NR 13 CALDEIRAS E VASOS

DE PRESSÃO

O uso do calor acompanha a evolução do ser humano desde os primeiros registros, ainda na pré história.

• Calor de aquecimento: de 0 a 200º C.Higiene pessoal.Cozimento de alimentos.Processos industriais.

• Calor de acionamento: acima de 200º C.Movimentação.Fusão.

NORMAS APLICÁVEIS.

• NR 13 – Caldeiras e vasos de pressão.• NBR 12177 – 1 – 1999. Caldeiras estacionárias à vapor. Parte 1:caldeiras flamotubulares.• NBR 12177 – 2 – 1999. Caldeiras estacionárias à vapor. Parte 2:caldeiras aquatubulares.• NBR 13203. inspeção de segurança em caldeiras estacionáriaselétricas.• NBR 15417 – Vasos de pressão - inspeção de segurança emserviço.• ASME (American Society of Mechanical Engineers) diversas.• Normas e procedimentos diversos (Ex. Petrobrás).

13.1. Caldeiras a vapor – disposições gerais.

13.1.1. Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, excetuando-se os refervedores eequipamentos similares utilizados em unidades de processo.

EXEMPLO CLÁSSICO DE CALDEIRA

13.6. Vasos de pressão – disposições gerais.13.6.1. Vasos de pressão são equipamentos que contêm fluidos sobpressão interna ou externa.

ANEXO III

1. Esta NR deve ser aplicada aos seguintes equipamentos:a) Qualquer vaso cujo produto “P.V” seja superior a oito, onde “P” é amáxima pressão de operação em kPa, e “V”, o seu volume geométricointerno em m3 incluindo:– permutadores de calor, evaporadores e similares;– vasos de pressão ou partes sujeitas a chama direta que não estejamdentro do escopo de outras NRs, nem do item 13.1. desta NR;– vasos de pressão encamisados, incluindo refervedores e reatores;– autoclaves e caldeiras de fluido térmico que não o vaporizem. – vasos de pressão encamisados, incluindo refervedores e reatores;– autoclaves e caldeiras de fluido térmico que não o vaporizem.b) Vasos que contenham fluido da classe “A”, especificados no Anexo IV,independentemente das dimensões e do produto “P.V”.

Fluídos CLASSE “A” conforme anexo IV:

– fluidos inflamáveis;– combustível com temperatura superior ou igual a 200ºC;– fluidos tóxicos com limite de tolerância igual ou inferior a 20 ppm;– hidrogênio;– acetileno.

Prazos máximos de inspeção de vasos de pressão (13.10.3 e anexo IV):

EXEMPLOS CLÁSSICOS DE VASO DE PRESSÃO

DEFINIÇÕES

RESPONSABILIDADES DO TÉCNICO DE SEGURANÇAPERANTE A NR 13:

• Identificar equipamentos que produzem e acumulam vapor sob pressão maior que a atmosférica.• Identificar equipamentos que contêm fluidos sobre pressão interna ou externa.• Requisitar os trabalhos de um profissional habilitado para execução das inspeções e elaboração dos documentos.• Fiscalizar o trabalho deste profissional, atuar para que suasorientações sejam seguidas, zelar pela documentação ecumprimento dos procedimentos de segurança que estesequipamentos requerem.

DEFINIÇÕES

RESPONSABILIDADES DO TÉCNICO DE SEGURANÇAPERANTE A NR 13:

• Identificar riscos à vida.• Identificar riscos ao meio ambiente.• Identificar riscos ao patrimônio.• Propor soluções.

DEFINIÇÕES

PROFISSIONAL HABILITADO

13.1.2. Para efeito desta NR, considera-se Profissional Habilitado (PH) aquele que tem competência legal para o exercício da profissão de engenheiro nas atividades referentes a projeto de construção, acompanhamento de operação e manutenção, inspeção e supervisão de inspeção de caldeiras e vasos de pressão, em conformidade com a regulamentação profissional vigente no País.

