Caldeiras

GrupoCarlos Jos da Silva Gustavo Marcus vinicius Ronei de Oliveira Dutra

Contedo

Introduo Tipos de caldeiras Princpios de funcionamento Manuteno Plano de Manuteno Normas Concluso Referncias Bibliogrficas

INTRODUOCaldeira o nome popular dado aos equipamentos geradores de vapor cuja funo , entre muitas, a produo de vapor atravs do aquecimento da gua. O vapor pode ser usado em diversas condies tais como: baixa presso, alta presso, saturado, superaquecido, etc.. Ele pode ser produzido tambm por diferentes tipos de equipamentos nos quais esto includas as caldeiras com diversas fontes de energia.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras flamotubulares As caldeiras de tubos de fogo ou tubos de fumaa, flamotubulares, fumotubulares ou ainda gstubulares so aquelas em que os gases provenientes da combusto "fumos" (gases quentes e/ou gases de exausto) atravessam a caldeira no interior de tubos que se encontram circundados por gua, cedendo calor mesma.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras flamotubulares As principais vantagens deste tipo de caldeiras em relao s aquotubulares so: Tamanho compacto permitindo seu fcil transporte desde a fbrica at o local de uso e futuras relocalizaes. Melhor eficincia na troca de calor por rea de troca trmica. Maior flexibilidade para variaes bruscas de consumo de vapor. Operao simples com reduzido nmero de instrumentos de superviso e de controle. Baixo custo de manuteno, as quais se limitam a etapas de limpeza e troca de tubos.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras flamotubulares Como desvantagens, possuem limitada capacidade de gerao de vapor, e s produzem vapor saturado, o que as torna prprias apenas para a gerao de vapor de aquecimento o que muitas vezes no interessa as industrias de grande porte que requerem vapor para acionamento de mquinas de processo como bombas, turbinas, ejetores, etc.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras de tubos verticais Os tubos so colocados verticalmente num corpo cilndrico fechado nas extremidades por placas, chamadas espelhos. A fornalha interna fica no corpo cilndrico logo abaixo do espelho inferior. Os gases de combusto sobem atravs dos tubos, aquecendo e vaporizando a gua que est em volta deles.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras Horizontais Esse tipo de caldeira abrange vrias modalidades, desde as caldeiras cornulia e lancashire, de grande volume de gua, at as modernas unidades compactas. As principais caldeiras horizontais apresentam tubulaes internas, por onde passam os gases quentes. Podem ter de 1 a 4 tubos de fornalha. As de 3 e 4 so usadas na marinha.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras Cornulia Fundamentalmente consiste de 2 cilindros horizontais unidos por placas planas. Seu funcionamento bastante simples, apresentando porm, baixo rendimento. Para uma superfcie de aquecimento de 100 m j apresenta grandes dimenses, o que provoca limitao quanto a presso; via de regra, a presso no deve ir alm de 10kg/cm.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras Lancashire constituda por duas (s vezes 3 ou 4) tubulaes internas, alcanando superfcie de aquecimento de 120 a 140 metros quadrados. Atingem at 18 kg de vapor por metro quadrado de superfcie de aquecimento. Este tipo de caldeira est sendo substituda gradativamente por outros tipos.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras Multitubulares de fornalha interna Como o prprio nome indica, possui vrios tubos de fumaa. Podem ser de trs tipos: Tubos de fogo diretos Tubos de fogo de retorno Tubos de fogo diretos e de retorno

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras a Vapor

A gua passa por um recipiente (caldeira) que esquentado, transformando-se em vapor. Foi projetada em 1708(sec XVIII), por Jos Amilton de Almeida Neto.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras Multitubulares de fornalha interna

Em algumas caldeiras deste tipo a fornalha constituda pela prpria alvenaria, situada abaixo do corpo cilndrico. Os gases quentes provindos da combusto entram inicialmente em contato com a base inferior do cilindro, retornando pelos tubos de fogo.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras Escocesas

Esse tipo de caldeira foi concebido para uso martimo, por ser bastante compacta. So concepes que utilizam tubulao e tubos de menor dimetro. Os gases quentes, oriundos da combusto verificada na fornalha interna, podem circular em 2,3 e at 4 passes.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras Locomotivas e Locomveis Como o sugere o nome, caldeiras locomotivas geram vapor movimentar a prpria mquina e o restante das composies, praticamente fora de uso atualmente. A caldeira locomvel tipo multitubular, apresentando uma dupla parede metlica, por onde circula a gua do prprio corpo.

TIPOS DE CALDEIRASCaldeiras Aquatubulares Caldeiras aquatubulares so tambm chamadas caldeiras de paredes de gua ou de tubos de gua. A gua passa pelo interior dos tubos, que por sua vez so aquecidos pelas chamas. So as mais comuns em se tratando de plantas termeltricas ou gerao de energia eltrica em geral, exceto em unidades de pequeno porte. A presso de trabalho de caldeiras deste tipo pode chegar a 26 MPa, ou seja, superior a presso do ponto crtico. Neste caso, o perodo de ebulio (transio de lquido para vapor) passa a no existir.

