manual operador de caldeira -...

MANUAL OPERADOR

DE CALDEIRA

Manual Operador de Caldeira 2

EMPRESA RESPONSÁVEL

M.G. M - ENG. DE PROD. E SEG. NO TRABALHO LTDA C.N.P.J: 02.152.507/0001-96

Rua. Néo Alves Martins, 1334,4º Andar - Sala 42 www.mgmengenhariadotrabalho.com.br e-mail: [email protected]

Telefax: (0xx44) 3226-9788 / 99869-4039 Maringá - Pr

Responsável Técnico

ILSO JOSÉ MANHONI

Engenheiro Mecânico e Segurança do Trabalho CREA/PR nº 29.865/D

Certidão de Registro

O Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia do Estado do Paraná-CREA-PR, certifica que o(a) profissional, encontra-se regularmente registrado(a) neste Conselho Regional, nos termos da Lei Federal nº 5.194/66, possibilitando-o(a) a exercer sua profissão no Estado do Paraná, circunscrita à(s) atribuição(ões) constantes de seu registro.

Atribuições profissionais

DA RESOLUCAO 359 - ARTIGO 04 de 31/07/1991 do CONFEA. Ao profissional em questão foi apostilado em 28/10/2002 o curso de Engenharia de Segurança do Trabalho.

http://www.mgmengenhariadotrabalho.com.br/


SUMÁRIO

I - Noções Gerais: 1. Matéria------------------------------------------------------------------ 05 2. Teoria Básica do Fogo------------------------------------------ ------- 05 3. Combustível---------------------------------------------------------- 06 4. Poder Clorifico----------------------------------------------------------- 07 5. Comburente------------------------------------------------------------- 08 6. Temperatura-------------------------------------------------------------- 08 7. Processo de Combustão ---------------------------------------------- 10 8. Calor-------------------------------------------------------------------- 13 9. Pressão------------------------------------------------------------------- 16 10.Vapor---------------------------------------------------------------------- 20 11.Volume Específico------------------------------------------------------ 20 12.Entalpia---------------------------------------------------------------- 21 13.Tabela de Vapor Saturado--------------------------------------------- 22

II - Gerador de Vapor ( Caldeira )

1. Histórico------------------------------------------------------------------ 23 2. Definição------------------------------------------------------------------ 24 3. Tipos de Caldeiras------------------------------------------------------- 25 4. Classificação das Caldeiras------------------------------------------- 29 5. Caldeira Flamotubular------------------------------------------------- 29 6. Componentes Principais de uma Caldeira Flamotubular---------- 33 7. Caldeira Aquotubular-------------------------------------------------- 35

7.1Componentes Principais de uma Caldeira Aquotubular------- 36 8. Componentes Comuns às Caldeiras--------------------------------- 39 9. Caldeira Elétrica------------------------------------------------------- 47 9.1 Aquecedores para Fluido Térmico---------------------------------- 49

III - Acessórios e Instrumentos de Controle de uma Caldeira

1. Sistema de Alimentação de H2O----------------------------------- 50 2. Visor de Nível------------------------------------------------------------ 51 3. Dispositível para Controle Automático do Nível de H2O----- 52 4. Válvulas de Segurança------------------------------------------------- 53 5. Válvulas de Descarga de Fundo-------------------------------------- 53 6. Pressustato-------------------------------------------------------------- 54 7. Manometros------------------------------------------------------------ 54 8. Ventiladores------------------------------------------------------------ 54

IV - Sistema de Redes

1. Rede de Alimentação------------------------------------------------- 55 2. Rede de Óleo Combustível-------------------------------------------- 55 3. Rede de Distribuição de Vapor--------------------------------------- 56


V - Operação de Caldeiras.

1. Partida------------------------------------------------------------- 59 2. Regulagem e Controle------------------------------------------- 61 - Nível de água------------------------------------------------------- 61 - circulação--------------------------------------------------------- 62 - processo de combustão----------------------------------------- 62 - Sistema de controle de chamas-------------------------------- 63 - tiragem-------------------------------------------------------------- 65 3. Teste em operação----------------------------------------------- 66 4. Falhas de Operação, Causas e Providências--------------- 66 5. Roteiro de Vistoria Diária--------------------------------------- 72 6. Procedimento em Situação de Emergência------------------ 73

VI - Tratamento da Água de Caldeira

1. Introdução-------------------------------------------------------- 78 2. Água de Alimentação-------------------------------------------- 78 3. Finalidade do Tratamento de Água---------------------------- 81 4. Tratamento Químico--------------------------------------------- 85 5. Tratamento Caldeiras Elétricas-------------------------------- 91

VII - Manutenção das Caldeiras

1. Prevenção Contra Corrosão----------------------------------- 93 2. Rotina Manutenção Preventiva------------------------------- 95 3. Inspeção--------------------------------------------------------- 100

VIII - Explosão

1. Risco de Explosão--------------------------------------------- 102 2. Causas que levam a explosão-------------------------------- 103 3. Superaquecimento-------------------------------------------- 104 4. Corrosão--------------------------------------------------------- 108 5. Falhas Diversas------------------------------------------------ 109

IX – Projeto de Caldeira

1. Código de obras e regulamentos--------------------------- 118 X - Legislação

1. Portaria--------------------------------------------------------- 128

XI - Referências bibliográficas----------------------------------------- 140


I - NOÇÕES GERAIS

Introdução

Neste capítulo forneceremos algumas noções sobre fogo, combustível, comburente,

calor e combustão, assim como alguns conceitos sobre pressão, temperatura e vapor.

Consideramos estas noções essenciais para que o Operador de Caldeiras possa ter

uma base teórica, colaborando assim para o bom desenvolvimento e um melhor entendimento

de suas tarefas e procedimentos diários.

1. - Matéria:

A matéria pode apresentar-se nos estados sólido, liquido e gasoso. A água é um

exemplo familiar de substância que existe em qualquer dos três estados da matéria, como:

gelo (sólido), água (liquido), vapor(gasoso).

Estados da Matéria:

Sólido: Tem forma própria e volume definido;

Líquido: Não tem forma definida, mas volume bem definido;

Gasoso ( vapores ): Não tem forma própria e nem volume definido. Assumem a

forma e o volume do recipiente que os contém.

Mudança de Estado:

sublimação

fusão vaporização

S solidificação L liquefação G

sublimação

2. - Teoria básica do Fogo:

Fogo é a conseqüência de uma

química, denominada combustão, que libera

calor, gases e luz.

Para que haja uma combustão ou

um incêndio deve haver a combinação de

três elementos, em circunstâncias favoráveis:

- Combustível (carbono, hidrogênio);

- Comburente (oxigênio);

- Calor ( energia de ativação ).

A interligação destes elementos pode

ser representada como os lados de um

triângulo, formando o que chama Triângulo

do Fogo.


3. Combustível:

Em síntese, combustível é todo material, toda substância que possui a propriedade de

queimar, de entrar em combustão.

Os combustíveis podem apresentar-se em 3 estados físicos:

- sólido (madeira, papel, tecido, etc.);

- líquido (álcool, éter, gasolina etc.);

- gasoso (acetileno, butano, propano, etc. ).

A) Considerações sobre alguns combustíveis:

Hulha:

* Resultante da carborização e fossilização de imensas florestas que existiram a

milhares de anos atrás;

* Poder calorifico: 5000 a 8200 kcal / kg;

* Aspecto: forma rochosa e de cor negra;

* Alto teor de cinzas;

* Teor de enxofre (S) elevado;

* No caso do Brasil, geralmente as jazidas são distantes do pontos consumidores.

Lenha:

* Composta principalmente de leguinina, celulose, resinas, águas e cinzas;

* Teor de enxofre desprezível;

* Baixo poder calorífico: entre 3000 e 4000 kcal/ kg;

* Ocasiona o desmatamento, obrigando a criação de florestas energéticas;

* Problemas de fornecimento e estocagem;

* Baixo custo (dependendo da região em relação aos derivados de petróleo.

Xisto:

* Betuminosos - rochas compactas impregnadas de betume (hidrocarbonetos

naturais);

* Perobetuminosos - rochas compactas formadas por complexos de matéria orgânica.

Petróleo:

* Formado por restos de matéria orgânica e vegetal acumulada no fundo dos antigos

mares e , soterrados pelos movimentos da crosta terrestre;

As principais jazidas no Brasil estão situadas nos seguintes Estados: Bahia, Sergipe,

Alagoas, Rio Grande do Norte, Espírito Santo e Rio de Janeiro.

Carvão Vegetal:

* Obtido através da carborização da lenha (2 m3 lenha - 1m3 de carvão);

* Poder calorífico aproximado de 7000 kcal / kg

* Praticamente isento de enxofre;

* Usado principalmente para siderurgias e gasogênios;

Óleo BPF:

* Obtido através de destilação fracionada do petróleo;

* Poder calorífico inferior (aprox) = 9700 kcal / kg;

* Alto teor de enxofre (S);

* Evasão de divisas;

* Reservas limitadas;

* Necessidades de pré - aquecimento para queima;


Gás Liqüefeito de Petróleo (GLP) /

* Compostos de gás propano + gás butano;

* Poder calorífico (aprox) = 11.900 kcal / kg.

4. Poder calorífico

O poder calorífico define-se como a quantidade de calor emitida pela combustão

completa de um combustível.

No caso da madeira que contém carbono, água e hidrogênio, a combustão

acompanha-se de vapor de tal modo que o calor que sai da combustão é diminuído do calor

da vaporização da água.

O poder calorífico exprime-se em calorias (ou kilocalorias) por unidade de peso do

combustível.

Uma caloria (cal) é a quantidade de calor necessário para aumentar de um grau

centrígrado a temperatura de uma grama de água.

Um combustível é constituído sobretudo de hidrogênio e carbono, tento o hidrogênio o

poder calorífico de 28700Kcal/kg enquanto que o carbono é de 8140Kcal/kg, por isso, quanto

mais rico em hidrogênio for o combustível maior será o seu poder calorífico.

Há dois tipos de poder calorífico:

• poder calorífico superior

• poder calorífico inferior

Poder Calorífico Superior

É a quantidade de calor produzido por 1kg de combustível, quando este entra em

combustão, em excesso de ar, e os gases da descarga são resfriados de modo que o vapor de

água neles seja condensado.

Poder Calorífico Inferior

É a quantidade de calor que pode produzir 1kg de combustível, quando este entra em

combustão com excesso de ar e gases de descarga são resfriados até o ponto de ebulição da

água, evitando assim que a água contida na combustão seja condensada.

Poder Calorífico (PCS)

Combustível Unidade PCS (Kcal/kg ou lt)

Gás GLP kg 11.900 kcal/kg

Óleo diesel litro 9.500 kcal/lt

Óleo combustível OC-4 kg 10.840 kcal/kg

Óleo combustível BPF kg 10.350 kcal/kg

Querosene litro 8.935 kcal/lt

Gasolina litro 8.337 kcal/lt

Carvão vegetal kg 6.800 kcal/kg

Lenha seca kg 4.400 kcal/kg

Bagaço de cana kg 2.250 kcal/kg


5. Comburente:

Normalmente, o oxigênio combina-se com o material combustível, dando início à

combustão.

O ar atmosférico contém, na sua composição, cerca de 21% de oxigênio.

Forneceremos agora, basicamente a composição do ar (em volume):

Nitrogênio (N2) 78%

Oxigênio (O2) 21%

Gás Carbônico (CO2) 0,03%

Vapor d’água 0,04%

Gases raros (hélio, neônio) 0,93%

Através de experiências realizadas verificou-se que é necessário, no mínimo 13% de

oxigênio para que exista chama, caso contrário poderemos ter queima lenta, mas sem a

existência de chama (é o que ocorre nos fornos para a fabricação de carvão vegetal).

6. Temperatura:

Ainda que a temperatura seja uma propriedade bastante familiar, é difícil encontrar-

se uma definição exata para ela. Estamos acostumados à noção de temperatura antes de

mais nada pela sensação de calor ou frio quando tocamos um objeto. Além disso aprendemos

pela experiência, que ao colocarmos um corpo quente em contato com um corpo frio, o corpo

quente se resfria e o corpo frio se aquece.

A temperatura de um corpo representa seu estado térmico com relação a sua

possibilidade de transmitir calor a outros corpos.

Para a medição da temperatura, criaram-se escalas térmicas, tais como, Celsius ou

Centígrada, Fahrenheit, Kelvin, etc. A escala utilizada no Brasil é a Celsius ou Centígrada.

a) Ponto de Fulgor É a temperatura

mínima em que um combustível começa a

desprender vapores que, se entrarem em

contato com alguma fonte externa de calor,

se incendeiam. Só que as chamas não se

mantêm, não se sustentam por não existirem

vapores suficientes. Se aquecermos pedaços

de madeira dentro de um tubo de vidro de

laboratório, a certa temperatura a madeira

desprenderá vapor de água; esse vapor não

pega fogo. Aumentando-se a temperatura,

em certo ponto começarão a sair gases pela

boca do tubo.

Aproximando-se um fósforo aceso, esses gases transformar-se-ão em chamas. Por aí,

nota-se que um combustível sólido (madeira), a certa temperatura, desprende gases que se

misturam ao oxigênio (comburente) e que inflamam em contato com a chama do fósforo

aceso.

O fogo não continua porque os gases são insuficientes, formam-se em pequena

quantidade. O fenômeno observado indica o “ponto de fulgor” da madeira (combustível sólido)

que é de 150° C (cento e cinqüenta graus centígrado.

O ponto de fulgor varia de combustível a combustível: para a gasolina ele é de -42°C (menos

quarenta graus centígrados); já para o asfalto é de 204°C (duzentos e quatro graus

centígrados).


c) Ponto de Combustão:

Na experiência da madeira se o

aquecimento prosseguir, a quantidade de gás

expelida do tubo aumentará. Entrando em

contato com a chama do fósforo ocorrerá a

ignição, que continuará , mesmo que o

fósforo seja retirado. A queima, portanto ,

não para. Foi atingido o “ponto de

combustão”, isto é, a temperatura mínima a

que esse combustível sólido, a madeira .

sendo aquecido, desprende gases que, em

contato com a fonte externa de calor, se

incendeiam, mantendo-se as chamas. No

ponto de combustão, portanto, acontece um

fato diferente, ou seja, as chamas continuam

c) Temperatura de Ignição:

Continuando o aquecimento da

madeira os gases, naturalmente, continuarão

se desprendendo. Em certo ponto, ao saírem

do tubo, entrando em contato com o oxigênio

(comburente), eles pegarão fogo sem

necessidade da chama do fósforo.

Ocorre então, um fato novo; não há

mais necessidade da fonte externa de calor.

Os gases desprendidos do combustível,

apenas ao contato com o comburente, pegam

fogo e, evidentemente mantêm-se em

chamas. Foi atingida a “temperatura de

ignição”, que é a temperatura mínima em

que gases desprendidos de um combustível

se inflamam, pelo simples contato com o

oxigênio do ar.

Uma substância só queima quando atinge pelo menos, o ponto de combustão.

Quando ela alcançar a temperatura de ignição, bastará que seus gases entrem em contato

com o oxigênio para pegar fogo, não havendo necessidade de chama ou outra fonte de calor

para provocá-lo. Convém lembrar que, mesmo que o combustível esteja no ponto de

combustão, se houver chama ou outra fonte de calor não se verificará o fogo. d) Temperatura de Vaporização:

Considere o aquecimento de um determinado volume de água. Após alguns minutos

de aquecimento ao atingir uma determinada temperatura, a água ferverá (entrará em

ebulição) a esta temperatura dá-se o nome de Temperatura de Vaporização (temperatura de

vaporização depende da pressão).


7. Processo de Combustão:

Definição: É toda reação química que há entre uma substância qualquer

(combustível) e o oxigênio do ar (comburente), na presença de uma fonte de calor,

produzindo calor e luz é definida como combustão.

7.1. Eficiência da Combustão

A eficiência da combustão esta intimamente ligada a três fatores, que

são:

temperatura

tempo

turbulência

7.2. Reações químicas básicas

C + O2 CO2 + calor liberado (aproximadamente 8.100 kcal/kg)

C + 1/2O2 CO + calor liberado (aprox. 2.400 kcal/kg)

2H2 + O2 2H2O + calor liberado (aprox. 34.000 kcal/kg)

S + O2 SO2 + calor liberado (aprox. 2.200 kcal/kg)

Obs: 1 kg de enxofre (S) produzira 2.200 kcal

Observações

Notamos que o enxofre ao reagir com o oxigênio (produz uma determinada

quantidade de calor liberado; apesar deste fato tem-se alguma desvantagem.

O SO2 (ou SO3) tende a combinar-se com a água formada na reação ou com

a unidade presente no combustível, resultando o ácido sulfúrico (H2 SO4) ou ácido

sulfuroso (H2SO3). Ocorrendo o resfriamento destes gases, em virtude de termos

uma temperatura de saída na chaminé próxima de 170C (ponto de orvalho), os

mesmos irão condensar-se provocando sérios problemas de corrosão nas chapas

metálicas da chaminé, chapéu da chaminé, cobertura e estruturas metálicas.


7.3. Reações básicas na combustão

Reação Ideal

A quantidade de ar ideal para proporcionar a queima completa do

combustível. Deve-se salientar que esta quantidade de ar é teórica (obtida através de

cálculos).

Combustível + ar = gases de combustão + N2 + calor liberado.

Reação com excesso de ar (ideal)

Para que a combustão seja completa, devido a vários fatores, é necessário que

sempre haja excesso de ar.

