forças de coesão entre elas são muito intensas.•Os líquidos não têm forma própria, mas têm volume definido. Suas moléculas possuem liberdade maior do que nos sólidos, pois as forças de coesão, são menores.•Os gases ou vapores não possuem nem forma nem volume definidos. Devido a fracas forças de coesão suas moléculas têm grande liberdade.Quando alteramos as condições físicas de pressão e temperatura, podemos alterar o estado de agregação da matéria. Por ora, trataremos da mudança de fase sob pressão constante, variando somente a temperatura.

A matéria pode apresentar-se

em três fases ou estados de

agregação molecular: sólido, líquido e vapor. Estes estados

Page 7: 11 aula caldeiras

Turbinas das moendas

Turbo gerador de energia elétrica

Turbo bombas para recalque de

água Ventiladores / exaustores

Aquecimento da matéria prima para a fabricaçãode açúcar e álcool

CaldeiraÉ constituído de vasos fechados submetidos à pressão e contendo água que se transforma, em vapor. Sua finalidade gerar vapor para acionamento de;

Page 8: 11 aula caldeiras

Caldeira

Page 9: 11 aula caldeiras

Caldeira

O ar é formado basicamente dos componentes

Oxigênio (O) e Nitrogênio (N) que ficam agrupados em

pares.

Princípios da Combustão

Page 10: 11 aula caldeiras

Caldeira

Sólido;

Líquido;

Gasoso

Os combustíveis são classificados em :

Bagaço de cana

Lenha

Carvão

Principais Combustíveis

Álcool

Óleo

Gás

Page 11: 11 aula caldeiras

Caldeira

Fatores que influenciam a combustão

O tamanho das partículas do combustível.(quanto menor mais facilmente se combinam com o

ar.).

A umidade do combustível.

Quantidade de ar.

Quantidade de combustível.

Temperatura do ar.

Relação de distribuição entre ar/combustível

Page 12: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

É o elemento de ligação dos tubospara possibilitar a

circulação de água na caldeira, tem por função de

acumular lama formada pela reação dos produtos químicos

com a água da caldeira.

Tubulão de água (inferior) EQUIPAMENTO

S

Page 13: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

Tubulão de água (inferior)

EQUIPAMENTOS

Tubulão de água externo

Page 14: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

Tubulão de água (inferior) EQUIPAMENTO

S

Tubulão de vapor interno

Page 15: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento Tubulão de vapor

EQUIPAMENTOS

É um corpo cilíndrico contendo em seu interior água e vapor

formado pela troca térmica entre os gases da combustão e a

água em circulação na caldeira.

Estes tubos contem conexões para visores de nível, válvulas,

de segurança, vents, instrumentos de indicação e

controle, além de tubos de ligação com superaquecedor de

vapor.

A principal função:

É a separação da água do vapor.

Page 16: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento Tubulão de vapor

EQUIPAMENTOS

Tubulão de vapor externo

Page 17: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento Tubulão de vapor

EQUIPAMENTOS

Tubulão de água interno

Page 18: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

É distribuída no tubulão

através de furos dispostos em

toda a extensão do tubulão.

Tubos de alimentação de água

EQUIPAMENTOS

geralmentesão

em

45º

para baixo e

Este

tubos

posicionados

direcionados

naparte

traseira do

costado do tubulação.

Page 19: 11 aula caldeiras

Caldeira EquipamentoTubos de purga contínua

EQUIPAMENTOS

Localiza-se abaixo do nível

de água aproximadamente,

com furos em toda

a extensão.

É deste tubo que se faz coleta deágua para análisefosfatos,dispersantes,

desólidos, pH,

sulfito,

alcalinidade, sílica,a qual é feito oda águada

controle químicocaldeira.

Page 20: 11 aula caldeiras

Caldeira EquipamentoÉ constituído de chapas, colocadosno costado frontal do tubulão devapor, formandouma receber ovapor

câmara dos

para tubos

geradores.

Defletor EQUIPAMENTOS

Page 21: 11 aula caldeiras

Consiste em chicanas e filtros

que destinam-se a reter água do

vapor, de maneira que esse entre

“seco” no superaquecedor.