TIPOS DE CALDEIRAS

Vantagens das caldeiras a vapor Pelo grande volume de gua que encerram, atendem tambm as cargas flutuantes, ou seja, aos aumentos instantneos na demanda de vapor. Construo fcil, de custo relativamente baixo. So bastante robustas. Exigem tratamento de gua menos apurado. Exigem pouca alvenaria. Presso elevada.

TIPOS DE CALDEIRAS

Desvantagens das caldeiras a vapor Presso manomtrica limitada em at 2,2 MPa (aproximadamente 22 atmosferas), o que se deve ao fato de que a espessura necessria s chapas dos vasos de presso cilndricos aumenta com a segunda potncia do dimetro interno, tornando mais vantajoso distribuir a gua em diversos vasos menores, como os tubos das caldeiras de tubos de gua. Pequena capacidade de vaporizao(kg de vapor /hora) So trocadores de calor de pouca rea de troca por volume (menos compactos). Oferecem dificuldades para a instalao de superaquecedor e preaquecedor de ar.

TIPOS DE CALDEIRASQuanto a fonte de calor: Caldeiras Eltricas; Caldeiras com cmaras de Combusto; Caldeiras de Recuperao; Caldeiras de Fluido Trmico.

TIPOS DE CALDEIRASQuanto a Movimentao da gua nos tubos: Caldeiras de Circulao Natural; Caldeiras de Circulao Forada.Quanto a Tiragem: Caldeiras de Tiragem Forada; Caldeiras de tiragem Induzida;

Caldeiras de tiragem Balanceada

TIPOS DE CALDEIRASQuanto Presso de Operao: Caldeiras Subcrtica; Caldeiras Supercrticas.Quanto ao Tipo de Combustvel: Caldeiras a Combustveis Lquidos; Caldeiras a Combustvel Slido; Caldeiras a gs.

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTOEm geral, o vapor empregado para aquecimento e para a produo de trabalho mecnico. Para aquecimento, o vapor pode ser usado direta ou indiretamente. No processo de aquecimento direto, o vapor entra em contato direto com o material a ser aquecido. Exemplo disso o aquecimento de gua ou outros lquidos com injeo direta de vapor. Outros exemplos: lavagem de garrafas, curtimento de couro, esterilizao, engomagem de tecidos, etc.. No uso indireto, o vapor no entra em contato com o material a ser aquecido e fica, portanto, separado por uma superfcie. Esse mtodo empregado quando for necessrio uma grande quantidade de calor e/ou em processos que devem ser livres de contaminao. Exemplos de equipamentos que operam com vapor de uso indireto: calandras, boylers, radiadores, autoclaves, etc..

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTOPara a produo de potencia, o vapor utilizado em maquinas alternativas e em turbinas, sendo que nessa o vapor em geral superaquecido. Exemplos de maquinas alternativas: prensas, martelos para forjaria, locomoveis, locomotivas, etc.. O vapor pode ser empregado tambm para extrao de gases no condensveis, tais como o ar, dos espaos evacuados, nas chamadas bombas de jato. Outra aplicao muito comum do vapor no bombeio da gua de alimentao de caldeiras nos chamados injetores.

MANUTENODe forma geral, entende-se por manuteno de um equipamento, os trabalhos que so feitos quando de sua falha. Nas caldeiras, entretanto, tem muito significado os trabalhos executados pela equipe de manuteno para sua conservao durante longos perodos que estiver fora de servio. Todo tratamento para ter bons resultados depende de um controle eficiente e sistemtico, quer dos parmetros qumicos e fsicos, como de certas operaes e procedimentos.

MANUTENOSempre que a caldeira for paralisada, sem previso a curto prazo para retorno, recomenda-se que os cuidados a seguir sejam tomados: Todas as superfcies externas dos tubos e dutos de ar e gases devem ser limpas para remoo de depsitos cidos. Esta limpeza poder ser feita com ar comprimido, manualmente com solues adequadas, ou por meio de lavagem com gua de pH-11 (caldeiras de maior porte). Se os resduos forem de difcil remoo, a soluo de lavagem deve ser aquecida. No caso da lavagem, devero ser tomados cuidados para que os refratrios e isolamentos trmicos no sejam atingidos pelo lquido da lavagem. Uma vez executada a lavagem, as superfcies devem ser limpas at a exposio completa do metal.

MANUTENOTo logo uma lavagem tenha sido concluda a caldeira dever ser secada de imediato. Isto deter a corroso nas partes metlicas e restaurar os refratrios para as condies operacionais. Todos os resduos decorrente desta limpeza , cinzas, acmulos de combustveis, encontrados no interior da caldeira devero ser removidos. Os dispositivos de acionamento (eixos, mancais, hastes, braos articulados, etc.) de ventiladores e abafadores, devero ser devidamente protegidos com graxas ou leos protetivos (inibidores temporrios de corroso) e acionados semanalmente de forma manual.