Combustível + ar = gases de combustão + N2 + calor liberado + ar

A porcentagem de excesso de ar, ideal, varia de acordo com o tipo de

combustível: observe as recomendações abaixo;

Lenha = 11,0 a 43,0

Óleo BPF = 10,0 a 36,0

Óleo Tipo-E = 6,5 a 33,0

Para garantir a combustão completa recorre-se a uma quantidade adicional

de ar, garantindo desse modo que as moléculas de combustível encontrem o numero

apropriado de moléculas de oxigênio para completar a combustão. Essa quantidade

de ar adicional utilizada é chamada de excesso de ar. O excesso de ar é a quantidade

de ar fornecida além da teórica.

Características de uma boa combustão

Teor de CO2 = Lenha = 14 a 18

= Óleo BPF = 12 a 14

= Óleo Tipo-E = 12 A 14

Fuligem: quase inexistente

Fumaça : branca acinzentada

Teor de CO : desprezível

Aspecto da chama: cor alaranjado-clara

O excesso de ar proporciona uma melhor mistura entre o combustível e o

comburente, mas deve ser criteriosamente controlado durante o processo de

combustão. Deveremos conhecer a quantidade ideal mínima possível de excesso a

ser introduzida na queima, pois o ar que não participa da combustão tende a esfriar

a chama, sem contribuir para a reação.

Devemos evitar (se possível) que o excesso de ar seja maior do que o

necessário, pois o mesmo causará:

- Resfriamento da fornalha;

- Maior consumo de combustível;

- Baixo teor de CO2;

- Chama muito branca.


Reação com falta de ar

Nesta reação a quantidade de ar será insuficiente para promover a queima

completa do combustível

Combustível + ar = gases de combustão + N2 + CO + calor liberado.

Características

Teor de CO2: elevado ( pouca falta de ar )

Fuligem (partículas de carbono): em alto grau (desperdício de combustível)

Fumaça: escura (ocasionando poluição)

Presença de CO nos gases da chaminé: é um gás poluente (tóxico)

Aspecto da chama: vermelho-fuliginosa

7.4. Controle Visual da Combustão

Existem algumas formas, não muito precisas, para se conseguir um controle

xisual da combustão em um gerador de vapor, que podem ser:

Quanto a fumaça na saída da chaminé

Branca excesso de ar

Preta - excesso de óleo

- falta de ar

- fornalha fria

- pulverização do óleo atinge fornalha

Fagulhas, fuligem, fumaça e choque na fornalha;

- Óleo frio

-Queimador defeituoso

-Ar primário insuficiente

-Excesso de óleo

-Queimador fora de centro

-Óleo atingindo fornalha

Chama pulsante e intermitente;

-Ar na tubulação do óleo

-entrada de ar na bomba de óleo

-fluxo de óleo intermitente

-tubo de óleo entupido

-passagem de ar do ventilador ao queimador com defeito

-água no óleo

-queda de pressão no óleo

-superaquecimento do óleo

Quanto à chama

- Chama vermelho-fuliginosa – combustão incompleta

- Chama muito branco – excesso de ar

- Chama com fagulhas – má atomizaçao

- Chama alaranjada-clara – boa combustão


8. Calor:

É o elemento que fornece a energia de ativação necessária para iniciar a

reação entre o combustível e o comburente, mantendo e propagando a combustão,

como a chama de um palito de fósforos.

Nota-se que o calor propicia:

- elevação da temperatura;

- aumento do volume dos corpos;

- mudança no estado físico das substâncias.

O calor pode ser obtido de várias maneiras:

- Atrito entre dois corpos;

- Resistência elétrica;

- Queima de combustíveis;

- Aquecimento provocado pelo sol ( energia solar ).

a) Transmissão de Calor

Convecção:

Ocorre quando aquecemos um fluido as partículas em contato com a

superfície aquecida tornam-se menos densas, tendendo a afastar-se da mesma,

como conseqüência ocorrem correntes de deslocamento fazendo com que as

partículas mais frias venham a entrar em contato com a superfície aquecida.

Condução:

Experimente segurar uma colher ou algum outro objeto metálico comprimido,

com a outra extremidade colocada na chama de um fogão. Depois de algum tempo,

a temperatura da parte que está em sua mão ficará tão alta que você não conseguirá

mais segurá-la. Isso acontece pelo processo de condução, que é a transmissão de

calor através das moléculas de um meio material.

Cada material tem um coeficiente de

condutividade térmica que lhe é característico.

Esse coeficiente expressa, em calorias, a

quantidade de calor conduzida por segundo,

através de uma camada de 1m de espessura

por 1m2 de área, quando a diferença de

temperatura entre as extremidades da camada

é de 1oC

Radiação:

É a capacidade que os corpos possuem de irradiar energia, a radiação não

necessita de um meio de transmissão.

Exemplo: se você estiver próximo a um material aquecido, após alguns

instantes você sentirá sensação de calor

O aquecimento da Terra pelo Sol, o cozimento de alimentos no forno de fogão,

o aquecimento de água através de um coletor solar e a Geração de vapor na

Fornalha da Caldeira são exemplos onde a troca de calor é realizada

predominantemente através da Irradiação.


b) Calor Sensível:

Quando o calor é adicionado à água, a temperatura desta água sobe

aproximadamente 1oC para cada quilocaloria (kcal) adicionado a cada quilo de água.

O aumento da temperatura pela adição de calor pode ser percebido pelos nossos

sentidos. Isto é chamado de calor sensível.

Assim o calor sensível continua a ser fornecido, até que a água atinja seu

ponto de ebulição.

É o calor responsável pela variação de temperatura de uma substância, sem

que ocorra mudança de estado.

c) Calor Latente:

É o calor fornecido a uma substância para que a mesma mude de estado

físico, não havendo porém aumento de temperatura.

A demora ou rapidez com o qual os corpos se fundem ou liquefazem, tem sua

explicação no calor latente, que e a quantidade de calor absorvido pelos corpos na

sua mudança de estado, sem que haja aumento aparentemente de temperatura

O calor latente necessário à fusão ou liquefação varia com sua natureza. Na

passagem do estado líquido ao gasoso, o líquido não muda de temperatura enquanto

dura sua transformação, e todo calor empregado é absorvido para produzir

mudança de estado.

d) Calor Especifico

O que é calor específico. Algumas substâncias são mais difíceis de se

aquecerem do que outras. Se você coloca uma vasilha com água sôbre uma chama e

um bloco de ferro sôbre uma chama igual, o ferro fica em pouco tempo tão quente

que faz ferver qualquer gôta de água que nêle respingue. A água da vasilha

continuará tão fria que você pode mergulhar nela seus dedos (Fig. 15-2). O ferro

necessita de menos calor para elevar sua temperatura do que a água. Nós dizemos

que o ferro tem menor calor específico. Calor específico de uma substância é a

quantidade de calor necessária para elevar de um grau a temperatura da unidade de

pêso dessa substância.

(Fig. 15-2).


d) Caloria

Para quantificar o calor necessitamos definir um padrão, adotaremos a

seguinte unidade: caloria.

Caloria ( 1 cal) - quantidade de calor necessária para elevar a temperatura

de um grama de água de 14,5ºC a 15,5ºC, à pressão atmosférica normal ( a 760 mm

Hg).

1 cal = 4,1855 J e 1 J = 0,239 cal

Símbolo: cal

Com esta unidade de calor é muito pequena, usa-se na prática a quilocaloria;

que é equivalente a 1000 cal. Então quilocaloria será definida como a quantidade de

calor necessária para elevar 1 Kg de água de 1°C.

Watt-hora - (Wh) - energia transferida uniformemente durante uma hora. 1

Wh = 1 x 3600 s x J/s = 3600 x (0,239 cal) = 860 cal Assim, no conceito teórico

1 kWh = 860 Kcal. 1 kW = 860 Kcal/h.

Joule (J) - Unidade de trabalho, de energia e de quantidade de calor. O joule

é o trabalho produzido por uma força de 1 newton cujo ponto de aplicação se desloca

1 metro na direção da força.

1 J = 1 N . m

British thermal unit (Btu) - Corresponde à quantidade de calor necessária

para elevar a temperatura de uma libra* de água de 39,2 ºF.

1 Btu = 1055,6 J

1 Cavalos-força da caldeira (bhp) = 13.1548 Cavalos-força (hp)

1 Cavalos-força da caldeira = 8434.651.88 Calorias por hora

1- BHP (Cavalos-força da caldeira) = 8.434,65 Kcal/h


9. Pressão:

Quando tratamos com líquidos e gases, normalmente falamos de pressão; nos

sólidos falamos de tensão. A pressão num ponto de um fluido em repouso é igual em

todas as direções e definimos pressão como a componente normal da força por

unidade de área.

A pressão é a força a que um objeto está sujeito dividida pela área da

superfície sobre a qual a força age. Definimos a força aqui como sendo uma força

agindo perpendicularmente à superfície.

A pressão (símbolo: p) é a força normal (perpendicular a área) exercida por

unidade de área

A unidade no SI para medir a pressão é o Pascal, equivalente a

uma força de 1 newton por uma área de 1 metro quadrado. A

pressão exercida pela atmosfera ao nível do mar corresponde a

101.325 Pa, e esse valor é normalmente associado a uma

unidade chamada atmosfera padrão

A unidade de pressão, é o pascal, Pa. A pressão é frequentemente medida em

outras unidades (atmosferas, libras por polegada quadrada, milibars, etc.). Mas o

pascal é a unidade apropriada no sistema MKS (metro-quilograma-segundo).

Quando falamos em presão atmosférica, estamos insinuando a pressão

exercida pelo peso de ar que paira sobre nós. O ar na atmosfera alcança uma altura

enorme. Logo, mesmo que a sua densidade seja baixa, ele ainda exerce uma grande

pressão.

a) Pressão Atmosférica

Por definição pressão é força por superfície. Embora não percebemos o ar

possui um determinado peso, e como conseqüência exerce uma força sobre a

superfície da terra.

Exemplo:

Um tubo de vidro contendo mercúrio ( hg ) conforme a fig.- a, em seguida

vira-se o tubo dentro de um recipiente, fig.- b.

Então observamos que o mercúrio não desceu por completo do tubo, o que

significa que algo está segurando o líquido dentro do tubo. Esta força

que segura o líquido dentro do tubo é o peso da camada de ar , que atua

sobre a superfície do líquido, ou seja, pressão atmosférica

mercúrio(hg) h

fig.-a fig.-b

Medindo-se a diferença da altura entre a superfície do mercúrio no recipiente

e a do mercúrio dentro do tubo, encontra-se uma altura de 760 mm (ao nível do

mar), logo:

Patm (nível do mar) = 760 mm hg = 1.033 kgf / cm2

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades


b) Pressão Efetiva (manométrica):

A pressão efetiva ou manométrica, é a pressão de trabalho ou seja, diferença

entre a pressão atm, e a pressão absoluta.

A maioria dos manômetros de pressão é a vácuo, monstram a diferença entre

a pressão absoluta e a atmosférica. Medindo assim a pressão manométrica.

Exemplo:

Um equipamento trabalhando sob pressão é conexado em tubo em forma de

“U”, contendo em seu interior mercúrio ( hg ).

A pressão do equipamento causará um desnível (h), sendo o desnível

multiplicado com peso especifico do mercúrio para a pressão manométrica.

Patm equip. h Pabs. Pressão efetiva ou manométrica = h c) Pressão Absoluta:

Define-se como sendo o resultado da soma da pressão atmosférica (PATM), mais a pressão manométrica (PMAN).

Pabs = Patm + Pman


Um vacuômetro é um instrumento de medida de pressão, semelhante ao

manômetro, para medir pressões em Recipientes que operam sob vácuo.

A pressão de vácuo, indicada no vacuômetro, pode ser expressa da seguinte

forma:

Pvac = Pabs - Patm

Como a Pressão Absoluta dentro de um Recipiente sob vácuo é menor que a

Pressão Atmosférica, utilizando a expressão acima obtém-se um valor negativo para

a Pressão de Vácuo (ou seja as pressões de vácuo são indicadas no sentido anti-

horário, à esquerda do zero).

As pressões de vácuo, por serem valores pequenos, normalmente são

expressas em mmHg (milímetros de mercúrio) ou em cmHg (centímetros de

mercúrio).


A tabela apresenta os valores para a transformações das unidades

DE PARA Kgf/cm2 Psi Pa KPa MPa Bar mBar mmCA mmHg

1-Kgf/cm2 1 14,22 98.066,5 98,066 0,098 0,98 980,66 10,01 735,56

1-Psi 0,070 1 6.894,75 6,89 0,0068 0,068 68,94 0,7037 51,71

1-Pa 0,00001 0,00014 1 0,001 0,000001 0,00001 0,01 0,0001 0,075

1-Kpa 0,01 0,14 1.000 1 0,001 0,01 10 0,102 7,5

1-Mpa 10,19 145,037 1.000.000 1.000 1 10 10.000 102,07 7.500,61

1-Bar 1,019 14,50 100.000 100 0,1 1 1.000 10,207 750,061

1-mmCA 0,0999 1,42 9796,85 9,79 0,000009

7 0,097 97,96 1 0,073

1-mmHg 0,0013 0,019 133,32 0,13 0,00013 0,0013 1,3 13,60 1

UNIDADES DE PRESSÃO

Unidades: 1 atm = 760mmHg = 10.330 mmca

1 at = 1kgf/cm2 = 735,6mmHg = 10 mca

1 atm = 1,033 kgf/cm2

1 atm = 10.000 N/m2

1 atm = 14,7 psi

1 kgf/cm2 = 14,217 psi

1 kgf/cm2 = 98.039 N/m2

1 N/m2 = 0,0000102 kgf/cm2

atm = Atmosfera Padrão (760mmHg e 0oC)

at = Atmosfera Técnico

psi = lbf/pol2

Exemplo: Converta uma pressão de 300 psi em kgf/cm2.

1-Kgf/cm2 = 14,22 psi

X = 300,0 psi

X = 300 / 14,22 = 21,1 Kgf/cm2


10. Vapor:

a) Definição:

O vapor é gerado através de um fluido vaporizante (no caso a água) que

absorve certa quantidade de energia térmica (calor), a quantidade de energia térmica

que a água recebe , faça com que a mesma transforme em vapor.

Exemplo:

Em um processo industrial que possui trocadores de calor, utiliza-se vapor

para aquecer o produto. Neste processo o vapor cede a energia térmica (calor) para o

produto.

b) Vapor Saturado:

A vaporização ocorre a pressão e temperatura constante. Certa quantidade de

energia térmica (calor), deve ser adicionada para que 1 kg de água entre em ebulição

e se transforme totalmente em vapor saturado. Durante a vaporização o volume

específico é alterado.

O vapor saturado, é composto por uma mistura de água e vapor, cuja

temperatura se mantém constante em relação à sua pressão, e é justamente esta

característica que lhe confere maior facilidade no controle de temperatura de

processos, portanto, é o tipo de vapor mais utilizado na maioria das aplicações

industriais, que não requerem isenção de umidade ou altas temperaturas.

c) Vapor Superaquecido

Define-se vapor superaquecido como sendo todo vapor que esteja a uma

temperatura superior a sua temperatura de vaporização. Após a água ter evaporado,

continuamos a fornecer calor. Esta quantidade de calor excedida irá elevar a

temperatura do vapor superaquecendo o mesmo. A pressão permanece constante.

O vapor superaquecido é isento de umidade e comporta-se nas tubulações

como gás. Graças a estas qualidades, é o perfeito para alimentação de turbinas

geradoras de energia elétrica ou motora, e este é de fato sua principal aplicação. Isso

por que as turbinas não podem receber umidade, sob o risco de sofrerem danos em

seus componentes

11. Volume Específico:

O volume específico de uma substância é definido como o volume por unidade de massa.

A água no estado líquido apresenta um peso (kg) definido; portanto o vapor também terá um peso definido. Mas o vapor também ocupa um volume (m3) para cada pressão.

Exemplo:

* Para a pressão absoluta de 1,0 kg / cm2 o volume do vapor gerado de 1,0 kg de água ocupara 1,75 m3; * Para a pressão absoluta de 5 kg / cm2 o volume do vapor gerado de 1,0 kg de água ocupará 0,3816 m3; * Ao volume em m3 ocupado para cada quilograma (kg) de vapor, define-se como sendo o volume específico, do valor saturado (m3 / kg).


12. Entalpia:

É a quantidade de calor fornecida para a água, para elevar sua temperatura

até a temperatura de ebulição (vaporização) e fundir a mesma, transformando em

vapor.

A entalpia é expressa na unidade: (h = kcal / kg).

a) Entalpia líquido saturado (hl):

Para que a água atinja a temperatura de ebulição é necessário que forneça

uma quantidade de calor para que a mesma comece a evaporar a esta quantidade de

calor chamamos de entalpia do líquido saturado, tendo a seguinte unidade: (hl= kcal

/ kg).