DEFINIÇÕES

PROFISSIONAL HABILITADO

Resolução nº 218, de 29/07/1973, do CONFEA;Decisão Normativa nº 29/88 e nº 45/92 do CONFEA:Estabelecem como habilitados os profissionais da área de Engenharia Mecânica e de Engenharia Naval bem como os engenheiros civis com atribuições do art. 28 do Decreto Federal nº 23.569/33 que tenham cursado as disciplinas de “Termodinâmica e suas Aplicações” e “Transferência de Calor” ou equivalentes comdenominações distintas, independentemente do número de anostranscorridos desde sua formatura.

DEFINIÇÕES

PROFISSIONAL HABILITADO

O registro nos conselhos regionais de profissionais é a únicacomprovação necessária a ser exigida do PH.Laudos, relatórios e pareceres somente terão valor legal quandoassinados por PH.Empresas prestadoras de serviço que se propõem a executar asatividades prescritas neste sub item são obrigadas a se registrar norespectivo conselho regional, indicando responsável técnicolegalmente habilitado.

O PH pode ser consultor autônomo, empregado de empresa prestadora de serviço ou empregado da própria empresa proprietária do equipamento.A NR-13, prevê que o PH atue como a referência técnica para o proprietário da caldeira, uma vez que este carece deconhecimentos técnicos necessários para as tomadas de decisão necessárias à segurança.O PH tomará essas decisões, responsabilizando-se por elas.O PH pode delegar a execução de uma determinada atividade para um preposto, técnico especializado. Entretanto, a responsabilidade e a assinatura pelos serviços especializados será sempre do PH.

CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO

Esta NR não inclui regras para projeto e pressupõe que osequipamentos são construídos de acordo com normas e códigos de reconhecimento internacional.

13.5 - Inspeção de segurança de caldeiras.13.5.1 - As caldeiras devem ser submetidas a inspeções de segurança inicial, periódica e extraordinária, sendo considerado condição de risco grave e iminente o não - atendimento aos prazos estabelecidos nesta NR.

13.5.2 A inspeção de segurança inicial deve ser feita em caldeiras novas, antes da entrada em funcionamento, no local de operação, devendo compreender exames interno e externo, teste hidrostático e de acumulação.13.5.3 A inspeção de segurança periódica, constituída por exames interno e externo, deve ser executada nos seguintes prazos máximos:a) 12 (doze) meses para caldeiras das categorias A, B e C;b) 12 (doze) meses para caldeiras de recuperação de álcalis de qualquer categoria;c) 24 (vinte e quatro) meses para caldeiras da categoria A, desde que aos 12 (doze) meses sejam testadas as pressões de abertura das válvulas de segurança;d) 40 (quarenta) meses para caldeiras especiais conforme definido no item 13.5.5.

Caldeiras: classificação conforme a NR 13.

a) Caldeiras da categoria “A” são aquelas cuja pressãode operação é igual ou superior a 1960 kPa (19,98 kgf/cm).b) Caldeiras categoria “C” são aquelas cuja pressão de operação é igual ou inferior a 588 kPa (5,99 kgf/cm) e o volume é igual ou inferior a 100 litros.c) Caldeiras categoria “B” são todas aquelas que não se enquadram nas categorias anteriores.

CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO

CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO

13.5.6 - Ao completar 25 (vinte e cinco) anos de uso, na sua inspeção subseqüente, as caldeiras devem ser submetidas a rigorosa avaliação de integridade para determinar a sua vida remanescente e novos prazos máximos para inspeção, caso ainda estejam em condições de uso.13.5.7 - As válvulas de segurança instaladas em caldeiras devem ser inspecionadas periodicamente conforme segue:a) Pelo menos 1 (uma) vez por mês, mediante acionamento manual da alavanca, em operação, para caldeiras das categorias B e C;b) Desmontando, inspecionando e testando em bancada as válvulas flangeadas e, no campo, as válvulas soldadas, recalibrando-as numa freqüência compatível com a Experiência operacional da mesma, porém respeitando-se como limite máximo o período de inspeção estabelecido no subitem 13.5.3 ou 13.5.4, se aplicável para caldeiras de categorias A e B.