Caldeira Equipamento

Separadores de vaporEQUIPAMENTOS

Page 22: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

São tubosfeixe tubularconduzem a água

traseiros doque

dotubulão de vapor para otubulão chamadas

dede

água, tubos

descendentes.

Tubos de circulação EQUIPAMENTO

S

Page 23: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

Tubos GeradoresEQUIPAMENTOS

São tubos dianteiros do feixe tubular ascendentes

e descendentes, que conduzem a mistura água e

vapor saturado para o tubulão de vapor.

Estes tubos são que recebem maior quantidade de

calor da fornalha e a caldeira propriamente dita.

Page 24: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

Tubos da fornalha (parede de água)

EQUIPAMENTOS

parede frontal,

traseira e

lateral.

Esses tubos estão divididos em:

O resfriamento da fornalha é feito através do fluxo

de água que circula pelos tubos que formam as

paredes, onde são eliminados pela coleta inferior e

descarregam o vapor gerado no coletor superior que

está interligado com o balão de vapor.

Page 25: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

Aletados ou membranados

TangentesEspaçados

Tubos da fornalha (parede de água) EQUIPAMENTO

S

Ostubos

dafornalha serclassificados

podemem:

Page 26: 11 aula caldeiras

Caldeira EquipamentoVálvula de Segurança

EQUIPAMENTOS

É um dispositivo que deve atenderde forma confiável e precisa como;

Abrir a uma pressão pré-determinada

Descarregar o volume previsto no dimensionamento e na sobre pressão permitida.

Fechar dentro do diferencial de alivio permitido, com a vedação inicial.

Page 27: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento Válvula de Controle

EQUIPAMENTOS

Seu funcionamento é

automático e

comandado por

instrumentos.

Page 28: 11 aula caldeiras

Caldeira EquipamentoExaustores

EQUIPAMENTOS

O exaus

tor tem por

finalidade

retirar os

gases

formados pela

combustão, possui

entrada de gás com

Dampers (registros)

comandados por

atuadores pneumáticos.

Page 29: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento

combustão, atravéstérmica entre o gás

datroca passando

Pré-aquecedores de ar

EQUIPAMENTOS

por dentro dos tubos e o ar por fora.

Localiza-se na saída de gases da caldeira logo após o feixe tubular.

Destina-se a fazer oaquecimento do ar de

Page 30: 11 aula caldeiras

Caldeira EquipamentoIndicadores de nível

EQUIPAMENTOS

Sua finalidade permitir ao operador

verificar o nível de água no tubulão

de vapor, fator este indispensável

na SEGURANÇA de operação da

caldeira.

Page 31: 11 aula caldeiras

Caldeira EquipamentoIndicadores de nível

EQUIPAMENTOS

AULA 11 – CALDEIRAS

Page 32: 11 aula caldeiras

Caldeira EquipamentoChaminé

EQUIPAMENTOS

Tem por objetivo conduzir

para atmosfera os gases

formados na combustão. Quando a

tiragem não éefetuada

portanto

por exaustores,

sendo do

tipo natural,

são as

chaminés que mantém a depressão nesta

grande

na fornalha, portanto

condição eles são de

diâmetro e altura elevada.

Page 33: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento Economizador

EQUIPAMENTOS

Equipamento que efetua-se o aquecimento da água

de alimentação da caldeira aproveitando parte

do valor dos gases resultantes da combustão

que pode ser instalado antes ou após o pré-

aquecedor

da temperatura na água há

redução significativa de consumo de

combustível produzindo a mesma quantidade de

vapor.

de ar.objetivo

com aelevação

Page 34: 11 aula caldeiras

Caldeira EquipamentoInvólucro

EQUIPAMENTOS

São as paredes que envolvem toda a caldeira,

podendo ser constituídos de tijolos refratários

internamente e tijolos comuns externamente, ou ainda

placas refratarias, chapas expandida, lã isolante e chapa

lisa, ou também lã de rocha e chapas de alumínio.