T ºC

vapor superaquecido

liquido + vapor

ts

líquido

hl hv entalpia

b) Entalpia de vapor saturado (hv):

Define-se como sendo a quantidade de calor necessário para que ocorra a

passagem da água do estado líquido para o estado de vapor, na temperatura de

vaporização, unidade ( hv = kcal / kg ).

c) Calor latente de vaporização ( hlv ):

Define-se como sendo a diferença entre a entalpia do vapor saturado (hv) e a

entalpia do líquido saturado (hl), unidade : (hlv = kcal / kg)


13. Tabela de Vapor Saturado:

P TS V’ H’ H” R

P.mam Pressão absoluta

Temp. de vaporização

Volume específico do vapor saturado

Entalpia específica do líquido saturado

Entalpia esp. do vapor

saturado

Calor latente

kgt / cm2 kgf / cm2 C° m3 / kg kcal / kg kcal / kg kcal / kg

0,0 1,00 99,09 1,725 99,1 638,5 539,4

0,5 1,5 110,79 1,180 110,9 642,8 531,9

1,0 2,0 119,62 0,9016 119,8 645,8 525,9

1,5 2,5 126,79 0,7316 127,2 648,3 521,1

2,0 3,0 132,88 0,6166 133,4 650,3 516,9

2,5 3,5 138,19 0,5335 138,8 651,9 513,1

3,0 4,0 142,92 0,4706 143,6 653,4 509,8

3,5 4,5 147,20 0,4213 148,0 654,7 506,7

4,0 5,0 151,11 0,3816 152,1 655,8 503,7

4,5 5,5 154,71 0,3489 155,8 656,9 501,1

5,0 6,0 158,08 0,3213 159,3 657,8 498,5

5,5 6,5 161,15 0,2980 162,6 658,7 496,2

6,0 7,0 164,17 0,2778 165,6 659,4 493,8

6,5 7,5 166,96 0,2602 168,5 660,2 491,7

7,0 8,0 169,61 0,2448 171,3 660,8 489,5

7,5 8,5 172,11 0,2311 173,9 661,4 487,5

8,0 9,0 174,53 0,2189 176,4 662,0 485,6

8,5 9,5 176,82 0,2080 178,9 662,5 483,6

9,0 10,0 179,04 0,1981 181,2 663,0 481,8

10 11 183,20 0,1808 185,6 663,9 478,3

11 12 187,08 0,1664 189,7 664,7 475,0

12 13 190,71 0,1541 193,5 665,4 471,9

13 14 194,13 0,1435 197,1 666,0 468,9

14 15 197,36 0,1343 200,6 666,6 466,0

15 16 200,43 0,1262 203,9 667,1 463,2

16 17 203,35 0,1190 207,1 667,5 460,4

17 18 206,14 0,1126 210,1 667,9 457,8

18 19 208,81 0,1068 213,0 668,2 455,2

19 20 211,38 0,1016 215,8 668,5 452,7

20 21 213,85 0,0968 218,5 668,7 450,2

21 22 216,23 0,0925 221,2 668,9 447,7

22 23 218,53 0,08856 223,6 669,1 445,5

23 24 220,75 0,08492 226,1 669,3 443,2

24 25 222,90 0,08157 228,5 669,4 440,9


II - GERADORES DE VAPOR ( CALDEIRAS )

1. HISTÓRIA

Herão, matemático e físico que viveu na Alexandria, Egito, descreveu a

primeira máquina à vapor conhecida em 120 a.C. A máquina consistia em uma

esfera metálica, pequena e oca montada sobre um suporte de cano proveniente de

uma caldeira de vapor. Dois canos em forma de L eram fixados na esfera. Quando o

vapor escapa por esses canos em forma de L, a esfera adquiria movimento de

rotação. Este motor, entretanto não realizava nenhum trabalho útil. Centenas de

anos depois, no séc. XVII, as primeiras máquinas à vapor bem - sucedida foram

desenvolvidas.

1.1. As primeiras máquinas a vapor

Operavam utilizando-se mais da propriedade de o vapor condensar-se de

novo em líquido do que de sua propriedade de expansão. Quando o vapor se

condensa, o líquido ocupa menos espaço que o vapor. Se a condensação tem um

lugar em um recipiente fechado, cria-se um vácuo parcial, que pode realizar trabalho

útil.

Em 1698, Thomas Savery (1650-1715), mecânico inglês, patenteou a primeira

máquina à vapor realmente prática, uma bomba para drenagem de água de minas. A

bomba de Savery possuía válvulas operadas manualmente, abertas para permitir a

entrada de vapor em um recipiente fechado. Despejava-se água fria no recipiente

para resfriá-lo e condensar o vapor. Uma vez condensado o vapor, abria-se uma

válvula de modo que vácuo no recipiente aspirasse a água através de um cano.

Em 1712, Thomas Newcomen (1663-1729), ferreiro inglês, inventou outra

máquina à vapor para esvaziamento da água de infiltração das minas. A máquina de

Newcomen possuía uma viga horizontal à semelhança de uma gangorra, da qual

pendiam dois êmbolos, um em cada extremidade, Um êmbolo permanecia no interior

de um cilindro, Quando o vapor penetrava no cilindro, forçava o êmbolo para cima, e

acarretava a decida de outra extremidade. Borrifa-se água fria no cilindro, o vapor se

condensava e o vácuo sugava o êmbolo de novo para baixo. Isto elevava o outro

extremo da viga, que se ligava ao êmbolo de uma bomba na mina.


Em 1765, Watt aperfeiçoa o modelo de Newcomen. Seu invento deflagra a

revolução industrial e serve de base para a mecanização de toda a indústria.

Stephenson revoluciona os transportes com a invenção da locomotiva a vapor

2. Definição de Caldeira:

Gerador de vapor (ou caldeira) é um trocador de calor mais complexo, cuja

finalidade é produzir vapor. Para produzir este vapor é utilizado um fluído

vaporizante (no caso a água) e energia térmica (calor).

Trataremos de Caldeiras a vapor de água, embora existem geradores para

outros tipos de vapores. A energia térmica usada no processo de produções de vapor,

será obtido através da queima de um combustível que poderá ser: sólido, líquido ou

gasoso.

Nem sempre a fonte produtora de calor é um combustível, podendo ser

aproveitado calores residuais de processos industriais (escape de motores diesel ou

de turbinas a gás) dando ao equipamento a denominação de Caldeiras de

Recuperação ou ainda utilizar resíduos industriais.

2.1. Caldeira a Vapor

Caldeira é um equipamento exigente. Quer água tratada, operador

experiente, inspeção diária e dispositivos de controle e segurança.


3. Tipos de Caldeira:

Existem diversos tipos de caldeira que podem ser classificadas segundo

diversos critérios:

a) Quanto à localização relativa água-gases:

Caldeiras (flamotubulares)

Ou tubos de fogo. São aquelas em que os gases quentes da combustão

passam por dentro dos tubos circundados pela água .

Rendimento térmico

O rendimento térmico da caldeira flamotubular é normalmente mais baixo e o

espaço ocupado por ela é proporcionalmente maior, embora atualmente já existam

modelos compactos desse tipo de caldeira. Apesar dessas restrições, seu emprego

pode ser indicado de acordo com as necessidades particulares de cada processo

industrial, sendo adequado para pequenas instalações industriais.

Caldeiras aquotubulares:

São aquelas em que os gases

quentes envolvem tubos que possuem

água em seu interior.

Inicialmente produziam caldeiras

aquotubulares de tubos retos e

inclinados; hoje predominam caldeiras

de tubos curvos, formando sistemas

completos.


b) Quanto à energia empregada para o aquecimento:

O tipo mais comumente encontrado é o de caldeiras que queimam

combustíveis sólidos (carvão, lenha, cavacos, bagaços, etc.) líquidos (óleos

combustíveis, principalmente) e gasoso (gás liqüefeito de petróleo, embora esse tipo

de emprego para o GLP esteja em desuso ).

A produção de caldeira elétrica encontra-se atualmente, em fase de expansão

no Brasil, dada a grande oferta desse tipo de energia. Caldeiras a eletrodos

submersos e a jato de água são os dois tipos de caldeiras elétricas a resistores são

particularmente empregadas para a produção de água ou para baixas quantidades

de vapor.

Existem caldeiras que empregam, como elemento de fornecimento de energia

gases quentes, resultantes de outros processos que liberam calor. São denominadas

caldeiras de recuperação e funcionam à semelhança de trocadores de calor, com a

peculiaridade de que um dos lados (o da água) muda de fase.

Nas usinas nucleares, os reatores são utilizados basicamente para a

produção de energia elétrica, por meio de movimentação de turbinas a vapor. O calor

gerado pela fusão do urânio é transmitido à água mediante circuitos fechados,

gerando assim o vapor que é utilizado em circuitos secundários, à semelhança de

caldeiras e turbinas convencionais, sugerindo, desse modo a denominação de

caldeiras nucleares.

c) Quanto ao Fluido que Contém:

Além das caldeiras destinadas à vaporização de água, existem as que são

usadas para a vaporização de mercúrio, de líquidos térmicos e outros.

Ultimamente, vêm sendo muito empregadas as caldeiras de fluido térmico,

que aquecem (vaporizando ou não, dependendo do caso) fluidos em circuitos

fechados, fornecendo calor e processos, sem a transferência de massa.

d) Quanto à Montagem:

Normalmente as caldeiras flamotubulares são pré-montadas ou como

também se denominam compactas isto é saem prontas de suas fábricas, restando

apenas sua instalação no local em que serão operadas.


As caldeiras aquotubulares, porém além do tipo compacto, podem ser do tipo

“montadas em campo”, quando seu porte justificar sua construção no local de

operação como, a caldeira de 30 metros de altura .

A caldeira montada em campo pode ainda ser caracterizada conforme a

estrutura que a suporta com caldeira auto-sustentada, quando os próprios tubos e

tubulões constituem sua estrutura; caldeira suspensa, quando há necessidade de

construção de uma estrutura à parte, e caldeiras mistas, que empregam essas duas

formas básicas de sustentação.

e) Quanto à Circulação de Água:

Para o fornecimento homogêneo de calor à água, é necessário que haja a

circulação desta. Quando a circulação é mantida graças a diferenças de densidade

entre a água mais quente e a menos quente, a circulação da água é denominada

“natural”. Em contraposição, denominam-se caldeiras de circulação forçada aquelas

que possuem sistemas de coletores e de impulsionamento da água.

f) Quanto à Pressão:

A classificação geral de caldeiras de acordo com as pressões é apresentada

abaixo:

Caldeira Pressões

Psi Kgf / cm2

Baixa pressão 100 - 400 7 - 28

Média pressão 400 - 800 28 - 57

Alta pressão 800 - 300 57 - 512

Pressão super crítica 3000 e maiores 212 e maiores


h) Quanto à automatização:

As caldeiras podem ser divididas em manuais ou automáticas:

Caldeiras manuais: Toda a caldeira que dependa da total vigilância do

operador, chama-se manual. Atualmente, dificilmente encontram-se estas caldeiras

em operação, devido aos riscos que estas apresentam.

Caldeiras Automáticas: São aquelas que possuem equipamentos destinados

a controlar o nível da água, alimentação, acendimento e a combustão do óleo ...,

cabendo ao operador o controle e verificação do bom funcionamento destes

dispositivos.

g) Quanto ao Sistema de Tiragem:

Após a queima do combustível na fornalha, os gases quentes percorrem o

circuito dos gases, desenvolvendo diversas passagens , para o melhor

aproveitamento do calor, sendo finalmente lançados à atmosfera pelas chaminés.

É evidente que, para haver essa movimentação, há necessidade de diferenças

de pressões que promovam a retirada dos gases queimados e possibilitem a entrada

de nova quantidade de ar e combustível.

Denomina-se tiragem o processo que retira os gases mediante a criação de

pressões diferenciais na fornalha. Pode-se portanto, caracterizar-se as caldeiras de

tiragem natural, quando esta se estabelece por meio de chaminés, e como caldeiras

de tiragem artificial ( mecânica ou forçada ), quando para produzir depressão

emprega-se ventiladores ou ejetores.

Como se vê existem inúmeros critérios para classificação de caldeiras são

classificadas conforme a potência, em caldeira especial de 1ª, 2ª e 3ª categorias, mas

também conforme a abordagem. Do ponto de vista de segurança, por exemplo, a

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), classifica como “Caldeiras de

Baixa Periculosidade” as que possuem dimensões, volume e pressão dentro de

determinados limites.


4. Classificação das Caldeiras:

Podemos classificar as caldeiras de várias maneiras como: tipos e posição dos

tubos, conteúdo, pressão, aquecimento, tipo de fornalha.

Caldeiras Tubo de Fogo: (Flamotubular)

Horizontal:

* Fornalha Externa Multitubular: - duas voltas de chama.

- três voltas de chama.

* Fornalha Interna: - um tubulão

- dois a quatro tubulões

- locomóveis

- escocesas.

Vertical :

* Fornalha Interna;

* Fornalha Externa.

Caldeiras Tubo de Água: (Aquotubular)

* Tubos Retos: - tambor transversal

- tambor longitudinal

* Tubos Curvos: - um tambor

- dois tambores (longitudinal ou

transversal)

- três tambores (longitudinal ou

transversal)

- quatro ou mais tambores.

* Circulação Positiva: - forçada

- natural

5. Caldeiras Tubo de Fogo (Flamotubular)

Este foi o primeiro tipo de caldeira que surgiu, são conhecidas por tubo de

fogo ou flamotubulares, por que os gases de combustão circulam no interior dos

tubos ficando a água por fora dos mesmos.

Segundo a figura notamos que a caldeira tipo tubo de fogo é constituída de

um cilindro externo que comporta a água, de tubos por onde passam o fogo e

dependendo do numero de passes possuem câmara dianteira e traseira para

reversão dos gases .

São feitas para operar em pressões limitadas, uma vez que o vaso submetido

a pressão é relativamente grande, o que inviabiliza o emprego de chapas de maiores

espessuras.


Caixa de Fumaça

A caixa de fumaça é o local por onde os gases da combustão fazem a reversão

do seu trajeto, passando novamente pelo interior da caldeira (pelos tubos de fogo).

5.1. Tipos de caldeiras flamotubulares

Caldeiras flamotubulares ou fogotubulares são aquelas em que os gases

provenientes da combustão (gases quentes) circulam no interior dos tubos e a água a

ser aquecida ou vaporizada circula pelo lado de fora.

Este tipo de caldeira é o de construção mais simples, e pode ser classificado quanto

à distribuição dos tubos, que podem ser tubos verticais ou horizontais.

5.1.1. Caldeiras de tubos verticais

Nas caldeiras de tubos verticais, os

tubos são colocados verticalmente num

corpo cilíndrico fechado nas

extremidades por placas, chamadas

espelhos.

A fornalha interna fica no corpo

cilíndrico logo abaixo do espelho inferior.

Os gases de combustão sobem através

dos tubos, aquecendo e vaporizando a

água que está em volta deles


As fornalhas externas são utilizadas principalmente no aproveitamento da

queima de combustíveis de baixo poder calorífico, tais como: serragem, palha, casca

de café e de amendoim e óleo combustível (1A, 2A ... etc.)

5.1.2. Caldeiras de tubos horizontais

As caldeiras de tubos horizontais abrangem vários modelos, desde as

caldeiras Cornuália e Lancaster, de grande volume de água, até as modernas

unidades compactas. As principais caldeiras horizontais apresentam tubulões

internos nos quais ocorre a combustão e através dos quais passam os gases quentes.

Podem ter de 1 a 4 tubulões por fornalha.

Tipos de caldeiras de tubos horizontais

Cornuália

A caldeira Cornuália, um dos primeiros modelos desenvolvidos, é constituída

de um tubulão horizontal ligando a fornalha ao local de saída de gases. É de

funcionamento simples, porém de rendimento muito baixo.

Suas principais características são: pressão máxima de operação de 10

kgf/cm², vaporização específica 12 a 14 kg de vapor/m² e máximo de 100m² de

superfície.


Lancaster

A caldeira Lancaster é de construção idêntica à anterior, porém tecnicamente

mais evoluída.

Pode ser constituída de dois a quatro tubulões internos e suas

características são: área de troca térmica de 120 a 140m² e vaporização de 15 a 18

kg de vapor/m². Algumas delas apresentam tubos de fogo e de retorno, o que

apresenta uma melhoria de rendimento térmico em relação às anteriores.

Caldeira Multitubular

Na caldeira multitubular, a queima de combustível é efetuada em uma

fornalha externa, geralmente construída em alvenaria instalada abaixo do corpo

cilíndrico.

Os gases quentes passam pelos

tubos de fogo, e podem ser de um ou

dois passes. A maior vantagem é poder

queimar qualquer tipo de combustível.

Na figura a seguir, temos um exemplo de

caldeira multitubular.

Caldeira Locomóvel

A caldeira locomóvel, também do tipo multitubular, tem como principal

característica apresentar uma dupla parede em chapa na fornalha, pela qual a água

circula.

Sua maior vantagem está no fato

de ser fácil a sua transferência de local e

de poder produzir energia elétrica. É

usada em serrarias junto à matéria-

prima e em campos de petróleo


6. Componentes Principais de uma Caldeira Flamotubular:

As caldeiras flamotubulares apresentam as seguintes partes principais:

corpo, espelhos, feixe tubular ou tubos de fogo e caixa de fumaça.

O corpo da caldeira, também chamado de casco ou carcaça, é construído a

partir de chapas de aço carbono calandradas e soldadas. Seu diâmetro e

comprimento estão relacionados à capacidade de produção de vapor. As pressões de

trabalho são limitadas (normalmente máximo de 20 kgf/cm²) pelo diâmetro do corpo

destas caldeiras.

Os espelhos são chapas planas cortadas em forma circular, de modo que

encaixem nas duas extremidades do corpo da caldeira e são fixadas através de

soldagem. Sofrem um processo de furação, por onde os tubos de fumaça deverão

passar. Os tubos são fixados por meio de mandrilamento ou soldagem.