13.5.8 - Adicionalmente aos testes prescritos no subitem 13.5.7, as válvulas de segurança instaladas em caldeiras deverão ser submetidas a testes de acumulação, nas seguintes oportunidades:

a) Na inspeção inicial da caldeira;b) Quando forem modificadas ou tiverem sofrido reformas significativas;c) Quando houver modificação nos parâmetros operacionais da caldeiraou variação na PMTA;d) Quando houver modificação na sua tubulação de admissão oudescarga.

Definindo a “PMTA” (ou PMTP):

13.1.3. Pressão Máxima de Trabalho Permitida (PMTP), ou Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA), é o maior valor de pressão compatível com o código de projeto, a resistência dos materiais utilizados, as dimensões do equipamento e seus parâmetros operacionais.

A PMTA é calculada conforme código de projeto da caldeira ou vaso depressão, considerando:

1. Dimensões e geometria (diâmetro, espessura, etc.).2. Resistência dos materiais (tensão máxima admissível conforme temperatura).3. Outros fatores específicos para cada situação.

O valor da PMTA pode alterar-se ao longo da vida da caldeira ou do vaso de pressão.A atualização dos valores da PMTA deve apresentar:

1. Roteiro de cálculo da PMTA;2. Código de projeto aplicável;3. Indicação de programa computacional, quando for o caso.

A alteração no valor da PMTA implica em ajustes nas pressões de abertura das válvulas de segurança e outros elementos de controle dependentes deste valor.

13.1.4. Constitui risco grave e iminente a falta de qualquer um dos seguintes itens:

a) Válvula de segurança com pressão de abertura ajustada em valor igual ou inferior à PMTA.b) Instrumento que indique a pressão do vapor acumulado.c) Injetor ou outro meio de alimentação de água, independentemente do sistema principal, em caldeiras a combustível sólido.d) Sistema de drenagem rápida de água, em caldeiras de recuperação de álcalis.e) Sistema de indicação para controle do nível de água ou outro sistema que evite o superaquecimento por alimentação deficiente.

Conforme o código ASME, Seção I, caldeiras com superfície de aquecimento superior a 47m2 devem possuir duas válvulas de segurança.Nesse caso, é permitido acréscimo de pressão durante a descarga, com as duas válvulas abertas de no máximo 6% da PMTA.

13.1.5. Toda caldeira deve ter afixada em seu corpo, em local de fácilacesso e bem visível, a placa de identificação indelével com, nomínimo, as seguintes informações:

a) Fabricante.b) Número de ordem dado pelo fabricante da caldeira.c) Ano de fabricação.d) Pressão Máxima de Trabalho Admissível.e) Pressão de teste hidrostático.f) Capacidade de produção de vapor.g) Área da superfície de aquecimento.h) Código de projeto e ano de edição.

13.1.6. Toda Caldeira deve possuir, no estabelecimento onde estiver instalada, a seguinte documentação, devidamente atualizada:

a) Prontuário da Caldeira, que contenha as seguintes informações:• código de projeto e ano de edição;• especificação dos materiais;• 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;• ano de fabricação;• categoria da caldeira.b) Registro de Segurança, em conformidade com o item 13.1.7.c) Projeto de Instalação, em conformidade com o item 13.2.d) Projetos de Alteração ou Reparo, em conformidade com os subitens 13.4.2 e 13.4.3.e) Relatórios de Inspeção, em conformidade com os subitens 13.5.11, 13.5.12 e 13.5.13.

13.1.6.1. Quando inexistente ou extraviado, o Prontuário da Caldeira deve ser reconstituído pelo proprietário, com responsabilidade técnica do fabricante ou de PH, citado no subitem 13.1.2, sendo imprescindível a reconstituição das características funcionais, dos dados dos dispositivos de segurança e dos procedimentos para determinação da PMTA.

