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  • 09/09/2012 1Agosto/2012

  • Caldeiras

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    Caldeiras

  • 1698 - O ingls Thomas Savery patenteou um sistema de bombeamento de guautilizando vapor como fora motriz.

    1711 Newcomen desenvolveu outro equipamento com a mesma finalidade.Sua caldeira era apenas um reservatrio esfrico, com aquecimento direto nofundo, tambm conhecida como caldeira de Haycock.

    1769 - James Watt modificou o projeto, alterando o formato , desenhando a

    CALDEIRASCALDEIRAS HistricoHistrico

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    1769 - James Watt modificou o projeto, alterando o formato , desenhando acaldeira Vago, a precursora das caldeiras utilizadas em locomotivas a vapor.

    1856 - Stephen Wilcox, projetou um gerador de vapor com tubos inclinados, e daassociao com George Babcock tais caldeiras passaram a ser produzidas, comgrande sucesso comercial.

    1880 - Alan Stirling desenvolveu uma caldeira de tubos curvados, cuja concepobsica ainda hoje utilizada nas grandes caldeiras de tubos de gua.

  • DefinioDefinio segundosegundo osos conceitoconceito tcnicostcnicos::

    Caldeira todo e qualquer recipiente metlico cuja funo , entremuitas, a produo de vapor atravs do aquecimento da gua. Ascaldeiras produzem vapor para alimentar mquinas trmicas, sistemase instalaes, e outras aplicaes do calor utilizando-se o vapor.

    CALDEIRASCALDEIRAS ConceitoConceito FundamentalFundamental

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    e instalaes, e outras aplicaes do calor utilizando-se o vapor.

    DefinioDefinio segundosegundo aa NRNR--1313::

    Caldeiras a vapor so equipamentos destinados a produzir eacumular vapor sob presso superior atmosfrica, utilizandoqualquer fonte de energia, excetuando-se os refervedores eequipamentos similares utilizados em unidades de processo.

  • Um vapor uma substncia na fase de gs uma temperatura inferior suatemperatura crtica. Isto significa que o vapor pode ser condensado para um lquidoou para um slido pelo aumento de sua presso, sem ser necessrio reduzir atemperatura.Dentro dos Limites do conhecimento moderno, o vapor o veculo de transfernciade calor mais econmico e conveniente, tanto para a produo de energia quantopara a transferncia de calor.

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    Em uma caldeira, a presso aumenta a medida que o vapor vai se formando e sendoacumulado, sendo limitado pelas condies de projeto.

    Trs conceitos calorficos so aplicados, sendo:

    Calor sensvel;

    Calor latente;

    Entalpia total.

  • Calor Sensvel (hs)

    A Adio de Entalpia do Lquido (tambm chamado de calor sensvel) aquantidade de calorias necessrias para elevar 1 kg de gua de 0 C at asua temperatura de ebulio.

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    Calor Latente (hlat)

    A Adio de Entalpia de Vaporizao (tambm chamado de calor latente) a quantidade de calorias necessrias para converter 1 kg de gua lquidaem vapor seco mesma temperatura e presso (o calor latente decrescecom o aumento da presso absoluta do vapor).

  • Entalpia Total (hTOT)

    Chama-se Entalpia Total do Vapor de gua, saturado, a relao de somado calor sensvel e do calor latente:

    hTOT = hs + hlat

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    hTOT = hs + hlat

    Quando no se consegue o vapor seco, tm-se:

    hTOT = hs+ x.hlat

    onde x o ttulo (variando de 0,0 a 1,0).

  • Existem inmeros tipos de caldeiras a vapor, sendo que muitos delas sode aplicaes restritas (pesquisa e desenvolvimento, ou modelos parafundamentao de pesquisa). Na indstria porm, como um todo,destacam-se 5 (cinco) grupos de caldeiras, e das quais se faro nossoestudo. So elas:

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    Caldeiras Flamotubulares;

    Caldeiras Aquatubulares (ou Aquotubulares);

    Caldeiras Mistas;

    Caldeiras Eltricas;

    Caldeiras de Recuperao.

  • Nas caldeiras flamotubulares, os gasesquentes passam por dentro de tubos, aoredor dos quais est a gua a seraquecida e evaporada. Os tubos somontados maneira dos feixes depermutadores de calor, com um ou maispassos dos gases quentes atravs do

    CALDEIRASCALDEIRAS FLAMOTUBULARESFLAMOTUBULARES

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    passos dos gases quentes atravs domesmo. As caldeiras flamotubulares soempregadas apenas para pequenascapacidades e quando se quer apenasvapor saturado de baixa presso.

    H 2 (dois) tipos de caldeirasflamotubulares verticais e horizontais.Os tipos mais comumente encontradosnas indstrias so as horizontais.

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    Caldeira do tipo Caldeira do tipo

    FlamotubuarFlamotubuar VerticalVertical

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    Caldeira do tipo Caldeira do tipo

    FlamotubuarFlamotubuar VerticalVertical

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    Caldeira do tipo Caldeira do tipo

    FlamotubuarFlamotubuar Horizontal (em corte) Horizontal (em corte)

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    Caldeira do tipo Caldeira do tipo

    FlamotubuarFlamotubuar Horizontal (em corte) Horizontal (em corte)

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    Caldeira do tipo Caldeira do tipo

    FlamotubuarFlamotubuar Horizontal Horizontal GNGN

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    Compartimento de Queima de uma Caldeira Compartimento de Queima de uma Caldeira

    FlamotubuarFlamotubuar HorizontalHorizontal

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  • As caldeiras flamotubulares geram somente vapor saturado, uma vez que este saide um vaso com gua lquida, at pelo menos a sua metade, sem receber qualqueraquecimento posterior. As presses no so elevadas (da ordem de at 25,00kgf/cm) e esto limitadas pela espessura da parede externa (chapa cilndrica) docostado, pois quanto maior a espessura, mais elevada ser a presso.

    Por serem de operao mais simples, lideram as estatsticas de acidentes. Dessa

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    Por serem de operao mais simples, lideram as estatsticas de acidentes. Dessaforma, as principais caractersticas deste tipo de caldeira podem ser resumidasconforme segue:

    1. A transferncia de calor ocorre em toda a rea circunferencial dos tubos.

    2. Verticais ou horizontais.

    3. Fornalha cilndrica lisa ou corrugada.

  • 4. Nmero de passes de gases (1, 2, 3 ou 4).

    5. Traseira seca ou molhada.

    6. Geram somente vapor saturado, pois no tem aquecimento posterior

    (superaquecedor).

    7. Capacidade de gerao de vapor e presso limitadas.

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    8. At aprox. 20 ton/h de vapor possuem menor custo de gerao em relao

    s caldeiras aquotubulares.

    9. Melhor eficincia de transferncia de calor por rea de troca trmica.

    10. Utilizam o vapor geralmente para aquecimento (maior aproveitamento do

    calor latente em relao ao calor sensvel)

    11. Operao mais simples.

  • As caldeiras do tipo aquatubulares (ouaquotubulares), como o prprio nomeindica, tem circulao de gua pordentro dos tubos e os gases quentesenvolvendo-os.

    CALDEIRASCALDEIRAS AQUOTUBULARESAQUOTUBULARES

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    Estas caldeiras so usadas parainstalaes de maior porte e naobteno de vapor superaquecido.

    Normalmente encontradas em usinastermoeltricas, siderrgicas, refinarias,e ou em plantas industriais comnecessidade de gerao de grandevolume de vapor.

  • CALDEIRASCALDEIRAS AQUOTUBULARESAQUOTUBULARES

    09/09/2012 21InfogramaInfograma do funcionamento da combusto de do funcionamento da combusto de

    uma Caldeira do tipo Aquotubularuma Caldeira do tipo Aquotubular

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    Caldeira Caldeira do tipo do tipo AquotubularAquotubular

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    Caldeira Caldeira do tipo do tipo AquotubularAquotubular

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    Caldeira Caldeira do tipo do tipo AquotubularAquotubular

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    Caldeira Caldeira do tipo do tipo AquotubularAquotubular

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    Cmara de uma Caldeira Cmara de uma Caldeira do do tipo Aquotubulartipo Aquotubular

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    Caldeira Caldeira do do tipotipo

    AquotubularAquotubular

  • As principais caractersticas deste tipo de caldeira podem ser resumidas conforme segue:

    1. Formada por tubos de troca trmica e tubules de vapor e lama.

    2. A gerao de vapor se processa nos tubos da parede dgua;

    3. Projetadas para operar em mdias e altas presses;

    4. Possuem maior capacidade de gerao de vapor;

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    4. Possuem maior capacidade de gerao de vapor;

    5. Projeto trmico mais elaborado;

    6. Trabalham com vapor saturado ou superaquecido;

    7. Utilizam vapor tanto para aquecimento quanto para gerao de trabalho mecnico;

    8. Circulao de gua;

    8.1. Circulao natural (diferena de densidade da gua);

    8.2. Circulao forada (pequenas diferenas de densidade entre gua e vapor inviabilizam a circulao).

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    Caldeira Caldeira do tipo do tipo

    AquotubularAquotubular

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