O feixe tubular, ou tubos de fogo, é composto de tubos que são responsáveis

pela absorção do calor contido nos gases de exaustão usados para o aquecimento da

água. Ligam o espelho frontal com o posterior, podendo ser de um, dois ou três

passes.

a) Fornalha;

É o local onde se processa a queima do combustível e a conseqüente

liberação de calor.

- Aparelho de Combustão:

O qual promove a mistura do comburente com o combustível e a queima do

mesmo.

b) Queimadores

Aparelho destinado a pulverizar o combustível, misturando-o

convenientemente com o ar, a fim de se obter uma boa combustão.

c) Reservatório para Combustível

Cuja capacidade varia de acordo com as necessidades do trabalho, e deve

possuir um sistema de aquecimento dependendo do tipo de combustível utilizado

(BPF, Tipo E).


d) Pré-Aquecedor de Óleo:

Situado antes da entrada do combustível no queimador, serve para aquecer o

óleo (somente os que necessitam de aquecimento) fazendo-o atingir uma viscosidade

correta para a queima.

f) Economizador

Equipamento que aproveita o calor residual dos gases de combustão para

aumentar a temperatura da água de alimentação.

g)Chaminé

É um tubo destinado ao escoamento dos gases da combustão. Este

escoamento se dá através de tiragem forçada ou tiragem natural (tiragem é a

retirada dos gases da combustão de dentro da caldeira, através de uma diferença de

pressão).

e) Passes

Existem flamotubulares verticais, porém, atualmente, as caldeiras

horizontais são muito mais comuns, podendo possuir fornalhas lisas corrugadas; 1,

2 e 3 passes; traseira seca ou molhada.

5.1 - Vantagens e Desvantagens das caldeiras tubo de fogo

Vantagens:

Custo de aquisição mais baixo;

Facilidade de manutenção;

Exigem pouca alvenaria;

Dispensam tratamento rigoroso da água de alimentação

Desvantagens:

Baixo rendimento térmico;

Partida lenta devido a grande quantidade de água;

Pressão limitada a 18 Kg / cm2;

Apresentam dificuldades para instalação de economizador,

superaquecedor e pré - aquecedor;


7. Componentes Aquotubulares

Ao acompanharmos o processo evolutivo por que passaram os geradores de

vapor, notamos que nas caldeiras de tubo de fogo primitivas, a superfície de

aquecimento era muito pequena, tendo conseqüência uma baixa vaporização

específica (12 a 14 Kg de vapor / m2) e que gradualmente foi sendo aumentada com

o número de tubos.

Por mais tubos que se colocassem dentro da caldeira inconvenientemente,

tais como: baixo rendimento térmico, demora na produção de vapor, com a evolução

térmica das indústrias, estas começaram a necessitar de caldeiras com maior

rendimento, menos consumo, rápida produção e grandes quantidades de vapor.

Baseado nos princípios da termodinâmica e na experiência com os tipos de caldeiras

existentes, resolveram os fabricantes inverter a situação, ou seja, trocaram os tubos

de fogo por tubos de água, tendo assim aumentado em minuto a superfície de

aquecimento e surgindo a caldeira tubo de água.

Esquema de uma Caldeira Aquatubular

Esse tipo de caldeira é de utilização mais ampla, uma vez que possui vasos

pressurizados (tubulões) de menores dimensões relativas, o que viabiliza, econômica

e tecnicamente, o emprego de maiores espessuras e portanto a operação em pressões

mais elevadas. Outra característica importante desse tipo de caldeira é a

possibilidade de adaptação de acessórios, como o superaquecedor, que permite o

fornecimento de vapor superaquecido, necessário ao funcionamento de turbinas

1- Tubulão de vapor 6 - Economizador

2- Tubulão de lama 7 - Pré-aquecdor de ar

3- Feixe tubular 8 - Chaminé

4- Fornalha 9 - Reservatório de óleo

5- Superaquecedor 10 - Queimador


7.1. Componentes principais de uma caldeira aquotubular.

a) Tambor de Vapor:

É um cilindro fechado colocado na parte mais alta do gerador de vapor

servindo basicamente para separar a água do vapor formado e controlar o nível

mínimo e máximo da mesma.

Devido a grande velocidade que sai o vapor da caldeira e ser o mesmo

saturado, este tende a arrastar consigo gotas de água e impurezas. Para evitar este

problema são instaladas placas metálicas separadoras de vapor.

1. Área dos tubos de descida da água do feixe tubular (downcomers).

2. Área de tubos vaporizantes (riser), que descarregam a mistura de vapor e

água contra a chicana 6. Esta forma uma caixa fechada no fundo e dos lados, com

abertura na parte superior, que projeta o vapor e a água contra a chicana 8.

3. Área dos tubos do superaquecedor, mandrilados no tambor.

4. Filtro de tela ou chevron.

5. Tubo de drenagem da água retirada no filtro.

6. Tubo distribuidor da água de alimentação; observa-se a posição dos furos.

7. Tubo coletor de amostras de água e da descarga contínua.

8. Chicana.

O tubulão de vapor é construído com chapa de aço carbono de alta qualidade

(ASTM A285 grau C, ASTM A515-60 ou A515-70).

Os tubos são mandrilados nos tubulões e se dividem em tubos de descida

d’água e tubos de geração de vapor, que descarregam a mistura água/vapor no

tubulão.

Na descarga dos tubos de geração de vapor é instalada uma chicana (chapa

defletora) que é uma caixa fechada no fundo e nos lados, destinada a separar a água

contida no tubulão e amenizar as variações do nível de água, ocorridas no tubulão

de vapor.

b) Tambor de Lama:

Localizado na parte mais inferior da caldeira deve estar sempre cheio de

água. Todas as impurezas que entram junto com a água de alimentação, como:

ferrugem e lama (surgida com o tratamento químico da água) armazenam-se neste

tambor as quais serão retiradas em intervalos de tempo, através de descargas de

fundo.


c) Feixe Tubular:

São os tubos que interligam o tambor de vapor ao tambor de lama servido

para absorver a maior parte do calor liberado na combustão e promover a circulação

da água com o vapor gerado, subindo até o tambor de vapor, onde ocorre a

separação.

d) Fornalha:


liberação de calor.

- Aparelho de Combustão:

O qual promove a mistura do comburente com o combustível e a queima do

mesmo.

- Câmara de Combustão:

Local onde se realiza a complementação da combustão.

Parede d’água

Nas caldeiras a fornalha, a parede d’água é formada por tubos que estão em

contato direto com as chamas e os gases, permitindo maior taxa de absorção de

calor por radiação.

Os tipos mais comuns de construção de parede d’água são:

Parede d’água com tubos tangentes


e) Superaquecedor:

São equipamentos destinados a superaquecerem o vapor saturado através de

tubos de aço em forma de serpentina, cujo diâmetro varia conforme a capacidade da

caldeira. Quanto aos tubos , os mesmos podem ser classificados em lisos ou

aletados.

Classificação:

Os superaquecedores geralmente são classificados quanto a localização:

a) dependente: quando fazem parte da própria caldeira;

b) independente: quando são separados da caldeira , ou seja possuem

fornalha própria.

Regulagem de Temperatura do Vapor Superaquecido:

A regulagem normalmente, é realizada por meio de processos automáticos,

podem ser:

* redução da chama dos queimadores;

* direcionamento dos gases da combustão (fazendo estes em maior ou menor

quantidade sobre os tubos do superaquecedor).

Cuidados com os Superaquecedores:

Por não conterem água, no início do funcionamento os mesmos correm o

risco de terem seus tubos “queimados” se não forem tomados os seguintes cuidados,

quando a caldeira estiver parada e for entrar em operação:

* fazer circular vapor de uma outra caldeira;

* encher de água os tubos do superaquecedor, caso não haja outra caldeira.

h) Economizador:

Econimizador, ou aquecedor de água, é um equipamento destinado a aquecer

a água de alimentação do gerador de vapor, trazendo algumas vantagens como:

* vaporização mais rápida;

* regularização da carga térmica, pois não é necessário o aumento de

combustível para compensar a entrada de água fria.

* aumenta o rendimento termodinâmico do equipamento, pois é aproveitado o

calor residual dos gases de combustão.

f).Pré-Aquecedor:

São equipamentos destinados a

aquecer o ar de combustão, antes do

mesmo entrar na fornalha. Podem

melhorar consideravelmente a eficiência

térmica da instalação em até 10,0%


g) Desaerador:

É utilizado para aquecer a água e também desprender os gases contidos na

mesma, como: oxigênio (O2) e gás carbônico (CO2).

7.2. Vantagens das Caldeiras Tubo de Água:

Redução do tamanho da caldeira;

Queda da temperatura de combustão;

Eliminação da necessidade de uso de refratários de alta qualidade;

Vaporização específica maior, sendo de 28, 30 Kg de vapor/m2 à 50 Kg de

vapor/m2 para as caldeiras com tiragem forçada;

Fácil a sua manutenção e limpeza;

Rápida entrada em regime;

Fácil inspeção nos componentes.

8 - Componentes Comuns às Caldeiras

8.1 Fornalhas


liberação de calor. Esta dividida em:

- aparelho de combustão: o qual promove a mistura do comburente com o

combustível e a queima do mesmo.

- câmara de combustão: local onde se realiza a complementação da

combustão.

Existem diversas formas de classificação das fornalhas, podendo todas elas

serem agrupadas em duas grandes classes.

Fornalha com suporte

Destinada a queimar combustíveis sólidos a granel, picados ou moídos

grosseiramente como: serragem, lenha em metro, cavacos, bagaço de cana, palha de

arroz ...

Os suportes podem ser mecanizados ou não, tendo como principais tipos as:

grelha plana ligeiramente inclinada;

em escada;

esteira fixa basculante;

grelhas oscilante;

esteira rotativa móvel;


Combustíveis sólidos

Como modelo básico, para maior facilidade de exposição, será adotada a

queima de combustível sólido em uma fornalha de leito fixo, com carga manual,

conforme ilustrado na figura B.6.

A descrição a seguir, não se assemelha àquela adotada para combustíveis

líquidos, onde procurou-se mostrar os fenômenos que iam se sucedendo ao redor de

uma gota de óleo.

Pretende-se agora mostrar o processo do ponto de vista macroscópico, sem

acompanhar uma partícula sólida ao longo de sua trajetória.

Ao longo da altura do leito, podem ser distinguidas as seguintes regiões:

a) zona de secagem (região 1);

b) zona de pirólise (região 2);

c) zona de redução (região 3);

d) zona de oxidação (região 4);

e) zona de cinzas (região 5).

Figura B.6 - Fornalha de leito fixo para combustíveis sólidos

Será acompanhada, ao longo de sua trajetória, o ar primário, e os fenômenos

que ocorrem a sua volta.


Inicialmente, entrando na fornalha, o ar primário atravessa a grelha, a zona

das cinzas, atingindo a zona de oxidação. As cinzas, apesar de todos os

inconvenientes, protegem a grelha contra as altas temperaturas reinantes na região

de oxidação.

Na zona de oxidação, as partículas sólidas, com alta concentração de carbono

(coque), reagem com o oxigênio do ar primário, produzindo gases que em sua

composição possuem, predominantemente, CO2. Nessa zona, as reações são

exotérmicas e atingem temperaturas elevadas.

O CO2 formado, ao entrar em contato com o coque incandescente e, na falta

de oxigênio, totalmente consumido na zona anterior, reage segundo a reação:

C + CO2 ® 2CO – Q

onde Q representa uma dada quantidade de calor. Como a reação acima é

endotérmica, contribui para o abaixamento da temperatura do leito. A região onde

prevalece tal reação é denominada zona de redução.

Os gases quentes, agora compostos principalmente por CO, CO2 (e N2 do ar

primário) atingem então, uma região um pouco mais fria do leito. É nessa região,

denominada zona de pirólise, onde são retiradas as frações combustíveis mais leves

do sólido, bem como os alcatrões, que são as frações mais pesadas. Em realidade, o

processo acima fornece um espectro de substâncias vaporizadas muito amplo, e de

difícil quantificação. No estado sólido, após essa fase, o que resta é o coque agregado

às cinzas.

Antes de atingir a zona de pirólise, o combustível sólido passa pela zona de

secagem, onde se perde grande parte de sua umidade. Naturalmente, a unidade

residual vai sendo evaporada nas zonas subseqüentes.

Os gases que deixam o leito são compostos por CO2, CO, vapor d’água, N2 e

uma série de vapores e gases combustíveis.

A admissão de ar secundário propicia a combustão completa dos produtos

combustíveis restantes.

No caso de combustíveis sólidos, pobres em substâncias voláteis, a maior

parte do ar deve ser primário; caso contrário, uma grande quantidade de ar

secundário deve ser admitida, para a combustão daqueles últimos.

Muito embora o modelo acima proposto tenha sido elaborado para um leito fixo de

alimentação manual, a idéia pode ser prontamente extrapolada para o caso de grelha

móvel. A figura B.7 ilustra o posicionamento das várias zonas existentes nesse caso.

Para os combustíveis sólidos, podem ser feitas as mesmas observações

qualitativas feitas para os combustíveis líquidos em relação à quantidade de ar de

combustão, temperatura e tempo de permanência.

8.2 Queimador

Os queimadores são equipamentos destinados a promover, de forma

adequada e eficiente, a queima dos combustíveis em suspensão.


Ao contrário dos combustíveis gasosos, que já se encontram em condições de

reagir com o oxigênio, os óleos combustíveis devem ser preparados antes da queima.

A preparação consiste em:

1. Dosar as quantidades adequadas de ar e combustível;

2. Atomizar o combustível líquido, ou seja, transformá-lo em pequenas

gotículas (semelhante a uma névoa);

3. Vaporização das gotículas através da absorção do calor ambiente (câmara

de combustão);

4. Mistura do combustível vaporizado com o oxigênio do ar;

5. Combustão propriamente dita.

O principal problemas dos queimadores é a fase de atomização, ou seja, a

transformação do combustível em pequenas gotículas, o que aumenta a superfície

específica, facilitando sobremaneira a sua vaporização.

Uma atomização normal é aquela que consegue tranformar uma gota de óleo

de 1 cm3 de superfície para cerca de 10 milhões de gotículas, aumentando a

superfície em 250 vezes.

Os tipos de atomização podem ser:

a) Mecânica

atomização por óleo sob pressão;

atomização por ação centrífuga (corpo rotativo);

atomização por pressão de emulsão ar - óleo ou água - óleo.

b) Por Fluído Auxiliar

atomização à vapor;

atomização com ar a baixa, média ou alta pressão.

Para que todo o combustível lançado dentro da fornalha queime, é necessário

jogar um excedente de ar além da quantidade estequiométrica. Este excesso varia

conforme o tipo de combustível, sendo normal 10 à 15% para gás combustível, 20 à

30% para óleo combustível e 30 à 40% para lenha.

De grande importância para uma adequada queima do combustível lançado

pelo queimador é o refratário localizado na sua parte posterior. As suas finalidades

são:

aumentar na homogeneização da mistura ar / combustível, graças ao seu

formato;

aumentar a eficiência da queima, graças a sua característica de irradiar o

calor absorvido;

formar o corpo da chama, impedindo que se espalhe de sua base.

Tipos de Queimadores

a) Atomização Mecânica

a - 1) Queimadores de óleo sob pressão:


Queimador de vazão variável

O queimador é construído com dois tubos de diâmetros diferentes colocados

um dentro do outro. O óleo entra pelo tubo maior até atingir o canal circular, sendo

então distribuído por um conjunto de palhetas que fazem o óleo adquirir um

movimento de rotação dirigindo-se à câmara cilíndrica. Neste ponto o óleo tem duas

alternativas, uma quantidade sai pelo orifício e o excesso retorna pelo tubo de

diâmetro menor.

Queimador de vazão fixa

O princípio de funcionamento deste queimador baseia-se em receber o óleo a

alta pressão e o ar a baixa. O óleo sob pressão quando atinge o bico do pulverizador

é obrigado a passar por um furo reduzido e devido a sua pressão, sai em alta

velocidade. Ao encontrar o ar que está com pequena velocidade o combustível se

divide em minúsculas partículas. Sendo o óleo com uma determinada pressão e uma

vazão fixa. Se o bico do pulverizador deixa passar menos óleo, este retornará pela

válvula de alívio. Existe também neste tipo de queimador uma válvula de regulagem,

a qual só abrirá quando o óleo atingir a pressão mínima de funcionamento.

a- 2) Queimador de copo rotativo:

Este queimador proporciona uma boa faixa de regulagem (até 1:8) para 800

Kg / hora de consumo. Sua atomização é adequada e a chama de pequenas

dimensões permite a queima de combustíveis mal filtrados devido à ausência de

furos para a pulverização. A sua desvantagem consiste no seu grande número de

componentes em rotação.


b) Atomização por Fluído Auxiliar

b - 1) Queimador com baixa pressão de ar:

O ar é admitido no queimador à uma pressão de 0,5 Kg/cm2 à 1,8 Kg/cm2. O

movimento da rotação que este adquire ao passar por palhetas e a turbulência

decorrente do choque com o óleo é que produzem a pulverização.

b - 2) Queimador com média pressão de ar:

A pressão do ar deve ser de 0,35 à 1,05 Kg/cm2 e do óleo é de 2 à 2,5

Kg/cm2. Seu uso atualmente tem sido reduzido, pois há necessidade de usar

combustível de baixa viscosidade.

b - 3) Queimador com alta pressão:

Ar à alta pressão corresponde a faixas superiores à 3Kg/cm2, sendo o óleo

alimentado à pressões relativamente baixas de 0,5 à 2,0 Kg/cm2. Seu grande

problema é o alto custo de operação devido ao compressor.

b - 4) Queimador à vapor:

A pulverização é feita por intermédio do vapor à pressões de 1 à 10 Kg/cm2.