13.2. Instalação de caldeiras a vapor13.2.1. O Projeto de Instalação de Caldeiras a Vapor, no que concerne ao atendimento desta NR, é de responsabilidade de PH, conforme citado no subitem 13.1.2, e deve obedecer aos aspectos de segurança, saúde e meio ambiente previstos nas NRs, convenções e disposições legais aplicáveis.

13.2.2. As caldeiras de qualquer estabelecimento devem ser instaladas em Casa de Caldeiras ou em local específico para tal fim, denominado Área de Caldeiras.

13.3. Segurança na Operação de Caldeiras13.3.1. Toda caldeira deve possuir Manual de Operação atualizado, emlíngua portuguesa, em local de fácil acesso aos operadores, contendo no mínimo:a) Procedimentos de partidas e paradas.b) Procedimentos e parâmetros operacionais de rotina.c) Procedimentos para situações de emergência.d) Procedimentos gerais de segurança, saúde e de preservação do meio ambiente.

13.3.4. Toda caldeira a vapor deve estar obrigatoriamente sob operação e controle de operador de caldeira, sendo que o não-atendimentodessa exigência caracteriza condição de risco grave e iminente.

13.3.5. Para efeito desta NR, será considerado operador de caldeira aquele que satisfizer pelo menos uma das seguintes condições:

a) Possuir Certificado de Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras e comprovação de estágio prático conforme subitem 13.3.9.

b) Possuir certificado de Treinamento de Segurança para operação de caldeiras previsto na NR-13, aprovada pela Portaria nº 02, de 8 de maio de 1984.c) Possuir comprovação de, pelo menos, três anos de experiência nessa atividade, até 8 de maio de 1984.

13.3.9. Todo operador de caldeira deve cumprir um estágio prático naoperação da própria caldeira que irá operar, o qual deverá sersupervisionado, documentado e ter duração mínima de:

a) Caldeiras Categoria “A”: 80 horas.b) Caldeiras Categoria “B”: 60 horas.c) Caldeiras Categoria “C”: 40 horas.

13.3.7. O Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras deveobrigatoriamente:

a) Ser supervisionado tecnicamente por PH citado no subitem 13.1.2.b) Ser ministrado por profissionais capacitados para esse fim.c) Obedecer, no mínimo, ao currículo proposto no Anexo I-A desta NR.

13.3.11. A reciclagem de operadores deve ser permanente por meio deconstantes informações das condições físicas e operacionais dosequipamentos, atualização técnica, informações de segurança participação em cursos, palestras e eventos pertinentes.

CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Uma segunda diferença entre os gases e os líquidos é a propriedade que têm os primeiros de serem facilmente compressíveis, o mesmo não ocorrendo com relação aos líquidos. Ao comprimir um gás, este armazena “energia potencial”.

A água e o óleo são pouco compressíveis.

Uma terceira diferença muito importante entre líquido e gás é a miscibilidade. Os líquidos nem sempre são miscíveis entre si, como no caso do óleo e da água. Os gases, ao contrário, sempre se misturam homogeneamente entre si. Um exemplo típico é o ar atmosférico, constituído de nitrogênio, oxigênio e outros gases em menor proporção.Um outro exemplo é o do maçarico oxiacetilênico. O acetileno e oxigênio, provenientes de suas respectivas garrafas, se misturam no interior do maçarico.

CONHECENDO AS CALDEIRAS E OS VASOS DE PRESSÃO

CALDEIRAS – CONCEITOS

Na panela de pressão, não há consumo contínuo de água.A quantidade de água pré estabelecida é toda aquecida e transformada emvapor, aumentando a pressão e temperatura no interior da panela, o que acelera a cocção dos alimentos.Em função da pressão interna, a temperatura de ebulição da água no interior da panela de pressão, é da ordem de 110º C.