Page 35: 11 aula caldeiras

Caldeira Equipamento Invólucro

EQUIPAMENTOS

Page 36: 11 aula caldeiras

Caldeira

Page 37: 11 aula caldeiras

Caldeira

Page 38: 11 aula caldeiras

Caldeira

Page 39: 11 aula caldeiras

Caldeira

Page 40: 11 aula caldeiras

Caldeira

Page 41: 11 aula caldeiras

Tipos de transformação de Fases

Fusão: passagem de sólido para líquido;

Solidificação: passagem de líquido para sólido;

Vaporização: passagem de líquido para vapor;

Condensação: passagem de vapor para líquido;

Sublimação: passagem de sólido para vapor ou vapor

para sólido, processo também conhecido como cristalização.

Page 42: 11 aula caldeiras

Mudança de Fases

Page 43: 11 aula caldeiras

Termômetros

O aquecimento faz com que a espiral bimetálica curve-

se, movendo o ponteiro e, desta forma, indicando o valor

da temperatura.

São utilizados devido à facilidade e rapidez de leitura, em

situações de monitoramento de temperatura (como

por exemplo em caldeiras).

Page 44: 11 aula caldeiras

Termometros de Caldeiras

Aço

Latão

Page 45: 11 aula caldeiras

Termopar

Baseados na medida da voltagem existente nas junções

de fios metálicos ou ligas de naturezas diferentes, a qual

depende das temperaturas das junções. Devido à grande

sensibilidade e às condições de uso muito práticas

são os termômetros mais utilizados para registro

contínuo e controle de temperatura.

Page 46: 11 aula caldeiras

Definição de CaldeiraA NR-13, redação aprovada pela portaria 23 de 26/04/95, define caldeira a vapor como todo equipamento destinado a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia.

Quanto à pressão de operação, podem ser classificadas como:– caldeiras de baixa pressão 6 a 16 kgf/cm2

– caldeiras de média pressão 22 a 39 kgf/cm2

– caldeiras de alta pressão 60 kgf/cm2 acima

Quando a energia utilizada na produção de vapor é retirada de uma fonte como escape de motores ou gases residuais de processo, a caldeira é dita caldeira de recuperação.

Page 47: 11 aula caldeiras

Caldeiras de recuperaçãoQuando a energia utilizada na produção de vapor é retirada de uma

fonte como escape de motores ou gases residuais de processo, a

caldeira é dita caldeira de recuperação

Para efeito da NR-13, as caldeiras são classificadas em categorias:

- A pressão de operação igual ou

superior a 1960 kPa (19,98 kgf/cm2)

588 kgf/cm2 (5,99- C pressão de operação

igual ou inferior a kgf/cm2) e

volume igual ou inferior a 100 litros.- B todas as outras não enquadradas nas categorias

anteriores

Page 48: 11 aula caldeiras

Caldeiras de recuperação

Page 49: 11 aula caldeiras

Classificação quanto à montagemAs caldeiras também podem ser classificadas quanto ao seu grau de pré-fabricação. Por este critério, as caldeiras são agrupadas em:– caldeiras compactas;– caldeiras montadas parcialmente no local;– caldeiras montadas totalmente no local.Considera-se uma caldeira como compacta quando a mesmaé embarcada pelo fornecedor completamente montadacom: queimadores, ventiladores, controles e acessórios. Estas caldeiras são mais baratas, mais fáceis de instalar e têm menor prazo de entrega. A grande restrição prende-se a problemas de transporte, quando se necessitam de caldeiras de maior porte ou de pressões mais elevadas. Assim, caldeiras de capacidades acima de 250 t/h são totalmente montadas no local, caldeiras na faixa de 100 a 250 t/h são, geralmente, montadas no local, embora tenham parte de seus componentes montados na fábrica, já as caldeiras até 100 t/h são, em geral, compactas.

Page 50: 11 aula caldeiras

Classificação quanto à concepção

As caldeiras podem ser agrupadas em:

– Flamotubulares

– Aquotubulares

Page 51: 11 aula caldeiras

Caldeiras Flamotubulares

Caldeiras Flamotubulares – Estas caldeiras caracterizam-se

pela passagem dos gases quentes por dentro de tubos,

geralmente em três passes antes de saírem para a chaminé.

Todo este conjunto de tubos, por onde passam os

gases está imerso na água a ser vaporizada. São

empregadas para baixas pressões (até 10 kg/cm2), baixas

capacidades (até 15 t/h) São os equipamentos mais

baratos, compactos e que requerem menos cuidados de

operação e manutenção.

Page 52: 11 aula caldeiras

Caldeiras Flamotubulares

Parede D’Água

Page 53: 11 aula caldeiras

Caldeiras Flamotubulares

Tipo A

Tipo D

Tipo O

Page 54: 11 aula caldeiras

Queimadores

Page 55: 11 aula caldeiras

Queimadores

Page 56: 11 aula caldeiras

Caldeiras Flamotubulares

Page 57: 11 aula caldeiras

Caldeiras Flamotubulares

Page 58: 11 aula caldeiras

Caldeiras FlamotubularesAs principais vantagens deste tipo de caldeiras em relação as

aquotubulares são:

•Tamanho compacto permitindo seu fácil transporte desde

a fábrica até o local de uso e futuras relocalizações.

• Melhor eficiência na troca de calor por área de troca térmica.

•Maior flexibilidade para variações bruscas de consumo

de vapor.

•Operação simples com reduzido número de instrumentos

de supervisão e de controle.

•Baixo custo de manutenção, as quais se limitam a etapas de

limpeza e troca de tubos.

Page 59: 11 aula caldeiras

Caldeiras AquotubularesCaldeiras Aquotubulares – Estas caldeiras caracterizam-sepela combustão em uma câmara denominada fornalha, enquanto a água a ser vaporizada circula no interior de tubos que cobrem as paredes da fornalha.

Nos modernos projetos industriais, são usados, quase completamente, caldeiras tipo tubo de água, dando ensejo, a que se produzam grandes quantidades de vapor e elevadas pressões e temperaturas.

A produção de vapor, nestes tipos de caldeiras atinge até 750 toneladas vapor/hora com pressões que já ultrapassam 200 kg/cm2.

Page 60: 11 aula caldeiras

Esquema de Caldeira Aquatubular

Page 61: 11 aula caldeiras

Esquema de Caldeira Aquatubular

UNIPETRO - OPERADOR DE PROCESSOS PETROQUÍMICOS

Page 62: 11 aula caldeiras

Caldeiras Aquotubulares - ComponentesAs caldeiras aquotubulares têm como característica principal a formação do vapor no interior dos tubos, por onde também circula a água. Os principais elementos que compõem o corpo de uma caldeira aquotubular à combustão típica são:– tubulão superior;– tubos de circulação ascendente (“risers”);– tubos de circulação descendente (downcomers”);– tubulão inferior;– fornalha (onde ocorre a queima dos combustíveis).

Podem existir também:– superaquecedor;– pré-aquecedor de ar;– economizador;– bomba de circulação forçada

Page 63: 11 aula caldeiras

Componentes

Os cinco primeiros elementos são fundamentais para o

funcionamento de qualquer caldeira

aquotubular, gerando somente vapor saturado, no

entanto são raros os casos de equipamentos contando

apenas com eles.

Normalmente, devido ao porte, utilização do

vapor economicidade do sistema, vários dos outros

itens citados estão presentes.

Page 64: 11 aula caldeiras

Caldeira Aquotubular – Funções dos ComponentesAs funções destes componentes são as seguintes:

o vaporTubulão superior – separar, coletar,

acumular d´água gerado e receber a água de

alimentação;

Tubos ascendentes – gerar e conduzir o vapor ao

tubulão superior;

Tubos descendentes – conduzir a água líquida ao

tubulão inferior;

Page 65: 11 aula caldeiras

Caldeira Aquotubular – Funções dos ComponentesTubulão inferior – acumular água líquida e coletar depósitos, de

onde podem ser drenados;

Fornalha – gerar e fornecer a energia necessária ao processo de

vaporização de água e superaquecimento do vapor;

Superaquecedor – elevar a temperatura do vapor, secando-o;

Pré-aquecedor de ar – aquecer o ar da combustão,

normalmente, aproveitando o calor dos gases da

combustão, por economicidade;

Page 66: 11 aula caldeiras

Caldeira Aquotubular – Funções dos Componentes

Economizador – aquecer a água de

alimentação da caldeira, também utilizando os gases de

combustão;

Bomba de circulação forçada – manter a circulação de

água e vapor no interior dos tubos da caldeira,

conforme a

configuração

pressão da caldeira eprojeto da

das tubulações funçõesdestes

componentes são as seguintes:

Page 67: 11 aula caldeiras

CombustívelO termo “combustível” está, atualmente, ligado diretamente à idéia de fonte de energia calorífica. Desta forma, o termo dificilmente se dissocia de outras formas de energia, que também podem fornecer calor.

Fala-se, por exemplo, em combustível nuclear, quando se faz referência a substâncias que por meio da fissão nuclear, produzem calor.

Mas, no sentido exato do termo, combustível é a substância susceptível que, ao se combinar quimicamente com outra, gera uma reação exotérmica, isto é, uma reação que desprende calor.

Page 68: 11 aula caldeiras

Combustíveis – Classificação Naturais

a) Sólidos

– carvão mineral (turfa, hulha)– madeira (nó de pinho, lenha)– xisto (betuminoso)– resíduos industriais (bagaço de cana,casca de cereais).

b) Líquidos– petróleo

c) Gasosos– gás natural.

Page 69: 11 aula caldeiras

Combustíveis – Classificação - Artificiaisa) Sólidos– carvão vegetal– coque de petróleob) Líquidos–álcool–derivados de petróleo (exemplos: gasolina, querosene, óleos)– óleo de xistoc) Gasosos– GLP– gás CO– gás de gasogênio– gás de alto forno– gás natural.

Page 70: 11 aula caldeiras

Poder CaloríficoDa mesma forma que os

combustíveislíquidos, os

Podercombustíveis gasosos também

apresentam Calorífico expressos em kcal/kg e

kcal/m3.

O Poder Calorífico de um gás é maior se esse gás conter

mais átomos de carbono (C) e hidrogênio (H). Assim, o

gás natural, basicamente metano (CH4) tem menor poder

constituído de propano (C3H8) ecalorífico do que GLP,

butano (C4H10).

Page 71: 11 aula caldeiras

Queimadores

São dispositivos destinados a preparar o combustível para a queima, fornecendo-o à fornalha dividido e em íntima mistura com o ar. O maçarico é o elemento que se destina a receber o óleo, e atomizá-lo para o interior da fornalha. Há diversos tipos, dos quais, normalmente, são usados, em caldeiras de refinarias:

–maçaricos para óleo combustível (leves e pesados) e óleo diesel;

–maçaricos para gás combustível (gás natural e gás de refinaria).

Page 72: 11 aula caldeiras

Atomização do Combustível

Como a queima de óleo combustível ou diesel processa-se na

fase gasosa, há necessidade que o mesmo seja

atomizado, que é a divisão do combustível em gotículas

finas (10 - 50 mícrons), facilitando, assim, a sua vaporização

com o calor da chama e o contato com o ar de

combustão. Quanto mais pesado for o combustível, tanto

menores deverão ser as gotículas para manter a eficiência

do queimador.

A pulverização é conseguida com o auxílio de um agente

pulverizante, que pode ser ar comprimido, vapor d’água ou

mecanismos de pulverização mecânica.

Page 73: 11 aula caldeiras

Atomização do Combustível – Como Funciona

Este processo consiste na passagem do vapor através de um

orifício

consigo

de redução para uma câmarademistura, arrastando

o óleo combustível em pequenas gotículas,saindo

atomizado pelo bico atomizador.

Conforme mostra a Figura a seguir, o vapor circula entre os

tubos concêntricos, e é conduzido ao bico de pulverização

por finas canaletas.

Os vários modelos deste tipo de maçarico derivam da maneira

como se encontram no bico pulverizador o óleo e o vapor.

Constituem um tipo já bastante antigo e são muito usados em

caldeiras.

Page 74: 11 aula caldeiras

Atomização do Combustível – Como Funciona

O Óleo é misturado com o ar e atomizado.

Page 75: 11 aula caldeiras

Atomização do Combustível – Como Funciona

Page 76: 11 aula caldeiras

Deterioração em CaldeirasOs principais agentes responsáveis pela corrosão em equipamentos,operando em temperatura elevadas, como é o caso dos fornose caldeiras, são:

– oxidação;

– condensação de ácidos;

– cinzas fundidas.

Outras causas de deterioração incluem:

– deposição de coque nos tubos;

– desprendimento de refratários;

– empenamento de tubos por fluência;

– corrosão de suportes de tubos;

– oxidação de maçaricos.

Page 77: 11 aula caldeiras

Tratamento de Águas de CaldeirasCaldeiras que operam em altas pressões devem ser alimentadas

com água destilada por evaporadores ou água desmineralizada.

A desmineralização consiste na remoção dos sais presentes na

água.

Esta remoção pode ser feita por resinas de troca iônica

e/ou membranas de osmose reversa. A água de alimentação de

caldeira, independentemente do tipo e extensão do tratamento,

pode conter contaminantes que eventualmente sejam causa

de depósitos, corrosão e arraste.

Os depósitos reduzem diretamente a transferência de

calor, causando um maior consumo de combustível, altas

temperaturas no metal (tubos da caldeira) e possíveis danos.

Page 78: 11 aula caldeiras

Remoção de Gases DissolvidosA presença de gases dissolvidos na água, como O2, CO2, H2S, etc., é

a principal causa de corrosão em caldeiras, independente da

pressão de operação (baixa, média ou alta).

Purga das Caldeiras Durante a geração de vapor, a caldeira

vai acumulando e concentrando os sólidos dissolvidos que

ingressam com a água de alimentação, somados com os

produtos químicos que são injetados diretamente no tubulão

inferior da caldeira.

Para isso, as caldeiras, principalmente as de média e alta

pressão, são dotadas de sistemas de “purga” (descargas de água).

Page 79: 11 aula caldeiras

Tratamento de Águas de Caldeiras - DurezaPor ser o principal agente formador de depósitos, a dureza deverá

ser mantida o mais baixo possível (praticamente zero). A eliminação

da dureza na água de caldeira é conseguida através da injeção de

fosfato. A dureza de cálcio por exemplo, reage com o fosfato

formando um precipitado, que, ao longo do tempo, deposita-se no

fundo do tubulão inferior, em forma de lama, sendo eliminado por

“purga de fundo”. Independentemente do nível de pressão de

operação, a água de caldeira deverá ser mantida com teor zero de

dureza.

Alcalinidade

Usualmente, considera-se a alcalinidade como causada pela presença de

carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos de cálcio, magnésio e soda

(Ca, Mg, Na).

Page 80: 11 aula caldeiras

Distribuição de VaporO sistema de distribuição de vapor é o conjunto de vias

de transporte de energia que interliga os pontos de

produção e de utilização.

É importante lembrar, aqui, que, nesse sistema,

a tendência é de haver sempre uma dissipação de

parte da energia transportada, de forma irreversível.

Page 81: 11 aula caldeiras

Distribuição de VaporO Como conseqüência desse fato, quando se necessita uma

determinada pressão e/ou temperatura no ponto de utilização,

deve-se prever o que acontecerá durante o transporte

desse vapor desde o ponto de produção.

Por exemplo, considere-se uma caldeira produzindo

vapor saturado a uma pressão de 8 kgf/cm2, o qual será

utilizado a 200 m de distância.

Dificilmente, pode-se dispor de uma pressão maior que 7,5

kgf/cm2 no ponto de consumo, devido às perdas por atrito.

Page 82: 11 aula caldeiras

Redução de PressãoO Dispondo de uma caldeira gerando vapor a uma determinada pressão, conforme o grau de superaquecimento, estará sendo atendida uma necessidade de energia do processo naquela temperatura.

Considera-se, no entanto, uma possível mudança ou expansão da produção, que passe a demandar outro nível de temperatura para seu funcionamento.

Na hipótese desta temperatura ser mais alta que a fornecida pelo gerador de vapor, investimentos em outros gerador ou forma de aquecimento tornam-se inevitáveis.

Mas, na hipótese do nível de temperatura ser menor, o uso de vapor à pressão menor que a gerada é, conseqüentemente, mais econômico.

Page 83: 11 aula caldeiras

Isolamento TérmicoA partir do momento que se lida com um fluido térmico, no caso o

vapor d’água, deve se ter a preocupação com a temperatura

de chegada deste vapor aos usuários, de modo a garantir

uma operação satisfatória e econômica para a indústria como um

todo. Neste contexto, encaixa-se o isolamento térmico de

tubulação e equipamentos.