Suas vantagens são a de possuir partes móveis e poder tyrabalhar com óleos de alta

viscosidade, e seu maior inconveniente está nas partidas da caldeira pois o vapor é

proveniente dela mesma.

8.3 Refratário

Os refratários podem se apresentar como:

tijolos; mantas; placas; pó

Suas principais características são:

resistência ao calor; retenção do calor; baixa dilatação; resistência à

corrosão


Basicamente, os refratários são compostos de sílica e alumina. Um exame

microscópico de um material refratário mostra uma estrutura composta de grãos de

diâmetros diversos, ligados entre si. A forma e o tamanho dos grãos, bem como o

percentual de grãos com o mesmo diâmetro contido na mistura (reologia) influência

diretamente na resistência mecânica, dureza, densidade, porosidade, resistência à

erosão e à condutividade do calor.

Existem dois tipos de refratários:

tijolos e concretos isolantes;

tijolos e concretos refratários.

Os primeiros, leves, de baixa resistência mecânica e densidade, são usados

para impedir a troca térmica (isolante térmico). Os segundos, duros, de alta

densidade e baixa permeabilidade, são usados na vedação de gases e para proteção

contra a incidência de chama.

Os refratários aplicados nas caldeiras são uma mistura de sílica e alumina. A

alumina dá maior resistência à temperatura, enquanto a sílica resiste mais à

corrosão ácida. Deste modo, próximo aos queimadores usa-se refratários à base de

alumina (maior que 80%), e na chama são indicados refratários à base de sílica.

8.3. Sistema de tiragem

A taxa de vaporização de um gerador de vapor, depende da taxa a qual o

combustível pode ser queimado. Isto por sua vez depende da diferença na pressão

estática disponível para produzir um fluxo de ar através da câmara de combustível

para a chaminé. Esta diferença de pressão estática é denominada de tiragem, sendo

necessária para vencer vários obstáculos que retardam o fluxo de ar.

A tiragem tem como finalidade suprir a quantidade de ar necessária para

queimar o combustível, produzindo uma corrente que obrigue aos gases da

combustão a circular entre as superfícies de evaporação, de superaquecimento,

economizadores, reaquecedores e outros equipamentos da caldeira para finalmente

evacuá-los para a atmosfera, evitando poluição, através da chaminé. Conforme a

forma de produzir a tiragem, denomina-se: a) Natural; b) Forçada ou mecânica.

Entre os métodos mencionados, não existe uma diferença física real, somente

uma forma diferente de produzi-la. A forma mecânica pode ainda ser classificada em

tiragem forçada e tiragem induzida.

As caldeiras de pequeno porte utilizam tiragem natural; necessitando, as de

grande porte, de tiragem mecânica para movimentar os elevados volumes de ar e

gases, bem como vencer as resistências ao fluxo destes. As chaminés pouco

contribuem, nas unidades de grande porte à tiragem total necessária. Elas ajudam a

descarregar os gases e cinzas a uma altura suficiente do solo para produzir a

diluição destas no ar, minimizando os efeitos da poluição. As alturas máximas

econômicas são da ordem de 60 metros ou menores.


8.3.1. Tiragem Natural

Produz-se mediante a chaminé, sendo causado pela diferença de peso

específico dos gases quentes da combustão e a do ar atmosférico que entra no forno.

A tiragem varia com as condições climáticas, sendo menor quando a temperatura

externa é elevada. Os tipos mais comuns de chaminés são construídas em tijolos,

aço e concreto.

8.3.2. Tiragem mecânica

De forma a reduzir a altura necessária da chaminé e ao mesmo tempo obter

uma tiragem independente das condições climáticas, bem como realizar um controle

fácil e efetivo, são usados ventiladores e exaustores. Dois sistemas, conhecidos

respectivamente como tiragem induzida e tiragem forçada são utilizados para

produzir tiragem por meios mecânicos. No sistema de tiragem induzida, a pressão

sobre a camada de combustível reduz-se abaixo da atmosfera, mediante um

ventilador localizado entre o berço jacente da caldeira e a chaminé, criando-se uma

circulação de ar devido a esta diferença de pressão.

No sistema de tiragem forçada, o ar sob pressão é forçado a circular seja

através da camada de combustível existente sobre os carregadores ou grelhas, nos

queimadores de carvão pulverizado ou nos queimadores de óleo combustível, sendo

os gases retirados da fornalha através da chaminé ou por ventiladores de tiragem

induzida.

Em cada um dos sistemas, a potência necessária para operar os ventiladores

varia entre 4 e 6% da capacidade da caldeira, excedendo raramente para tiragem

forçada o valor de 7 kw por tonelada de carvão. O ventilador para tiragem induzida

deverá ser de maior capacidade (na relação de 2 para 1) que o usado em instalações

de tiragem forçada, devido ao aumento de volume resultante dos gases quentes

exauridos. Uma combinação de tiragem forçada e induzida, denominada comumente

de tiragem equilibrada, é às vezes usada, sendo a pressão acima do fogo mantida

ligeiramente abaixo da pressão atmosférica

8.4 Chaminé

É a parte da caldeira através da qual efetua-se a retirada dos gases de

combustão para o meio ambiente.

Podem ser construídas de chapas metálicas e/ou alvenaria, conforme o

projeto de cada fabricante.


9 - Caldeiras Elétricas

Com o advento da crise do petróleo, desenvolveram-se várias alternativas

energéticas.

Em virtude deste fato, difundiu-se, num certo período, o suo de caldeiras

elétricas, bem como o aprimoramento das tecnologias já existentes.

Princípio de Funcionamento

A produção de vapor, em uma caldeira elétrica, baseia-se no seguinte fato: a

corrente elétrica, ao atravessar qualquer condutor, encontra resistência a sua livre

circulação e desprende calor (Efeito Joule).

A água pura é considerada um mau condutor de Corrente Elétrica, portanto

deve-se adicionar determinados sais à mesma para que se possa obter uma

determinada Condutividade. Alguns fabricantes recomendam a adição de soda

cáustica ou fosfato trisódico na água de alimentação (observe que esta adição deve

ser calculada e colocada após o tratamento químico da água de alimentação).

A quantidade de vapor gerada (Kg/h) depende diretamente dos seguintes

parâmetros:

condutividade da água;

nível da água;

distância entre os eletrodos.

Tipos de Caldeiras Elétricas

Tipo Resistência

Destinada, geralmente, para pequenas produções de vapor. Na maioria das

vezes são do tipo horizontal, utilizando resistência de imersão.

Tipo Eletrodo Submerso

Geralmente destinadas a trabalhar com pressões de vapor não muito

elevadas (aproximadamente 15 Kgf/cm2).

Tipo Jato de Água (cascata)

Destinada a pressões de vapor elevadas e grandes quantidades de vapor.


Caldeiras a resistores:

As caldeiras elétricas são constituídas de um vaso de pressão não sujeito a

chama e de um conjunto de resistências elétricas blindadas. Na Fig.1, está mostrado

o esquema básico de uma caldeira elétrica a resistores. Neste tipo de caldeira utiliza-

se um controlador liga-desliga com zona diferencial (PRC – Pressão com função de

registrar e controlar), que controla a pressão do vapor ligando ou desligando os

resistores da caldeira.

Figura 1: Sistema de controle básico de uma caldeira elétrica a resistores

Caldeiras a Eletrodos Submersos

Nas caldeiras a eletrodos submersos, a pressão do vapor também será

controlada por um controlador de pressão (PRC), um transmissor (PT) e um

servomecanismo(PZ) montado na parte superior da caldeira. O controlador recebe os

sinal do transmissor, compara este sinal com o setpoint e atua no servomecanismo

(PZ). O servo mecanismo por sua vez movimenta verticalmente o tubo isolador de

porcelana. O movimento do tubo isolador delimita a quantidade de água na qual

circula corrente elétrica e, consequentemente, regula a quantidade de vapor gerado,

uma vez que o tubo isolador se interpõe entre o eletrodoe o contra-eletrodo.

Na malha de controle de nível utiliza-se o controle a um elemento, utilizando

uma malha comum com realimentação negativa, que opera com um transmissor (LT)

e um controlador (LRC). O transmissor envia o sinal de nível ao controlador, o

controlador compara este com o ponto de ajuste e envia o sinal de correção para a

válvula de controle que aumenta ou diminui a vazão de água adicionada à caldeira.

Principais Características do Gerador de Vapor Elétrico

Não necessita de área para estocagem de combustível;

Ausência total de poluição (não há emissão de gases);

Baixo nível de ruído;

Modulação da produção de vapor de forma rápida e precisa;

Alto rendimento térmico (aproximadamente 98,0%);

Melhora do Fator de Potência e Fator de Carga;

Área reduzida para instalação da caldeira;

Necessidade de aterramento da caldeira de forma rigorosa;

Tratamento de água rigoroso.


9.1 Aquecedores Para Fluído Térmico

Dependendo do tipo de processo, muitas vezes torna-se praticamente

impossível a utilização do vapor. Por exemplo, é necessário, para produção de

determinada resina sintética, um aquecimento de aproximadamente 320ºC. Se

fossemos utilizar vapor, teríamos que trabalhar com uma pressão de 120 Kgf/cm2

(aproximadamente), o que tornaria a nossa caldeira inviável do ponto de vista técnico

e econômico. Para resolvermos este problema, podemos utilizar em vez da água outro

fluído, como por exemplo os fluídos térmicos (óleos térmicos), pois os mesmos

possuem uma alta temperatura de vaporização, permitindo assim um aquecimento

elevado aliado a uma reduzida pressão. Em alguns casos o fluído térmico pode ser a

própria água (quando necessitamos de temperaturas não muito elevadas); este fato

ocorre em indústrias de massas alimentícias.

Para temperatura até 320C as pressões até 10Kgf/cm2.

»Serpentina tubular para velocidades internas acima de 1,8m/s

»Bomba centrífuga para circulação do fluido

»Queimadores para óleos leves (Diesel) e pesados (BPF)

»Painel elétrico de comando e força com controle automático de temperatura e

segurança

Principais Características

Elimina-se qualquer possibilidade de corrosão e incrustação na caldeira;

Regulagem precisa de temperatura e pressão;

Eliminação de perdas ocasionais do fluído (não existe vapor flash e nem

purgadores nas linhas de distribuição e nos equipamentos);

Se o fluído térmico for um óleo, o custo do mesmo será bem superior ao da água;

A segurança deverá ser mais rígida no que diz respeito à possíveis

vazamentos.


III -ACESSÓRIOS E INSTRUMENTOS DE CONTROLE DE UMA CALDEIRA

1. Sistemas De Alimentação De Água (H2O)

Toda caldeira deverá ter dois sistemas de alimentação de água,

independentes entre si, de modo a garantir o suprimento da mesma. Um deve

permanecer como reserva, pronto à operar à qualquer tempo, desde que o principal

apresente falhas. Periodicamente, o sistema reserva de alimentação de água deve ser

usado para evitar emperramento.

Este sistema é composto pelas seguintes partes:

1.1 Reservatório de Água:

Pode ser para armazenar água quente (conhecido por tanque de condensado)

ou fria. É recomendável que o depósito tenha pelo menos a capacidade de armazenar

um volume de água igual à produção horária de vapor da caldeira.

1.2 Tubulações:

Devem ligar o reservatório de água à caldeira. O diâmetro é função da vazão

da água, da bomba, válvulas e filtros utilizados.

1.3 Válvulas de Retenção e de Bloqueio:

A válvula de bloqueio opera totalmente aberta, sendo utilizada apenas em

casos de parada da caldeira ou manutenção dos acessórios.

A mais indicada para desempenhar esta função é a válvula de gaveta, pois

apresenta fechamento lento (evitam os golpes de ariete) e pequena perda de carga.

Só trabalha completamente fechada ou completamente aberta.

A válvula de retenção é instalada logo após a anterior, servindo para impedir

o retorno de água do interior da caldeira.

1.4 Filtro:

Destina-se a reter as impurezas presentes na água.

1.5 - Dispositivo de Alimentação da água:

Os dispositivos de alimentação de água são os responsáveis pelo

bombeamento da água para o interior da caldeira.

Podem ser dos seguintes tipos:

Injetor;

Bombas.

a) Injetor:

Utilizam o próprio vapor da caldeira como meio de impulsão da água. Quando

o vapor passa pelos cônicos divergentes, forma vácuo, abrindo a válvula de emissão

e arrasta a água do reservatório através da sucção, para dentro da caldeira.


O injetor é usado em instalações pequenas ou alimentador de emergência nas

grandes instalações. Dificilmente o injetor trabalha com temperatura de água de

alimentação superior a 38°C.

b) Bombas Centrífugas:

São as bombas que tem dado os melhores resultados, quer pela simplicidade

de seus componentes (fácil manutenção) como pelas altas vazões que podem

alcançar. As bombas centrífugas podem possuir um ou mais estágios dependendo da

vazão necessária.

Bomba Centrifuga (2 a 7 estágios, 3 a

15cv de potência)

2. Visor De Nível

Vamos considerar apenas a coluna de nível d’água, deixando o sistema de

controle , por eletrodos ou bóias, para o próximo ítem.

Através do visor de nível (coluna de nível), identifica-se os seguintes níveis:

máximo, normal, mínimo. É de importância vital, para a segurança da caldeira, o

controle destes níveis.

O visor de nível deverá ser purgado (drenado) pelo menos uma vez por dia,

evitando-se assim que corpos estranhos possam provocar incrustações e

consequentemente leituras incorretas. O operador da caldeira deverá realizar a

purga de duas maneiras:

a) fechar a válvula de nível d’água e em seguida abrir as válvulas de vapor e

de descarga (dreno) do nível;

b) fechar a válvula de vapor. Deixar aberta as válvulas de nível d’água e de

descarga, por pequeno espaço de tempo, nunca permitindo que a água desapareça

do visor de nível.


3. Dispositivos para Controle Automático do Nível de Água.

Os dispositivos para controle automático do nível de água podem ser com

bóia, com eletrodos ou termostático. Sua função é ligar a bomba de alimentação

quando a água atingir o nível mínimo e desliga-la ao atingir o nível máximo.

4. Válvulas De Segurança

É um dispositivo de segurança das caldeiras, capaz de descarregar todo o

vapor (para a atmosfera) que elas possam geras, sem que a pressão interna

ultrapasse um certo limite. Geralmente este limite é fixado pelo fabricante da

caldeira, ficando em torno de 10% acima da pressão máxima de trabalho.

Para que uma válvula de segurança opere corretamente, deve:

1º Abrir totalmente quando a pressão do vapor atingir um valor fixado, nunca

disto;

2º Permanecer aberta enquanto não houver queda de pressão.

3º Fechar instantaneamente, vedando perfeitamente, assim que a pressão

retornar às condições de trabalho do gerador.

4º Permanecer fechada, sem vazamento, enquanto a pressão permanecer em

valores inferiores à sua regulagem.

4.1 Válvulas Para Alívio de Pressão da Fornalha

Quando ocorrem explosões durante o acendimento do combustível (líquido,

gasoso ou sólido em pó), há um aumento muito brusco na pressão interna da

fornalha. Esta pressão pode ser tão grande, que é capaz de “arrebentar” os tampos

dianteiros e trazeiro da caldeira, e provocar graves acidentes.


5. Válvulas De Descarga De Fundo

A continuidade dos processos de vaporização e reposição de água acarreta o

aumento da concentração de impurezas na caldeira.

Para evitar a conseqüente formação de incrustações nas suas paredes,

adicionam-se determinados produtos químicos à água que modificam a constituição

de certas impurezas, dando origem a partículas que se depositam no fundo da

caldeira em forma de lodo. A mistura deste lodo com oxigênio e gás carbônico exerce

ação corrosiva, danificando as paredes dos tubos da caldeira, ou destruindo-os.

O acúmulo progressivo das incrustações pode provocar tensões térmicas

capazes de fender as paredes da caldeira ou rachar os rebites. Se a camada de lodo

atingir os tubos, as tensões térmica ainda podem ser agravadas pela conseqüente

retenção de calor, causando a destruição dos tubos.

Para evitar estes problemas, cuja gravidade nem sempre é previsível, efetua-

se extração periódica de lodo através de válvulas instaladas no fundo das caldeiras.

Válvula de Descarga Rápida de Lados para Caldeiras e Equipamentos

similares

Tratam-se de vávulas desenvolvidas especificamente para esta aplicação, ao

contrário dos demais tipos de válvulas comuns. É o único tipo de válvula que reúne

todas as características necessárias para a descarga adequada de fundo de Caldeira

6. Pressostato

O pressostato destina-se a controlar a pressão da caldeira, de modo a não

permitir que a mesma ultrapasse um certo valor estabelecido.

Caldeiras à Óleo:

Para controlar a pressão podem existir dois pressostatos que atuam de forma

distinta. O primeiro liga ou desliga a chama. O segundo atua de forma a modular a

chama, isto é, coloca em fogo alto ou fogo baixo.

Caldeiras à Combustíveis Sólidos:

Neste caso, o pressostato atua sobre a queima do combustível. As formas

podem ser:

a) desligando o exaustor;

b) cortando a alimentação de combustível (quando é automática).


7. Manômetro

O manômetro é um equipamento destinado a medir a pressão em um

determinado recipiente (vaso sob pressão).

- Locais de Instalação:

a) Casco da Caldeira: controlar a pressão de vapor;

b) Rede de alimentação de ar primário; controle da pressão do ar para

pulverização;

c) Rede de alimentação do queimador: controlar a pressão de entrada do óleo,

proporcionando uma boa pulverização.

8. Ventiladores

Os ventiladores (sopradores ou exaustores) são necessários para o seguinte:

1) fornecer ar suficiente para a queima do combustível;

2) fornecer energia ao ar e aos gases de exaustão, de modo que os mesmos

consigam vencer as perdas de carga existentes no interior da caldeira;

3) garantir uma adequada tiragem.

Normalmente, na base da chaminé são colocadas borboletas que permitem a

regulagem da tiragem.


IV - SISTEMA DE REDES

1. Rede de Alimentação de Água:

A rede de alimentação de água de uma caldeira geralmente é constituída por

dois sistemas independentes, sendo um de funcionamento normal e outro de

emergência. O sistema de funcionamento normal é composto por uma ou duas

bombas ligadas em paralelo, dependendo do tamanho da caldeira, enquanto que o

sistema de emergência é formado por um injetor ou bomba, dependendo do tipo,

tamanho e pressão do gerador de vapor. A água de alimentação da caldeira poderá

ser usada fria ou quente (quando há retorno de condensado).

1.1. Recomendações:

Água Fria:

a) Fazer a ligação de água na bomba o mais direto possível, evitando ao

máximo curvas.

b) Quando houver necessidade de curvas, fazê-las o mais suave possível.

c) Nunca faça derivações do tubo de alimentação da bomba para outras

funções, pois isto poderia provocar falta de água na caldeira.

d) Instalar uma válvula gaveta antes do filtro, para executar manutenção na

bomba, válvula de retenção ou filtro.

e) A bomba de alimentação deve trabalhar sob carga (afogada).

Água Quente:

a) Todas as observações feitas para o uso de água fria devem ser observadas.

b) O tanque de condensado deve ficar acima da bomba de alimentação, numa

altura compatível com a temperatura da água, sendo 02 m para 40°C e 06 m para

80°C. Não sendo seguida esta recomendação, a bomba poderá cavitar.

Injetores:

a) O injetor é recomendado para uso em caldeiras de pequeno porte e em caso

de emergência.

b) Só funciona com água fria (máximo 40° C).

c) É interessante o reservatório de água ficar acima do injetor.

d) As recomendações para água fria também são válidas aqui.

2. Rede Geral de Óleo Combustível

A rede geral de óleo combustível não deve ser ligada diretamente do

reservatório externo à caldeira, pois isto poderia provocar problemas de temperatura

de bombeamento ou flutuação de carga. Para evitar estes problemas, é instalado um

tanque de serviço (o mais próximo possível da bomba de óleo). O óleo quente que

retorna do queimador, deve voltar para este tanque. As linhas de óleo são aquecidas

com vapor ou eletricidade, para mantê-lo acima do ponto de fluidez.


2.1 Sistema de Aquecimento:

Para que a queima de combustíveis líquidos com alta viscosidade, torna-se

necessário o aquecimento do mesmo para dar condições de bombeamento e boa

pulverização.

Os problemas que podem ocorrer quando o óleo estiver com viscosidade

elevada, são:

- Dificuldades no bombeamento;

- Pulverização deficiente;

- Dificuldade em acender o combustível;

- Estabilidade da chama irregular;

- Entupimento do bico do queimador.

Reservatório Externo:

Destinado a armazenar uma quantidade suficiente de óleo para garantir o

suprimento de combustível por um determinado período (dias ou semanas).

Recomenda-se portanto guardar o óleo à 40° C, quando a bomba funciona

alguns minutos por hora e a 60°C quando a bomba trabalha continuamente ou o

óleo desce por gravidade.

Tanque de Serviços:

Este geralmente é aquecido com resistências elétricas até 80°C, quando a

caldeira vai entrar em funcionamento. Ao normalizar a produção de vapor, o próprio

retorno do óleo do queimador é suficiente para manter todo o combustível aquecido

(temperatura mínima 60°C).

Pré-Aquecedor de Óleo :

Sua função é aquecer o óleo até a temperatura ideal de pulverização

(viscosidade correta) o que varia com o tipo de combustível . Para o tipo BFP (baixo

ponto de fluidez) a temperatura indicada seria 120°C e 135°C para o óleo

combustível Tipo E.

3. Redes de Distribuição de Vapor:

O sistema de distribuição de vapor é sem dúvida o mais importante elo de

ligação entre o produtor (caldeira) e o consumidor de vapor (equipamentos).

O investimento feito na produção e utilização eficiente do vapor poderá ser

desperdiçado se o sistema de distribuição não fizer com que o vapor atinja seu

objetivo a uma dada pressão, livre de ar, seco e em quantidade suficiente. A nossa

idéia será a de enfocar os vários aspectos que tornam um sistema de distribuição de

vapor eficiente.

Em qualquer sistema de distribuição de vapor saturado, haverá sempre a

condensação, provocada pelas perdas por radiação. Por exemplo, uma tubulação de

“4”, bem isolada, com 30m de comprimento com vapor a 7,04 kg / cm2 e sendo a

temperatura ambiente de 10°C irá condensar aproximadamente 16 kg / hr de vapor.

Isso é provavelmente, menos que 1% da capacidade da tubulação no entanto

significa que ao final de uma hora, a tubulação terá não somente vapor como

também 16 kg de condensado após duas horas terá 32 kg etc.


3.1. - Tubulação de Vapor:

Geralmente as linhas de vapor são construídas com tubos de aço-carbono

sem costura por serem baratos, possuírem excelentes qualidades mecânicas e

facilidade de soldagem. Só não usam-se estes tubos em circunstâncias especiais,

quando a segurança dos mesmos podem ser afetada.As tubulações de vapor

obedecem a um traçado, de tal forma que atinjam todos os equipamentos que

utilizem este vapor.

3.2 Formas de Utilização:

Uso do Vapor Direto

Quando o vapor é injetado diretamente no equipamento, misturando-se com

o produto que está sendo processado.

Uso do Vapor Indireto:

Quando o vapor cede calor, através de uma serpentina ou camisa , sem

misturar-se ao produto que está sendo processado.

Definição: A operação de troca térmica é efetuada em equipamentos

denominados genericamente de trocadores de calor. Esta operação é bastante geral e

vamos nos restringir à troca térmica entre dois fluidos, excluindo, portanto, troca

térmica com fogo direto.

A transferência de calor pode se efetuar de quatro maneiras principais:

pela mistura dos fluidos;

pelo contato entre os fluidos;

com armazenagem intermediária; e através de um parede que separa os fluidos quente e frio

3.3. Condensado:

É resultado da transferência do vapor em líquido, quando este transfere

(através de uma serpentina ou camisa) o calor de vaporização. O condensado

formado, deverá ser retirado do equipamento, para evitar o afogamento da

serpentina ou camisa de vapor o que viria a prejudicar a eficiência de troca térmica.

O equipamento que faz esta retirada (sem deixar escapar o vapor) é o purgador de

vapor.


Esquema de distribuição de Vapor e retorno de Condensado

3.4 Isolamento Térmico:

O isolamento térmico desempenha importante papel nas linhas de vapor

saturado ou superaquecido uma vez que este reduz sensivelmente as perdas de calor

entre o tubo e o meio ambiente. As principais vantagens apresentadas pelo

isolamento térmico em uma tubulação de vapor são:

- redução das perdas de calor para o meio ambiente e consequentemente e

redução da condensação de vapor.

As mantas de fibra cerâmica são produzidas a partir da eletrofusão da sílica

e alumina, pelo processo Spun, obtendo-se fibras longas. Essas fibras são

multidirecionadas, adensadas e entrelaçadas num processo continuo de

agulhamento, conferindo ao produto excelente resistência mecânica.

Aplicações:

• Isolamento de tubulações

• Isolamento de turbinas a vapor

• Isolamento de reatores

• Revestimento de caldeiras

3.5 Retorno de Condensado

O retorno de condensado justifica-se uma vez que ele reduzirá o consumo de

combustível na indústria. As linhas de condensado são geralmente de tubos de aço-

carbono sem costura (para pressão baixa). As recomendações quanto ao isolamento

térmico são idênticas às feitas para as linhas de vapor.


V - OPERAÇÃO DE CALDEIRAS

É importante o operador de caldeiras observar as recomendações contidas

neste capítulo pois elas garantirão ao gerador de vapor um prolongamento de sua

vida útil, segurança e bom funcionamento.

1. Partida:

1.1 - Recomendações Gerais:

Antes de ligar uma caldeira, é recomendável verificar certos itens, os quais

estão abaixo relacionados:

a) Enchimento da Caldeira com Água:

1º Ao abrir a válvula de entrada da água;

2º Ligar a chave geral de energia elétrica;

3º Caso a sua caldeira esteja ligada no automático, esta ligará a bomba de

alimentação de água juntamente com o alarme, o qual soará até a água atingir o

eletrodo de nível mínimo. A bomba deverá desligar automaticamente quando atingir

o eletrodo de nível máximo.

4º Caso sua caldeira esteja ligada no manual, deve-se colocá-la em

funcionamento até a água atingir o nível normal;

5º Enquanto a bomba estiver operando, controlar o nível de água no seu

depósito. Em caso de esvaziamento, desligar a chave geral e aguardar que o depósito

volte a encher poderá ser ligada a bomba novamente.

6º Terminada esta operação, recomenda-se fechar a válvula de entrada de

água.

b) Antes de ligar a caldeira verifique:

1- Depósitos que devem estar cheios (os que existirem).

* Depósito de água de alimentação;

* Tanque de serviço;

* Depósito de óleo diesel;

* Tanque de lubrificação de compressor;

2- Não esquecer de:

* Lubrificar os mancais dos motores;

* Limpar os eletrodos para controle de nível;

* Limpar os combustores e filtros de óleo;

* Limpar os vidros dos visores;

* Examinar as chaves eletromagnéticas;

* Desligar as resistências elétricas do pré-aquecedor de óleo.

3- As seguintes válvulas devem estar fechadas (as que existirem)

* Válvulas de saída do vapor, até atingir a pressão de trabalho;

* Válvulas de descarga de fundo;

* Válvulas de descarga da coluna de nível e indicador de nível;

* Válvulas de vapor para o injetor;


* Válvulas geral de entrada de água, até o vapor atingir a contrapressão

indicada da válvula de retenção;

* Válvulas de vapor do combustor.

4- As seguintes válvulas devem estar abertas (as que existirem):

* Válvulas geral da entrada de água, após o vapor atingir a contrapressão

indicando da válvula de retenção;

* Válvula do visor de nível;

* Válvula da rede de óleo combustível;

* Válvula do vapor do pré-aquecedor;

* Válvula do ar primário.

c) Primeiro Acendimento:

É importante que uma caldeira nova, seja aquecida gradualmente para que

evita-se problemas quanto a dilatação brusca das peças que a constitui. Desta forma

é recomendável ligar a caldeira em fogo baixo por alguns minutos, e desligá-la por

outro tanto tempo, repetindo esta operação até o seu aquecimento final.

1.2 - Seqüência de Operações para dar partida em uma caldeira a óleo:

1º Aquecer o óleo combustível no tanque de serviço (caso esteja frio) e pré-

aquecedor de óleo, ligando as resistências elétricas (quando a temperatura do óleo

atingir 60°C; é interessante fazê-lo circular pelo pré-aquecedor e tanque de serviço.

2º Verificar o item B do primeiro funcionamento;

3º Ligar o compressor de ar, regulando a lubrificação deste;

4º Quando o óleo atingir a temperatura indicada (120 a 130°C) abrir a válvula

de passagem de óleo e ligar o queimador (manual e automático);

5º Quando a pressão no interior do gerador de vapor estiver atingindo a

pressão máxima de trabalho, dar uma descarga no visor de nível e no regulador de

nível.

6º Ao descarregar o regulador de nível, o queimador desligará

automaticamente. Se a caldeira for automática esta irá sozinha, caso contrário, volte

a ligar o queimador;

7º Quando a pressão chegar próxima da pressão de trabalho, abrir

lentamente a válvula de saída de vapor, para o seu consumo;

8º Em caso de ocorrer qualquer parada imprevista consultar o item Defeitos

de Operação, Causas Prováveis e Providências a Tomar .

1.3 - Seqüência de Operações para dar Partida em Caldeira a Lenha:

1º Verificar o item B do primeiro funcionamento;

2º Abrir a porta da fornalha, colocar lenha fina e seca, papel e um pouco de combustível seco;

3º Ateie fogo e lentamente coloque mais lenha fina e seca;

4º Ponha lenha um pouco mais grossa e seca;

5º Quando a pressão no interior do gerador de vapor, estiver atingindo a pressão máxima de

trabalho, dar uma desacrga no visor de nível e no regulador de nível como indicado;

6º Quando a pressão chegar próxima da pressão de trabalho, abrir lentamente a válvula de

saída de vapor, para o seu consumo;


7º Lembrar-se que neste tipo de caldeira, é fundamental o operador de caldeiras controlar

constantemente a pressão de vapor, para regular a alimentação de combustível.

1.4 - Outras Caldeiras:

a) Caldeira a Carvão: Operação semelhante à da lenha.

b) Caldeira Elétrica: São caldeiras totalmente automotizadas, sendo a função

do operador a de supervisionar todas as funções da mesma.

2. Regulagem e Controle

2.1 - Nível de Água:

Como já foi visto anteriormente, o nível de água está baseado em dispositivos

que visam fornecer ao Operador de Caldeiras um controle rígido aliado à segurança e

bom desempenho da caldeira.

Atualmente o sistema de controle do nível mais difundido é o de eletrodos,

faremos a seguir algumas considerações sobre o mesmo:

* É composto por uma “garrafa” metálica, a qual contém no seu interior,

geralmente, três ou quatro eletrodos; esta garrafa possui um dreno na região inferior

destinado à limpeza (retirada da “lama” formada), sendo que esta operação deve ser

realizada pelo menos uma vez por dia;

* Também deve-se proceder, periodicamente, a limpeza dos próprios eletrodos,

a fim de que os mesmos não acusem comandos incorretos;

* De nível máximo: sua função é de acusar o máximo nível de água permitido

dentro da caldeira, quando o mesmo é atingido o eletrodo enviará um sinal elétrico,

ao painel de controle, fazendo com que seja automaticamente interrompido o

funcionamento da bomba de alimentação de água;

* De nível mínimo: sua função é oposta ao do nível máximo; ou seja, se o nível

de água dentro da caldeira estiver abaixo do eletrodo, o mesmo enviará um comando

elétricos ao painel de controle, o qual irá acionar a bomba de alimentação;

* De alarme: caso ocorra algum defeito de operação do eletrodo de nível

mínimo, teremos o eletrodo de alarme, o qual fará soar uma sirene (alertando o

Operador de Caldeira) e também promoverá o desligamento imediato do sistema

combustor (no caso da caldeira a óleo).

* No sistema por eletrodo, tem-se

acoplado à garrafa um visor transparente

(tubo de vidro), o qual proporcionará um

controle visual do nível de água dentro da

caldeira. O visor de nível também deverá ser

drenado e limpo pelo menos uma vêz por dia.

No caso do operador realizar a operação de

drenagem, jamais deverá deixar o nível da

água desaparecer do visor; sob pena de sérios

riscos de segurança da caldeira.

* Em caldeiras manuais, temos somente o controle de visual do nível, sendo

tarefa do Operador o acionamento/desligamento da bomba de alimentação em

injetor.


2.2 - Circulação

A circulação de água e vapor no interior das caldeiras é fundamental para a

sua segurança e adequada absorção do calor. Pode ser natural, forçada ou mista.

A circulação natural é resultante da diferença de densidade da água que

circula no interior dos tubos, devido às diferenças de temperatura. A água mais fira

desce pelos tubos chamados downcomers (de descida) e a mais quente sobe pelos

chamados risers (de subida). Neste tipo de gerador de vapor, a circulação de água e

vapor varia com a carga, isto é quando a carga da caldeira é aumentada, o

diferencial de densidades entre a água fria e quente aumenta, resultando em

conseqüente aumento da circulação de água e geração de vapor. O limitador neste

processo, e que pode gerar problemas operacionais, está ligado ao aumento da perda

de carga com o aumento da circulação. Por este motivo, deve-se evitar as

incrustações, que podem inclusive impedir ou dificultar a circulação de água e

vapor.

A circulação forçada é obtida com o auxílio de uma bomba. Pressões acima de

180 Kgf / cm2, é obrigatório adotar este tipo de circulação, tendo em vista a

igualdade de densidade entre a água e o vapor. Entre 140 Kgf / cm2 é possível

adotar a circulação mista.

Nos tubos de subida de água e vapor (risers) há uma limitação de 20% dce

vapor em massa na sua parte superior, com o objetivo de manter a sua superfície

molhada e conseqüentemente refrigerados. Isto permite o uso de materiais menos

nobres, como o aço carbono.

2.3 - Processo de Combustão:

A reação rápida entre um combustível e o oxigênio, produzindo calor e luz é

definida como combustão.

A eficiência da combustão está intimamente ligada a três fatores, que são:

temperatura;

tempo;

turbulência.

São estes três fatores que limitam o processo de reação da combustão e a

velocidade de queima.

A temperatura é mantida em função da queima do combustível na fornalha.

O tempo de queima do combustível está intimamente ligado ao projeto da

fornalha e ao tipo e volume de combustível utilizado.

A turbulência é o fator mais difícil de ser alcançado para assegurar uma

adequada queima do combustível.

Poder Calorífico do Combustível

Poder Calorífico Superior (PCS): É a quantidade de calor que o combustível

libera na queima por unidade de massa (peso) do combustível, supondo que o

mesmo seja submetido à combustão completa.


Poder Calorífico Inferior (PCI): É definido com a quantidade de calor liberada

pelo combustível, menos o calor necessário para evaporar a água existente no

combustível e também a água na reação da combustão.

Unidades: Kcal/Kg; Kcal/m3

Condições para Obtenção de uma boa combustão

Temperatura e pressão adequada do ar e do combustível;

Perfeita dosagem destes elementos (ar e combustível).

Reações Básicas na Combustão

Reação Ideal: A quantidade de ar ideal para proporcionar a queima completa

do combustível. Deve-se salientar que esta quantidade de ar é teórica (obtida através

de cálculos).

2.4 - Sistema de Controle e Proteção de Chama

O sistema de controle e proteção de chama deve constitui-se de um conjunto

de equipamentos que garantam o funcionamento adequado e seguro da mesma.

A sua principal função é evitar que sejam criadas condições suficientes para

ocorrer uma explosão.

Basicamente, suas funções são:

1) acender e apagar a chama automática ou manualmente;

2) acender o queimador na sequência correta e supervisionar o fogo durante

o seu funcionamento.

Imagine o acendimento de uma chama em um fogão (manual):

a) acender o fósforo e levá-lo até a boca do fogão;

b) soltar o gás girando o botão apropriado;

c) verificar se a chama acende;

d) regular o tamanho da chama (potêncial);

e) continuar verificando se o queimador não apaga;

f) caso apague, imediatamente cortar o suprimento de gás para a boca do

fogão.

A seqüência apresentada é muito semelhante à verificada em caldeiras que

possuem queimadores (combustível líquido ou gasoso).

O sistema de proteção e controle de chama visa substituir a “mão-de-obra”

necessária para supervisionar a ligação, operação e desligamento dos queimadores.

Caldeiras que usam queimadores de sólidos pulverizados (carvão),

líquidos (BPF, Diesel, ...) ou gasosos (gás gasogênio, GLP, .) necessitam de um

sistema de proteção e controle de chama para supervisionar principalmente;

procedimento incorreto;

falta de chama por qualquer motivo.


Ocorrendo uma destas falhas, a fornalha da caldeira ficaria sujeita à uma

explosão, caso não houvesse a interrupção imediata do fornecimento do

combustível. São dois os fatores que propiciam a existência desta explosão;

a) a mistura entre o ar e o combustível deve estar dentro dos limites de

inflamabilidade, conforme mostra o quadro a seguir.

b) há necessidade de uma fonte de calor adequada para iniciar a combustão

da mistura. Esta fonte de calor pode ser originária de faíscas elétricas,

chamas próximas, eletricidade estática, refratários aquecidos, ...

Conforme concentração da mistura (ar / combustível), a magnitude de

explosão poderá se tornar perigosa, causando danos ao equipamento e provocando

risco de vida ao seu operador. A maior parte dos casos de explosão ocorrem

durante o acendimento da chama.

Qualquer sistema de proteção e controle de chama exige certas

características indispensáveis para que desempenhe adequadamente suas funções,

as quais são:

assegurar que o procedimento de ligação seja seguido;

impedir o fornecimento de combustível aos queimador até o

estabelecimento da chama piloto ou impedir a vazão total ao queimador até a

chama, numa vazão menor, tenha sido aprovada;

não ter falhas de bloqueio;

cortar o fornecimento de combustível aos queimadores quando houver

ausência de chama e existir rearme manual.

Os dispositivos usualmente empregados nestes sistemas de proteção são:

Termostáticos:

Funcionam através da dilatação de lâminas bimetálicas quando há liberação

de calor dentro da fornalha, interrompendo a corrente elétrica quando o fogo se

apaga (as lâminas se contraem). Devido a vários fatores, estes dispositivos não são

recomendados para o uso industrial.

Termoelétricos:

Funcionam através de termopares, podendo ser de dois tipos:

a válvula principal do combustível está ligada diretamente à armadura do

eletroímã. O eletroimã opera um interruptor que aciona uma válvula

solenóide, a qual comanda a chama (liga / desliga).

Sensores Ópticos:

São baseados na irradiação de energia proveniente de chama de combustão,

produzindo luz e calor sob a forma de ondas, por exemplo luz visível, ondas

infravermelhas e ondas ultravioletas.

Estes dispositivos funcionam com o auxílio de células fotoelétricas, as quais

comandam um relê que interrompe o circuito de óleo se o fogo apagar por algum

motivo.

Válvula Solenóide

É um equipamento auxiliar de controle e destina-se a cortar rapidamente o

suprimento de combustível em caso de falha da chama.


2.5 - Tiragem

É processo que garante a introdução do ar para combustão na fornalha e a

circulação dos gases resultantes através de todo o gerador de vapor até a saída para

a atmosfera.

A tiragem pode ser:

Tiragem Natural: quando é feita normalmente, sem ajuda de qualquer

equipamento. Deve-se este fato, à diferença de pressão entre a base e o

topo da chaminé provocada pela diferença de temperatura dos gases de

exaustão.

Tiragem Forçada: quando o ventilador insufla o ar de combustão na

fornalha.

Tiragem Induzida: quando o ventilador é colocado após a caldeira para

retirar os gases de exaustão.

Tiragem Mista: quando é colocado um ventilador para insuflar o ar de

combustão na fornalha e outro após a caldeira para retirar os gases de

exaustão.


3. Teste em Operação

Durante o funcionamento normal de uma caldeira, o Operador deve testar os

equipamentos de controle e operação da caldeira. Os principais testes que devem ser

feitos são:

Testar a Válvula de Segurança:

As alavancas das válvulas de segurança devem ser puxadas pelo menos uma

vez por semana, com toda a pressão da caldeira, a fim de se evitar que a sede das

mesmas fiquem presas por falta de uso.

Regulador de Nível:

Caso a caldeira possua controle automático do nível de água, uma vez por dia

deve ser testado o seu funcionamento. No momento da descarga, o alarme soará e a

combustão interromperá (se a caldeira for à óleo combustível) e a bomba de

alimentação de água deverá ligar-se.

Pressostato de Pressão Máxima

Várias vezes ao dia, o operador de caldeira deverá examinar o correto

funcionamento do pressostato de máxima pressão e modulador de chama.

Acendimento Automático:

Verificar o sistema de acendimento automático, certificando-se de que todos

os equipamentos estão ligando na seqüência e tempos corretos.

4. Falhas de Operação, Causas e Providências

Os principais itens de uma caldeira que poderão apresentar defeitos, quando

em operação, estão abaixo descritos:

a) Sistema de Alimentação de Água

1º - Bomba de Água

2º - Regulador de Nível Automático

b) Sistema de Alimentação de Combustível

1º - Bomba de Óleo Diesel ou Querosene

2º - Bomba de Óleo Combustível Pesado

3º - Aquecedor de Óleo

4º - Combustor Piloto

5º - Sistema Automático de Combustão

c) Compressor de Ar

d) Ventilador (exaustor) de Ar

e) Pressão de Vapor

f) Manômetro

g) Gases de Escape

h) Motores


Defeito Causa Providência

a) Sistema de Alimentação de Água - 1º Bomba de Água

A Bomba não recalca água ou recalca

água insuficiente

Instalação incorreta da bomba

Reveja a instalação

Ar na sucção Verificar se não há entrada de ar nas conexões da rede de água

A válvula de sucção ou do recalque estão fechadas

Abrir se for o caso

Filtro de água suja Limpar o filtro

A bomba está cavitando A instalação está incorreta para água quente, causando vaporização desta na sucção.

Algum defeito mecânico Verificar e corrigir

A válvula de retenção do sistema de emergência está dando passagem

Verificar se a sede desta válvula possue alguma partícula dando passagem de água

A bomba não funciona

Há algum defeito no sistema elétrico

Verificar o regulador de nível automático ou chave eletromagnética

Há algum defeito mecânico Verificar e corrigir


2º Regulador de Nível Automático

Bomba enche a caldeira de água e não pára automaticamente

Água suja de óleo em torno dos eletrodos

Abrir o dreno do nível por alguns segundos, fechando-o em seguida. Aguardar retornar da água ao seu nível normal. Caso a bomba não desligue, repetir a operação.

Fiação do eletrodo do nível máximo com defeito ou desligada

Verificar a ligação

Eletrodo com defeito Trocar o eletrodo

Algum defeito no sistema elétrico

Verificar e corrigir

A bomba só liga quando toca o alarme

Defeito na ligação dos fios elétricos

Refazer a ligação corretamente

O nível de água no visor está normal,

porém o alarme fica soando e o sistema de combustão não

funciona

Defeito no regulador de nível, devido a impurezas na água

Descarregar o regulador de nível, tantas vezes quantas forem necessárias, até voltar a funcionar adequadamente

Sistemas de combustão com defeito

Verificar

Válvulas do indicador de

nível fechadas

Abri-las

Defeito elétrico Rever todo o circuito elétrico e

corrigi-lo



b) Sistema de Alimentação de Combustível -

1º Bomba de Óleo Diesel ou Querosene

A bomba não funciona

O motor não vira Veja recomendações sobre

motores

A bomba está emperrada Desmontá-la e veja se

suas engrenagens estão em

ordem


2º Bomba de Óleo Combustível Pesado

A bomba de óleo combustível

não

funciona

Defeito no sistema de

comando elétrico

Rever assuntos sobre

motores, chaves magnéticas,

sistema automático de

combustão

Defeito mecânico da

bomba

Corrigir

Defeito no circuito de óleo

combustível

Ver sobre o sistema

automático de combustão


3º Aquecedor de Óleo

O aquecimento a vapor não

funciona

Válvula do vapor fechada Abri-la

Purgador não está

funcionando

Arrumar ou trocar o

purgador

Termostato ou válvula

solenóide danificado ou mal

regulado

Examinar o

funcionamento do

termostato e válvula

solenóide

O aquecimento elétrico não

funciona

Fusível queimado Trocá-lo

Termostato desrregulado

ou danificado

Trocar ou regular

Resistência queimada Trocá-la

Defeito elétrico Rever o circuito elétrico e

consertá-lo

Temperatura do óleo alta

demais

Termostato mal regulado Regular

Válvula solenóide não está

fechada

Fazer a devida

manutenção

Temperatura do óleo baixa

demais

Purgador não está

funcionando

Corrigir seu defeito

Regulagem do termostato

e válvula solenóide mal feita

Refazer as suas

regulagens



4º Combustor Piloto

O combustor falha ou não

ascende

O manômetro não

O depósito de diesel ou

querozene está vazio,

devendo ser cheio

registra pressão Válvula fechada. Abri-la

Existe ar na tubulação de

sucção. Eliminar

A pressão indicada no

Existe ar na tubulação de

sucção. Eliminar

manômetro é inferior à

indicada

O filtro está sujo, devendo

ser retirado e limpo

Pulverizador sujo Limpá-lo

Eletrodos de ignição com

defeito ou desajustados

Ajustá-lo ou trocá-los

Defeito no circuito elétrico Corrigir


5º Sistema Automático de Combustão

O sistema automático de

combustão

não opera

Fusível de proteção

queimado

Trocá-lo

Pressostato com defeito Verificá-lo

Chave magnética do

compressor não dá

contacto

Regular a posição dos

contactos e limpar o

platinado

Compressor desligado Ligue-o

O sistema de combustão

opera, o piloto

acende, mas o combustor

principal não

ascende


manômetro é muito baixa ou

nula

Válvulas fechadas bari-las

Filtros sujos. Limpá-los


5º Sistema Automático de Combustão


opera, o piloto


principal não

ascende


manômetro é muito baixa ou

nula

Está entrando ar na

tubulação de sucção.

Eliminar

Válvula de retorno muito

aberta, devido a impurezas.

Fazer a devida manutenção

A bomba de óleo

combustível não funciona.

Corrigir o seu defeito


Pode estar faltando óleo

combustível no Tanque de

Serviço. Verificar e encher se

for o caso.


opera, o piloto


principal não

ascende

A pressão do manômetro

está boa

O pulverizador está

obstruído, Neste caso,

desmontar o queimador e

limpá-lo

Queimador mal ajustado

Válvula de óleo do

queimador fechada. Abri-la

Válvula de óleo do

queimador aberta, porém

continua não passando óleo.

Esta poderá estar obstruída

A válvula solenóide não

funciona

Defeito elétrico. Verificar.


c) Compressor de Ar

Compressor de ar não

funciona

Chave magnética com

defeito

Arrumar

Defeito no motor Verificar

O compressor de ar

funciona mas a pressão do ar

é muito baixa

Palhetas gastas Verificar e trocá-las se

necessário

Lubrificação incorreta Verificar

Pulverizador mal montado Remontá-lo

Filtro de ar sujo Limpá-lo

Perda de ar nas conexões Verificar se existem

vazamentos e eliminá-los

d) Ventilador (Exaustor) de Ar

Ventilador (Exaustor) não

funciona

Motor elétrico com defeito Verificar

Defeito no comando

elétrico

Verificar todo o circuito

elétrico

Correia partida Trocá-la

O ventilador (exaustor)

funciona, mas

não a contato

Correia solta Esticá-la

Regulador da tiragem

muito fechado

Regular adequadamente

e) Pressão de Vapor

A caldeira desliga com uma

pressão abaixo da pressão

máxima de trabalho

Manômetro defeituoso

Trocá-lo

A pressão passa da pressão

permitida, abrindo a válvula

de segurança e não funciona

a automática

Pressostato danificado

Arrumá-lo ou trocá-lo



f) Manômetro

O manômetro de ar não

registra pressão

Defeito do compressor Verificar letra c deste ítem

ou registra pressão muito

baixa

Manômetro defeituoso Trocá-lo

O manômetro de vapor

registra pressão inferior à

pressão máxima de trabalho,

quando a caldeira desliga

Defeito no manômetro

Trocá-lo

O manômetro de óleo não

registra ou registra pressão

muito baixa

Circuito de óleo

combustível com defeito

Ver letra b deste ítem

g) Gases de Escape

Temperatura dos gases de

escape acima do normal

Fendas ou rupturas nos

refratários da tampa traseira

Retirar a tampa traseira e

eliminar as fendas ou

rupturas do refratário

Tubos de caldeira sujos

por incrustação de fuligem do

combustível

Fazer a limpeza com

escovas de aço

Tubos da caldeira sujos

por incrustação no lado da

água

Deverá ser feita a limpeza

adequada, para eliminar este

problema

A fumaça está saindo mais

escura do

que o normal

Pulverizador entupido Desmontar o queimador e

desentupi-lo

Falta ar secundário Algum problema no

ventilador. Verificar

Temperatura do óleo

combustível muito alta ou

baixa

Verificar o aquecimento do

óleo


5. Roteiro de Vistoria Diária

O operador de caldeira deve seguir um roteiro diário de vistoria com o

objetivo de garantir a segurança e bom funcionamento do gerador de vapor. O roteiro

de vistoria é o seguinte:

a) Verificar se o depósito de água de caldeira está sendo abastecido.

b) No caso de caldeira a óleo, verificar:

Nível de Temperatura;

Termômetro e manômetro da linha de óleo próximo ao queimador;

c) Examinar manômetros e termômetros de ar, água e gases de combustão;

d) Controlar o nível de água através dos indicadores existentes na caldeira;

e) Verificar se a lubrificação do compressor está se processando

adequadamente;

f) Fazer as descargas de fundo conforme indicado;

g) Examinar o correto funcionamento das diversas bombas existentes;

h) Verificar o funcionamento do ventilador (exaustor);

i) Observar a combustão na fornalha, através dos visores e da cor da fumaça

na chaminé;

j) Movimentar periodicamente todas as válvulas, para evitar que estas

fiquem presas;

k) Não abandonar a casa de caldeiras;

l) Drenar o indicador de nível;

m) Manter os filtros limpos;

n) Manter a casa de caldeiras limpa;

Outras precauções que devem ser tomadas pelo Operador de caldeiras são:

Evitar chamas desprotegidas no ambiente, pois as mesmas poderão

provocar princípios de incêndios e explosões quando na presença de

vazamentos ou vapores de óleo.

Procurar eliminar, através de um programa de manutenção preventiva, o

acúmulo de óleo no interior da fornalha;

Eliminar qualquer vazamento de óleo existente na sede de funcionamento;

Manter os extintores de incêndio em perfeitas condições de

funcionamento;

Nunca ultrapassar a pressão máxima de trabalho recomendada na

plaqueta. Lembrar-se que a pressão máxima pode ter sido reduzida, em

virtude da inspeção de segurança da caldeira.


6. Procedimentos em Situações de Emergência

Neste ítem, vamos mencionar alguns dos procedimentos que o Operador de

Caldeira deverá executar em situações de emergência; salienta-se que os mesmos

estão baseados em recomendações de vários fabricantes e também em observações

práticas:

A) Incêndios de Óleo:

Causas:

Ignição de óleo ou vapor de óleo acumulado na fornalha;

Pulverizadores entupido;

Gotejamento ocasionado pelo maçarico;

Deposição excessiva de carvão nas aberturas de fornalhas e registros de

ar;

Vazamentos na rede de alimentação de óleo;

Alta temperatura de armazenamento do óleo no tanque de serviço;

Saturação do ambiente da Casa de Caldeiras por gases combustíveis;

Curtos-circuitos em geral.