VAPOR COMO ACIONAMENTO

VAPOR COMO ACIONAMENTO

A água circula pelo interior de um tubo, que recebe calor proveniente de uma zona de queima (fornalha).Este calor, eleva a temperatura da água no interior do tubo, à temperatura de ebulição, gerando o vapor. O vapor é encaminhado a um cilindro, movimentando o êmbolo, que por sua vez, aciona uma biela, que pode fazer gira uma roda, por exemplo.

PRODUÇÃO DE VAPOR SUPERAQUECIDO

O vapor superaquecido é vapor seco, que surge após o vapor saturado passarpor um superaquecedor e atingir a temperatura de 200º C.A produção de vapor depende da quantidade de água fornecida.

COZIMENTO DE ALIMENTOS

RECAUCHUTAGEM DE PNEUS

PARTES DE UMA CALDEIRA

SISTEMAS DE GERAÇÃO DE VAPOR

Aberto: a água utilizada é descarregada na atmosfera em forma de vapor, são geralmente os sistemas de acionamento.

Fechado: a água é reaproveitada, através da condensação do vapor que o transforma em líquido novamente.

EXEMPLO DE SISTEMA FECHADO

TIPOS DE CALDEIRA

• Fogotubular.• Aquatubular.• Elétrica.• Fissão nuclear.

CALDEIRA FOGOTUBULAR

CALDEIRA AQUATUBULAR

CALDEIRA DE FISSÃO NUCLEAR

CALDEIRA ELÉTRICA

Quanto à posição:• Horizontal.• Vertical.Quanto à produção:• Vapor saturado.• Vapor superaquecido.

CALDEIRA HORIZONTAL

CALDEIRA VERTICAL

CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO COMBUSTÍVEL • Biomassa.• Carvão e combustíveis sólidos.• Óleo diesel, BPF e outros líquidos.• Gás natural e GLP.• Combustíveis nucleares.• Eletricidade.

COMBUSTÍVEL LÍQUIDO / GÁS

COMBUSTÍVEL SÓLIDO

ELETRICIDADE

VÁLVULAS – TIPOS E FUNÇÕES

•Gaveta: usada em líquidos, para bloqueio, ou seja, fechamento total ouabertura total. Não é adequada para controlar vazão, apresenta grande perdade carga.

Retenção: usada em líquidos, para garantir o o fluxo em um único sentido,evitando o retorno.

•Esfera: usada em líquidos e gases, é indicada para abertura e fechamentorápidos, não sendo adequada para regulagem de fluxo, também para líquidos comsólidos em suspensão.

•Globo: usada em líquidos e gases, sendo adequada para regulagem de vazão, éunidirecional, apresenta grande perda de carga quando aberta e excelente vedação.

•Agulha: como a válvula de globo, usada em líquidos e gases, sendo adequada para regulagemde vazão, porempara pequenos diâmetros.

Válvula de segurança:

Utilizada para gases, abre se totalmente permitindo a queda imediata de pressão no interior do vaso.Normalmente, é de mola calibrada, regulada para a pressão de trabalho do vaso.

Pressão de operação:

É a pressão de operação do fluido de trabalho, entendendo-se que ele pode estar em mais de uma condição de pressão e temperatura, todas consideradas condições de trabalho. Dentre elas, a que corresponde à maior pressão é utilizada como referência para definir pressão de abertura da válvula, designada de pressão de ajuste.

Pressão de ajuste:É a pressão definida para abertura da válvula, valor maior que a pressão de operação usual, guardando entre elas diferença de pressão de 10%.Na situação em que a válvula de segurança ou de alívio descarrega para um sistema pressurizado, este impõe uma contrapressão à válvula, cujo valor deve ser considerado para definição da pressão de ajuste.

Sobrepressão:

Atingida a pressão de ajuste, o tampão desloca-se, iniciando a abertura da válvula. A pressão, porém, ainda cresce, bem como a abertura da válvula, até atingir valor que corresponde à máxima capacidade de escoamento do fluido. A diferença entre essa pressão e a pressão de ajuste, normalmente expressa em termos percentuais, é a Sobrepressão, a qual, de conformidade com o código ASME (American Society Mechanical Engineering), tem os seguintes valores: