caldeiras industriais- relatorio trab final

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RELATRIO DA VISITA TCNICA A SOCIPE

Belm, 27 de Fevereiro de 2007

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR. CENTRO TECNOLGICO. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA. DISCIPLINA: MQUINAS E SISTEMAS VAPOR (LABORATRIO). PROFESSOR: CANEJO. ASSUNTO: RELATRIO DA VISITA TCNICA A SOCIPE.

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EQUIPE: TRCIO DOS SANTOS CABRAL N0102103201

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SISTEMAS GERADORES DE VAPOR (CALDEIRAS INDUSTRIAIS)

1. CONSIDERAOES GERAIS:Geradores de Vapor: um aparelho trmico que produz vapor a partir do aquecimento de um fluido vaporizante. Na prtica adotam-se alguns nomes, a saber: Caldeiras de Vapor: So os geradores de vapor mais simples, queimam algum tipo de combustvel como fonte geradora de calor. Caldeiras de Recuperao: So aqueles geradores que no utilizam combustveis como fonte geradora de calor, aproveitando o calor residual de processos industriais (gs de escape de motores, gs de alto forno, de turbinas, etc.). Caldeiras de gua Quente: So aqueles em que o fluido no vaporiza, sendo o mesmo aproveitado em fase lquida (calefao, processos qumicos).

Geradores Reatores Nucleares: So aqueles que produzem vapor utilizando como fonte de calor a energia liberada por combustveis nucleares (urnio enriquecido).

- Dentro das Caldeiras de Vapor temos as seguintes classificaes: 1) Quanto posio dos gases quentes e da gua: - Aquatubulares (Aquotubulares) - Flamotubulares (Fogotubulares, Pirotubulares) 2) Quanto posio dos tubos: - Verticais - Horizontais - Inclinados 3) Quanto forma dos tubos: - Retos - Curvos 4) Quanto natureza da aplicao: - Fixas - Portteis - Locomveis (gerao de fora e energia) - Martimas 4

Como se pode observar existe vrias classificaes de caldeiras de vapor, a escolha de um tipo se faz principalmente em funo de: Tipo de servio Tipo de combustvel disponvel Equipamento de combusto Capacidade de produo Presso e temperatura do vapor Outros fatores de carter econmico

Mas, de forma geral, as caldeiras possuem os seguintes elementos que a caracterizam: - Caldeira Flamotubular e seus componentes: 1-Porta de alimentao da Fornalha 21 Cmara de reverso (imersa em gua) 2 -Fornalha 22 Olhal de suspenso 3 -Tampa de limpeza do Tubulo Inferior 23 Tampa de inspeo 4 -Tubulo Inferior 24 Separador de vapor 5 -Parede Tubular 25 Separador e coletor de vapor 6 -Revestimento e Isolamento Trmico 26 Registro de sada principal do vapor 7 -Rodzio para apoio e dilatao 27 Tomada de vapor para os comandos 8 -Purga da Fornalha 28 Vlvulas de segurana 9 -Tubo de circulao de gua 29 Corpo de nvel 10- Tubulo Central 30 Manmetro 11 -Tubos de gases (2 passes) 31 Cmara de gases 12 -Revestimento e Isolamento Trmico 32 Exaustor de gases de tiragem modulada 13 -Estrutura de apoio (fixa) 33 Tampas da Cmara de gases 14- Injetor de gua a vapor 34 Tubo de circulao de vapor 15-Eletro-bomba para alimentao de gua 35 -Duto horizontal de gases 16 -Quadros de comando (automatizao) 36 Chamin 17 -Purga da Caldeira 37 Defletor de gases 18 -Apoio mvel 38 Retentor de fuligens 19 -Tubos de gases (1 passe) 39 Base da Chamin 20 -Tampa de limpeza da cmara de reverso. 40 -Porta de limpeza da chamin

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Figura 01 - Caldeira Flamotubular e seus Componentes.

O vapor produzido em uma caldeira poder ser de dois tipos: Saturado Superaquecido O vapor saturado aquele cuja temperatura est apenas alguns graus acima de seu ponto de condensao e em uma determinada presso. O vapor superaquecido aquele que se encontra em uma temperatura bem superior ao seu ponto de condensao na mesma presso em que foi gerado. O grau de aquecimento ser a diferena entre a temperatura do vapor e a temperatura do seu ponto de condensao. Os combustveis podem ser lquidos (diesel, BPF, querosene, etc), slidos (carvo, madeira, bagao de cana, etc), ou gasosos (GLP, proprano, gs natural, etc). Para este relatrio daremos nfase utilizao da caldeira flamotubular, usada na SOCIPE, alvo de nossa visita tcnica.

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2 - Classificao Normativa NR (Normas de Regulamentao):13.1.5 Toda caldeira deve ter afixado em seu corpo, em local de fcil acesso e bem Visvel. Placa de identificao indelvel com, no mnimo, as seguintes informaes: a) fabricante; b) nmero de ordem dado pelo fabricante da caldeira; c) ano de fabricao; d) presso mxima de trabalho admissvel; e) presso de teste hidrosttico; f) capacidade de produo de vapor; g) rea da superfcie de aquecimento; h) cdigo de projeto e ano de edio. 13.1.9 Para os propsitos desta NR, as caldeiras so classificadas em 3 categorias conforme segue: a) caldeiras da categoria A so aquelas cuja presso de operao igual ou superior a 1960 kPa (19,98 kgf/cm2); b) caldeiras categoria C so aquelas cuja presso de operao igual ou inferior a 588 kPa (5,99 kgf/cm2) e o volume igual ou inferior a 100 litros; c) caldeiras categoria B so todas as caldeiras que no se enquadram nas categorias anteriores. O critrio adotado por esta NR, para classificao de caldeiras, leva em conta a presso de operao e o volume interno da caldeira. Esse conceito, tambm adotado por outras normas internacionais, representa a energia disponvel em uma caldeira. Desta forma quanto maior a energia maiores sero os riscos envolvidos. A capacidade de produo de vapor da caldeira (ton/h, kg/h) no indicativo do risco j que no considera a presso do vapor produzido ou o volume de vapor armazenado. A subdiviso em 3 (trs) categorias distintas facilita a adoo de critrios diferenciados compatveis com o risco apresentado por cada caldeira. O grfico abaixo representa os campos que foram adotados para cada categoria de caldeiras.

Grfico 01 Representao das Categorias das Caldeiras.

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13.1.6 Toda Caldeira deve possuir no estabelecimento onde estiver instalada, a seguinte documentao, devidamente atualizada: a) Pronturio da Caldeira, contendo as seguintes informaes: - cdigo de projeto e ano de edio; - especificao dos materiais; - procedimentos utilizados na fabricao, montagem, inspeo final e determinao da PMTA; - conjunto de desenhos e demais dados necessrios para o monitoramento da vida til da caldeira; - caractersticas funcionais; - dados dos dispositivos de segurana; - ano de fabricao; - categoria da caldeira. b) Registro de Segurana, em conformidade com o item 13.1.7; c) Projeto de Instalao, em conformidade com o item 13.2; d) Projetos de Alterao ou Reparo, em conformidade com os subitens 13.4.2 e 13.4.3; e) Relatrios de Inspeo, em conformidade com os subitens 13.5.11, 13.5.12 e 13.5.13. Caso o estabelecimento onde estiver instalada a caldeira possuir diversas unidades fabris, distantes umas das outras, os documentos devero estar disponveis na unidade onde a caldeira estiver instalada para que possam ser facilmente consultados; Em funo das peculiaridades de cada estabelecimento, no necessrio que toda documentao seja arquivada num mesmo local. recomendvel, porm que todos os documentos que compem o pronturio da caldeira estejam agrupados. O procedimento para determinao da PMTA, dever explicar o roteiro para seu estabelecimento, passo a passo, incluindo tabelas, bacos etc, que por ventura devam ser consultados; Entende-se por vida til da caldeira o perodo de tempo entre a data de fabricao e a data na qual tenha sido considerada inadequada para uso. A documentao deve ser mantida durante toda a vida til do equipamento.

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2. CALDEIRA FLAMOTUBULAR:

Figuras 3 e 4 Fotos da Caldeira Semi Automtica MENARK.

O foco principal da visita foi caldeira semi-automtica flamotubular utilizada na linha principal de vapor. A visita teve inicio com a explicao do professor Canejo sobre a identificao da caldeira, atravs da placa de identificao, que contem dados tcnicos de suma importncia para a operao correta da caldeira, como PMTP (Presso Mxima de Trabalho Permitida), PP (Presso de Prova), PT (Presso de Teste), CPV (Capacidade de Produo de Vapor), CC (Capacidade Calorfica), numero de srie, ano de fabricao e categoria. Outro dado que nos foi passado, foi necessidade da existncia dos parmetros de teste da caldeira, feitos na fabrica, a empresa que fabricou e a que utiliza devem ter uma cpia, devido idade da caldeira (de 1981), ou seja 24 anos, a fabrica no mais existe, a nica copia a da SOCIPE.

Figura 05 Foto da Placa de Identificao da Caldeira Flamotubular.

Ela utiliza como combustvel, resduos de madeira provenientes de serrarias das imediaes da SOCIPE. A principal funo do vapor a higienizao do ambiente de trabalho, (limpeza de equipamentos e outras funes na matana). 9

Figura 06 Combustvel da Caldeira.

Figura 07 Abertura Inferior da Fornalha.

Posio dos domos

Figura 08 Frente da Caldeira e seus Domos.

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Figura 09 Vista das Tubulaes de Calor e Abertura de Alimentao.

3 - Sistema de Tiragem:Esta caldeira utiliza um sistema de tiragem balanceada, devido a alguns fatores; Aumento de rendimento na fornalha; pois com o aumento da insuflao de ar para a fornalha, obtido uma combusto mais homognea, pois sobrava material ainda na grelha para ser queimado, assim se aproveitava quase todo material na fornalha. Segundo, foi o aumento no tempo de vida da grelha, pois sem a ventilao na entrada, a grelha era sujeita a grandes temperaturas de trabalho, diminuindo seu tempo de vida, agora com a refrigerao do ar de entrada, as paradas para manuteno devido a corroso proveniente do calor diminuram.

Figura 10 Ventilador do sistema de Tiragem de Entrada.

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Figuras 11 e 12 Poo de Ventilao e Grelha da Fornalha.

Ventilador

Figura 13 Exausto da Caldeira.

4 - Alimentao de gua: A qualidade da gua para utilizao industrial, depende da finalidade a que se destina. Para a alimentao de caldeiras, impe-se a escolha de uma gua cujas caractersticas sejam compatveis com as especificaes do equipamento; para tanto, um dos requisitos necessrios o uso de uma gua sempre de maior pureza, quanto maior for presso de trabalho de uma caldeira. Inmeros mananciais podem ser utilizados como fonte de captao da gua destinada a alimentao em sistemas geradores de vapor, tais como: guas superficiais de rios, lagos e represas; guas de poos artesianos, guas da rede pblica, etc. 4.1 - Principais Contaminantes: Geralmente as guas naturais captadas nos mananciais possuem uma srie de contaminantes, cuja composio e proporo esto relacionadas com a constituio geolgica dos terrenos atravessados nas proximidades de centros industrializados, alm das variaes climticas no decorrer do ano. Os contaminantes podem ser classificados em trs tipos principais: - slidos dissolvidos, dos quais destacamos os sais de Ca2+ , Mg2+, Fe2+, slica, bicarbonatos, carbonatos, cloretos e sulfatos. - slidos em suspenso: geralmente constitudos de materiais particulados, responsveis pela turbidz da gua. - gases dissolvidos, entre os principais gases encontrados tm-se o oxignio e o gs carbnico e menos freqentemente a presena de amnia, gs sulfdrico e cloro. 12

A maioria das guas de superfcies (lagos, rios e represas), comumente apresentam substncias orgnicas solveis provenientes da decomposio de vegetais, resduos domsticos e industriais e geralmente, no so caracterizados pelo teor de sais minerais dissolvidos, ao contrrio das guas de origem subterrnea (poos, fontes). O fornecimento de gua para a caldeira MENARK feito por duas bombas centrifugas, (onde captam gua de um tanque de gua tratada), que trabalham em paralelo, ambas tem um trabalho aleatrio, quando uma funciona a outra esta parada, isso para sempre manter uma de reserva, para eventuais problemas ou para prpria manuteno. Elas trabalham afogadas, existe uma presso de gua sobre as bombas, para evitar o efeito da cavitao.

Bombas Reservatrio de gua Tratada.

Figura 14 Reservatrio de gua Tratada e Bombas.

O nvel de gua dentro da caldeira o fator principal que o operador tem de atentar durante o funcionamento, se fora do nvel pode acarretar graves problemas, podendo at chegar a uma exploso. Esse controle feito nessa caldeira de forma automtica, atravs de eletrodos, quando o nvel esta fora do especificado as bombas recebem um sinal atravs do painel de controle e as bombas entram em ao normalizando o nvel.

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Visor do nvel de gua

Figura 15 Visor do Nvel de gua.

O painel ordena o funcionamento da caldeira, responsvel pelos aparatos eltricos (bombas, ventiladores, exaustores, etc), ele atua de forma semiautomtica, ainda se faz necessrio presena de um operador competente para a correta execuo do trabalho.

Figura 16 Painel de Controle Geral.

5 - Vlvulas de Controle de Vapor: Existem vlvulas de controle e alvio da presso exercida dentro da caldeira e que dependem do controle do operador nas situaes de risco do aumento de desta na gerao de vapor.

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Figura 14 Vlvula de presso para a regulagem ou alvio de presso.

Figura 15 Vlvula de Segurana da Cmara de Vapor.

6 - CALDEIRA FLAMOTUBUAR AUTOMTICA: Como existem contratempos, acidentes, se faz necessrio existncia de uma caldeira de reserva, esta entra em funcionamento somente caso excepcional, quando a semi-automtica posta em parada para manuteno ou outro problema. Ela Utiliza um misto de combustveis, (Diesel e BPF). Primeiramente ela acionada com diesel, devido o BPF ser muito viscoso quando frio, aps o aquecimento do BPF, o sistema automtico muda de combustvel. Ela trabalha com um sistema de segurana atravs de fotoclula, sendo que sem a chama pra acender o combustvel, a caldeira no acende. Em suma ela trabalha de forma igual caldeira MANARK, mudando algumas particularidades como o combustvel e os controles Eltricos.

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Figura 16 Caldeira Automtica ATA.

Figura 17 Placa de Identificao da Cadeira ATA.

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7. CONCLUSES Desde o aperfeioamento da primeira caldeira a vapor por James Watt, os progressos tecnolgicos ocorreram e continuam a ocorrer com velocidade espantosa. Os geradores de vapor se tornam cada vez mais sofisticados. Contudo, a experincia prtica, a tecnologia e muitas vezes o bom senso, indicam o melhor caminho a ser seguido. Com uma manuteno preventiva e com o mnimo de cuidados indispensveis, pode-se obter o mximo proveito til de um sistema com os mais baixos custos. A visita cumpriu parte de seu objetivo, que foi despertar nossa curiosidade para os geradores de vapor e seu funcionamento, e agora o resto cabvel a nos, aprofundar nossos conhecimentos.

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8. REFERNCIA BIBLIOGRFICAMartinelli Jr., Luis Carlos. (2000). Introduo A geradores de Vapor, Apostila Sobre Geradores de Calor.

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