Page 84: 11 aula caldeiras

erazões

estão

Isolamento TérmicoNão só temperatura como outros

parâmetros ligados ao uso do isolamento, a

saber:

– redução da formação de condensado em linhas e equipamentos,

que pode ser danoso para os mesmos;

de vapor (caldeira) e–conservação de energia, na

geração tubulações;

– proteção pessoal;

– redução da emissão de radiação térmica;

– redução de ruído e vibração.

Page 85: 11 aula caldeiras

Isolamento Térmico

Os materiais mais comumente usados em isolamento térmico nos

sistemas de geração e distribuição de vapor são:

–fibras de lã mineral (mantas);

–silicato de cálcio em tijolos (paredes) ou calhas

(tubulações) rígidos;

– fibra de vidro (mantas e calhas);

– espuma rígida de polímeros orgânicos (forma especiais);

– fibras e tijolos cerâmicos para altas temperaturas (paredes de

fornalha).

Page 86: 11 aula caldeiras

Isolamento TérmicoTodos estes tipos de revestimento têm faixas de

temperatura para aplicação, coincidentes em vários limites, o que faz com que outros fatores, além da condutividade, determinem sua escolha.Para temperaturas até 450 ºC, a fibra de vidro em várias formas e a lã mineral podem ser utilizadas. Nesta faixa encontram-se, normalmente, as tubulações de distribuição de vapor superaquecido até cerca de 100 kgf/cm2.

O silicato de cálcio tem capacidade de isolamento recomendado até cerca de 800 ºC, podem ser utilizado nas mesmas aplicações acima e outras ainda.

A fibra de vidro apresenta um inconveniente muito grande à segurança industrial, porque se trata de material inflamável, comparativamente ao silicato que é material inorgânico e incombustível.

Page 87: 11 aula caldeiras

Ar ComprimidoHoje, o ar comprimido tornou-

seindispensável nosmaisdiferentes processos industriais, pois nenhum outro auxiliar pôde

rentavelmente parasolucionar

ser empregado tão simplese problemas de automação.

O ar comprimido é um dos elementos de vital importância na operação de uma refinaria.

Um Sistema de ar comprimido é composto, basicamente, por compressores de ar, um vaso pulmão de ar de instrumentos, um vaso pulmão de ar de serviço e um secador de ar.

Tendo em vista sua aplicação, Comprimido para Instrumentoe

pode serclassificado em

Ar Ar Comprimidode Serviço.

(de serviço e deTipicamente, a pressão do arcomprimidoinstrumentos) é controlada em 7,0 kgf/cm2.

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Ar Comprimido para Instrumentos

É o ar necessário para utilização na operação da

instrumentação pneumática, comando de válvulas,

posicionadores de campo, etc.

A fim de não prejudicar a ação dos instrumentos, este ar precisa

ser de alta pureza (isento de partículas sólidas, óleo, etc) e

deve ser completamente seco (isento de umidade) Para

isso, a instalação possui certos equipamentos especiais

como: compressores com cilindros não lubrificados, secador

de ar com leito de alumina ou sílica gel e filtros. Toda

tubulação de distribuição é de aço galvanizado

(coletores gerais ou secundários) enquanto as linhas de

controle são de cobre.

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Ar comprimido de serviçoÉ o ar comprimido para uso geral, utilizado no acionamento de ferramentas pneumáticas, na agitação de produtos em tanques, como fluido de arraste em ejetores, ou ainda, na utilização em oficinas de manutenção, etc..

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QUESTIONÁRIO

1) Qual a diferença entre calor e caloria?2) Quais são os estados físicos?3) Do que é constituída uma caldeira?4) Qual a classificação dos combustíveis?5) Quais são os fatores que influenciam na combustão?6) Quais os equipamentos de uma caldeira?7) Qual a utilidade da válvula de segurança?8) Faça o esquema de mudanças de fases?9) O que é um termopar?

10) O que é uma caldeira Flamotubular?11) O que é uma caldeira Aquatubular?12) Quais são as funções dos componentes?13) O que é atomização do combustível?14) Como funciona a distribuição de vapor?15) Para que serve o isolamento térmico?16) Do que é constituído o isolamento térmico?

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FIM