MANUTENONa chamin, deve-se realizar uma inspeo visual e correo de possveis falhas (trincas, deteriorao de refratrio, corroso, etc.) seguida de uma limpeza mecnica com posterior pintura com cal para minimizar os efeitos de produtos cidos depositados. A extremidade de sada de gases da chamin dever ser tamponada durante o perodo de inatividade da caldeira para evitar a penetrao de ar mido ou chuva.

MANUTENOAps os procedimentos acima, a caldeira dever ser mantida completamente seca durante todo o perodo de inatividade. Para tal, podero ser instalados sistemas de aquecimentos provisrios como por exemplo, conjunto de resistores eltricos, conjuntos de lmpadas incandescentes, circulao de ar aquecido, etc. Esta providncia evitar que a umidade ataque os metais. Periodicamente dever ser medida a umidade relativa do ar no interior da caldeira atravs de instrumentos adequados. Tambm podero ser instaladas dentro da caldeira, em locais previamente escolhidos, bandejas com substncias higroscpicas .

PLANOS DE MANUTENOO plano deve ser individualizado para cada caldeira, levando-se em conta sua concepo, idade, histrico de corroso, etc. As medies de espessura devem ser sempre complementadas com uma cuidadosa inspeo visual quanto a perdas de material dos tubos, por exemplo, com o uso de uma lanterna em ngulo. As medies so feitas em um arranjo lgico de localizaes (exemplo: a cada 6 metros, de 5 em 5 tubos), resultando em uma densidade de medies adequada a cada caso, e para cada parte da caldeira. Vrios milhares de pontos podem ser necessrios em uma inspeo, para proporcionar uma adequada avaliao da unidade.

PLANOS DE MANUTENOToda caldeira deve possuir no estabelecimento, onde estiver instalada, a seguinte documentao: Pronturio da caldeira, contendo diversas informaes sobre o projeto e fabricao da caldeira. Registro de segurana livro prprio com paginas enumeradas contendo todas as ocorrncias importantes (condies de segurana da caldeira e inspees anteriores). Projeto de instalao. Projetos de alterao ou reparo. Relatrios de inspeo, contendo algumas informaes do Pronturio da Caldeira.

PLANOS DE MANUTENOTodos os reparos ou alteraes em caldeiras devem respeitar ao respectivo cdigo de projeto de construo e as prescries do fabricante no que se refere a: Materiais; Procedimentos de execuo; Procedimentos de controle de qualidade; Qualificao de certificao de pessoal. Os reparos e alteraes acima so extensivos aos perifricos das caldeiras, tais como: chamin, ventiladores, instrumentao, etc..

NORMASNORMA REGULAMENTADORA NR - 13

No Brasil, aps a publicao da NR-13 (Norma Regulamentadora do Ministrio do Trabalho e Emprego), estabeleceram-se critrios mais rigorosos para o projeto, inspeo, manuteno e operao de caldeiras, tendo como objetivo principal a diminuio de acidentes envolvendo estes equipamentos.

NORMASASME

Internacionalmente a norma aceita cdigo ASME. Atravs da seco I - Power Boilers, orienta de forma rgida e segura a construo das caldeiras. Normalmente os fabricantes brasileiros fabricam de acordo com a ASME, porm poucos no Brasil podem estampar o equipamento com o selo "S", j que para tal necessita-se de um maior controle de qualidade e inmeras inspees tanto na fase de projeto quanto na execuo, atravs de uma instituio certificadora.

NORMASPara os propsitos da NR13, as caldeiras so classificadas em 3 categorias, conforme segue:

Caldeiras da categoria A so aquelas cuja presso de operao igual ou superior a 1960Kpa (19,6 bar = 19,98 Kgf/cm2). Caldeiras de categoria C so aquelas cuja presso de operao igual ou inferior a 588 Kpa (5,88 bar = 5,99 Kgf/cm2). Caldeiras da categoria B so todas aquelas que no se enquadram nas categorias anteriores. A subdiviso em trs categorias distintas facilita a adoo de critrios diferenciados compatveis com o risco apresentado por cada caldeira. O grfico a seguir representa os campos que foram adotados para cada categoria de caldeiras.

NORMAS

VDEO

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CONCLUSOAs caldeiras ou geradores de vapor so equipamentos utilizados a transformar gua em vapor atravs de uma troca trmica entre o combustvel e a gua. So usados em instalaes onde se deseja ter a obteno de vapor ou vapor superaquecido. essencial o treinamento do pessoal responsvel por esses equipamentos, pois falhas nas praticas de funcionamento podem ser catastrficas. Toda caldeira deve conter uma placa de identificao, em local visvel alm de apresentar seu numero ou cdigo de identificao e sua respectiva categoria. A qualidade da gua fator determinante para a vida da caldeira. Quanto maior a presso de operao mais apurados devero ser os requisitos de tratamento de gua.