Como evitar:

Evite acúmulos de óleo, ocasionados por vazamentos, tomando o cuidado

de conservar o local de trabalho limpo;

Solicite imediatamente os serviços de manutenção quando for verificado

qualquer tipo de vazamento;

Não use lâmpadas desprotegidas e nem equipamentos que possam

centelhar (emitir faíscas) dentro da Casa de Caldeiras;

Como proceder:

O fogo deverá ser imediatamente abafado, usando-se extintores de CO2 ou

Espuma Química;

Resfrie cuidadosamente as partes em contato com o óleo para impedir a

reignição;

B) Retrocesso:

Este fato ocorre quando a pressão interna da caldeira é maior que a pressão

ambiente (Casa de Caldeira).

O retrocesso nada mais é do que a explosão (ignição expontânea) de gases

combustíveis acumulados na fornalha, chaminé e nos passes da Caldeira.

Causas:

Vazamento do sistema de alimentação de óleo;

Entupimento da chaminé;

Temperatura inadequada do óleo (provocando combustão parcial);

Falhas de ignição;

Falhas ou paradas repentinas dos ventiladores de tiragem forçada;


Tentativa de reacender um maçarico a partir de uma parede

incandescente;

Formação de coque incandescente dentro da fornalha;

Falha do Operador de Caldeiras quanto a operação de início de

acendimento da Caldeira.

Como evitar:

Não se deve permitir o acúmulo de óleo na fornalha (se ocorrer depósitos

no interior da mesma, o óleo deverá ser retirado e em seguida promover-se

a completa ventilação);

As válvulas dos maçaricos devem ser mantidas sempre em boas condições

de vedação para impedir o vazamento para dentro das fornalhas;

Nunca tente reacender um maçarico através de paredes ou formações de

coques incandescentes;

Seguir corretamente as indicações contidas no Manual de Caldeira.

Como proceder:

Desligue imediatamente o queimador;

Interrompa o suprimento de combustível;

Verifique se há acúmulo de óleo no interior da fornalha, em caso

afirmativo, limpe-a completamente;

Verifique se a caldeira sofreu algum dano, em caso afirmativo chame o

departamento de manutenção;

Procure determinar a causa da explosão;

Se você tiver certeza de que a caldeira não foi danificada, promova então a

ventilação da fornalha (aproximadamente 10 minutos), a fim de que os

gases sejam expelidos para fora;

Tente reacender a caldeira;

Se o queimador desligar em “segurança” e você não conseguir acendê-lo

após a terceira tentativa, interrompa esta operação, procure determinar o

defeito (caso não encontre chame um mecânico).

C) Nível d’água abaixo do limite mínimo:

Causas:

Defeito(s) no sistema de controle automático de nível;

Válvula de retenção do sistema de alimentação de água está com defeito;

Falta água no reservatório (caixa de água ou tanque de condensado);

Descuido do Operador (Caldeiras manuais);

Defeito elétrico e/ou mecânico na bomba de alimentação;

Filtro de linha de sucção da bomba entupido;

Aquecimento excessivo da água de alimentação, prejudicando o

funcionamento da bomba.

Como evitar:

Drenar (purgar) o visor de nível e a garrafa que contém os eletrodos (ou

bóia) pelo menos uma vez por dia;


Verificar diariamente o reservatório de água (caixa d’água e/ou tanque de

condensado);

Maior atenção do Operador (no caso de controle visual em caldeiras

manuais);

Realização de manutenção preventiva e/ou corretiva do sistema de

alimentação de água;

Quando você for realizar a descarga de fundo, jamais deixe a água

desaparecer do visor de nível;

Manutenção preventiva e/ou corretiva do sistema elétrico.

Como proceder:

I) Caldeira a óleo:

Coloque a chave do queimador na posição desligado;

Feche imediatamente a válvula de saída de vapor da caldeira (evitando-se

assim que o vapor saia e diminua ainda mais o nível de água);

Se a água é ainda visível no nível de vidro (visor), acione o controle

manual, se a bomba não funcionar utilize a bomba de reserva ou o injetor;

Se a água não for visível no nível de vidro (visor), não reponha água; deixe

a caldeira esfriar, pois do contrário a água pode causar sérios danos à

caldeira (choque térmico, explosões);

No caso anterior e após o resfriamento da caldeira, deve-se realizar uma

inspeção minuciosa a fim de que se possa identificar os danos causados. O

motivo que ocasionou a falta d’água deverá ser identificado e corrigido antes

de voltarmos a completar o nível da água;

Verificar se o sistema de instrumentação elétrica.

II) Caldeira a lenha, carvão,...

Interrompa imediatamente a alimentação do combustível;

Feche imediatamente a válvula de saída de vapor da caldeira (evitando-se

assim que o vapor saia e diminua ainda mais o nível de água);

Abra a porta da fornalha ou anti-fornalha e feche as portas (entradas de

ar) do cinzeiro;

Feche o registro (borboleta) existente na chaminé;

Não tente apagar o fogo da fornalha com água;

Se a água ainda é visível no nível de vidro (visor), acione o controle manual

da bomba fazendo com que se restabeleça o nível normal, se a bomba não

funcionar utilize a bomba reserva ou o injetor;

Se a água não é visível no nível de vidro (visor), não reponha água, deixe a

caldeira esfriar, pois do contrário a água pode causar sérios danos à caldeira

(choque térmico, explosões);

No caso anterior e após o resfriamento da caldeira, deve-se realizar uma

inspeção minuciosa a fim de que se possa identificar os danos causados. O

motivo que ocasionou a falta d’água deverá ser identificado e corrigido antes

de voltarmos a completar o nível da água;

Verificar o sistema de instrumentação elétrica.


D) Nível d’água acima do limite máximo

Causas:

Defeito(s) no sistema de controle automático de nível;

Descuido do Operador (em caldeiras manuais);

Defeito elétrico na bomba de alimentação.

Como evitar:

Drenar (purgar) o sistema de controle de nível pelo menos uma vez por

dia;

Maior atenção do Operador (caldeiras manuais);

manutenção preventiva e/ou corretiva mais freqüente do sistema elétrico

da bomba.

Como proceder:

Desligar (ou interromper) imediatamente a alimentação de água;

Efetuar a descarga de fundo, até que o nível normal seja restabelecido;

Informar imediatamente ao departamento de manutenção o fato ocorrido.

E) A pressão do vapor sobe mas a válvula de segurança não abre:

Causas:

Sede da válvula de segurança emperrada;

Válvula de segurança incorretamente regulada.

Como evitar:

Nunca mexa na regulagem da válvula, sem prévia autorização do

responsável por esta área;

Semanalmente testar a válvula, puxando a alavanca ou subindo a pressão

de vapor;

Como proceder:

Apagar completamente o fogo;

Em caso de caldeiras a lenha ou carvão, fechar a entrada de ar do cinzeiro

e a borboleta da chaminé para abafar o fogo, abrir as portas da fornalha para

resfriar as tubulações e refratários e em último caso, tirar o combustível de

dentro da fornalha manualmente (através de barras de ferro ou similares);

Providenciar a abertura da válvula imediatamente.

F) A válvula de segurança abre mas a pressão do vapor continua a subir:

Causa:

Sede da válvula de segurança semi-emperrada.

Como evitar:

Semanalmente testar a válvula, puxando a alavanca ou subindo a pressão

de vapor.

Como proceder:

Apagar completamente o fogo;

Em caso de caldeiras a lenha ou carvão, fechar a entrada de ar do cinzeiro

e a borboleta da chaminé para abafar o fogo, abrir as portas da fornalha para


resfriar as tubulações e refratários e em último caso, tirar o combustível de

dentro da fornalha manualmente (através de barras de ferro ou similares);

Providenciar a abertura da válvula imediatamente.

G) Falta de energia elétrica:

Causa:

Queda (interrupção) de fornecimento de energia elétrica.

Como proceder:

Fechar imediatamente a válvula principal de saída de vapor;

Observar a pressão indicada no manômetro da caldeira, verificando se as

válvulas de segurança abrem na pressão máxima de segurança;

Nota: é aconselhável todo Operador de Caldeira possuir, na Casa de

Caldeiras, uma lanterna com as pilhas em bom estado.

Enquanto a caldeira estiver parada, não se deve realizar a purga de fundo;

Se a caldeira possuir dispositivos tais como: injetor ou bomba alternativa a

vapor, a mesma poderá ser alimentada manualmente (não esqueça de

observar o nível d’água).


VI - TRATAMENTO DA ÁGUA PARA CALDEIRAS:

1. Introdução:

Nos processos industriais, o vapor pode ser um agente produtor de trabalho,

caso seja utilizado no acionamento de turbinas, compressores, bombas, ventiladores

e turbo-geradores, ou pode se constituir num meio de aquecimento, o qual, às vezes,

se faz direta ou indiretamente. No primeiro caso, o vapor se mistura intimamente ao

meio que sofre o aquecimento, no segundo o vapor passa através de tubos ou

serpentinas, cedendo apenas o calor.

Pode, portanto o vapor participar do próprio processo, caso ele se torne

matéria-prima, ou apenas auxiliar as reações, fornecendo calor ou mantendo a

temperatura dentro de faixas especiais.

Outros processos usam o vapor, entre os quais podemos citar: limpeza de

equipamentos, esterilização, aquecimento ambiental, lavagem de roupa, cozinhar

alimentos, secagem de produtos alimentícios. O emprego do vapor, portanto, não

está limitado às indústrias, vez que pela sua versatilidade ele se torna presente em

clubes recreativos, hotéis, hospitais e outros.

Entretanto a geração de vapor pelo fato de ser um processo que se baseia na

mudança de estado da água e envolver temperaturas de certa maneira elevadas,

acarreta uma série de problemas às caldeiras, linhas de distribuição e consumidores

de vapor. A corrosão, a incrustação e o arraste são alguns dos intrusos encontrados.

A adoção de um tratamento químico de água de caldeira constitui uma das

maneiras mais práticas e econômicas de se obter um controle sobre os problemas

mencionados, resultados numa maior eficiência do equipamento.

2. Água de Alimentação:

2.1. Generalidade:

Os diversos tipos de águas encontrados na natureza nunca são puros, pois

todos apresentam uma certa quantidade de impurezas granulares ou moleculares.

Em seu estado químico puro a água é um líquido incolor, insípido e inodoro,

representada pela fórmula H2O, sendo reconhecida como solvente universal.

Para se tratar uma água é preciso, antes de tudo, conhece-la. Devido a certas

peculiaridades a água é natureza o solvente máxima. O conhecimento prévio de

algumas das impurezas irá definir o melhor emprego para a água, ou motivar um

tratamento específico para finalidade pretendida. São as seguintes as principais

impurezas encontradas na água.

Sais, principalmente de cálcio e magnésio, estão presentes na água e não

são eliminados nas estações quando tratados para o consumo urbano.


Estes sais são encontrados para dentro dos rios através das águas das

chuvas ou mesmo das rochas que constituem seus leitos e margens. As chamadas

águas minerais são as mais ricas em sais dissolvidos, constituindo-se nos piores

tipos para alimentar caldeiras. Dentre os sais que se acumulam na caldeira, temos

de origem natural, que são os bicarbonatos, cloretos, óxido de ferro e alumínio

e sílica.

Os artificiais são aqueles adicionados na água, em estações de tratamento

como o sulfato de alumínio, flúor silicato de sódio, cal hidratado, hipoclorito,

Uma vez dentro da caldeira, a água é transformada em vapor sendo que os sais não

saem junto com este vapor e desta maneira vão se acumulando cada vez mais de tal

modo, que se tornam prejudiciais para as tubulações das caldeiras.

* Substanciais sólidas dissolvidas bicarbonatos:

Cloretos , sulfatos, silicatos de cálcio, magnésio, sódio potássio e ferro.

* Gases: nitrogênio, oxigênio e dióxido de carbono

* Material em suspensão : argila, areia, vegetais, microorganismos.

2.2. Comentários Sobre as Principais Impurezas:

Os constituintes geralmente encontrados junto com a água são sais

dissolvidos inorgânicos e orgânicos, matéria orgânica em suspensão, material

coloidal, gases dissolvidos e microorganismos. A seguir são apresentados os

principais elementos e substâncias encontradas na água e as características que

conferem devido à sua presença.

Dureza Total: Representa o somatório das concentrações de cálcio e

magnésio. A dureza devido ao magnésio é cerca de 1/3 da dureza total. Suas

concentrações variam de 10 a 200 ppm. A dureza total contida na água é devida a

bicarbonatos (HCO3-), sulfatos (SO4-), cloretos (Cl-) e nitratos (NO3-). Estes sais

possuem a tendência de formar incrustações em superfícies quentes, causando

problemas de fibra térmica nos tubos de caldeiras e trocadores de calor. Os

processos usados renovação da dureza são: abrandamento, desmineralização ou

evaporação. A água em relação a dureza, pode ser classificada como:

Dureza (ppm CaCO3) - Classificações

menor que 15 - muito mole

15 à 50 - mole

50 à 100 - meio dura

100 à 200 - dura

maior que 200 - muito dura

ppm = mg/litro

pH da Água: o pH é uma maneira de medir a concentração de ácido ou base

de uma solução, em outras palavras a maneira de medir a acidez ou alcalinidade de

uma solução. Para a determinação do pH temos uma escala com numeração que

varia de 01 à 14, sendo de 01 à 06 - o teor ácido e de 08 à 14 - o teor básico, sendo

que o 07 é neutro.


Escala do pH

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14

Ácido neutro básico

Os métodos para medir o pH são:

aparelhos eletrônicos;

papel indicadores;

outros tipos.

Alcalinidade Total: É devida, principalmente, a bicarbonatos de cálcio e

magnésio e sódio em concentrações variando de 05 à 500 ppm. Em caldeiras,

provocam incrustações e liberação de dióxido de carbono, além da formação de

espuma com conseqüente arraste. Em sistema de águas de resfriamento de

distribuição de água, a alcalinidade torna-se importante na manutenção de

condições que tendem a estabilizar a água.

Sulfato: A concentração de sulfatos geralmente de cálcio, sódio e magnésio,

está situada na faixa de 05 à 200 ppm. O grande inconveniente é a precipitação de

sulfatos insolúveis, cuja solubilidade diminui com o aumento da temperatura.

Abrandamento, desmineralização ou evaporação são empregados na sua remoção.

Sílica: Às vezes, conhecida como sílica reativa, está presente como ácido

silícico e silicatos solúveis em concentrações variando de 01 à 100 ppm. Nas

caldeiras combinadas com a dureza, pode gerar incrustações bastante duras, de

difícil remoção, pode ser eliminado por desmineralização, abrandamento com cal ou

evaporação.

Cloreto: Quase sempre presente em concentrações bastante variáveis, desde

10 à 250 ppm, executando-se a água do mar que o contém em 30.000 ppm. A

corrosividade de um meio está associada à concentração de cloretos, até mesmo

certos tipos de aços inóxidos são alterados pelo cloreto, desmineralização e

evaporação são usados para remoção de cloretos.

Ferro: Normalmente está presente como bicarbonato de ferro, em

concentrações variáveis, podendo alcançar, embora raramente, os 100 ppm.

Muitos problemas estão associados com a presença de ferro na água. A formação de

depósitos em caldeiras, trocadores e nas próprias linhas de distribuição pode se dar

em água com altos teores de ferro. Uma particularidade deste depósito é a sua

porosidade, permitindo que produtos corrosivos se concentrem sob estes depósitos,

provocando rápida corrosão. Na desmineralização, o ferro deve ser evitado, já que as

resinas aniônicas são susceptíveis de ataque pelo ferro. Pode ser removido por

aeração, abrandamento por calsodada, desmineralização ou evaporação. O

manganês apresenta os mesmos inconvenientes do ferro.

Gás Carbônico: Encontra-se dissolvido na água bruta superficial, em teores

que variam de 02 à 15 ppm. O principal problema é a corrosão em tubulação de ferro

e cobre, principalmente nas linhas de retorno de condensado. Pode-se remover o gás

carbônico, por degaseificadores e desmineralizadores.


Amônia: Apresenta-se algumas vezes, dissolvidas na água bruta em

concentrações que podem variar de poucos ppm até 20 ppm. Na maioria dos

suprimentos a amônia é completamente ionizada. Às vezes, pode estar combinada na

forma de compostos orgânicos. A amônia em água oxigenadas é corrosiva ao cobre e

suas ligas.

Oxigênio: Está presente como O2, em teores máximos de 10 ppm. Sua

presença é necessária para manutenção da vida aquática, mas é bastante

prejudicial aos equipamentos, já que é corrosiva ao ferro e ligas de cobre. Sua

remoção é necessária quando a água se destina a alimentação de caldeiras, o que se

consegue através da instalação de desaeradores ou pelo uso do sulfito de sódio. A

hidrazina também pode ser usada para auxiliar a remoção do oxigênio,

principalmente, quando o sistema opera sob alta pressão. No processo corrosivo, o

oxigênio atua como despolarizador catódico, mantendo as reações em andamento.

Sólidos Totais Dissolvidos: Constitui a soma de todo o material dissolvido

em água, tendo portanto, várias fontes minerais. A faixa em água naturais é 25 à

500 ppm, podendo atingir valores maiores.

Na indústria, seu valor limita a concentração máxima permissível para

sistemas evaporativos. A condutividade elétrica associada, tende a acelerar os

processos de corrosão. O teor de sólidos totais é utilizado no estudo da viabilidade da

produção de vapor a partir de uma dada água e na viabilidade da produção de água

desmineralizada, os quais serão antieconômicos se houver excessivo teor de sólidos

dissolvidos.

3 - Finalidade do Tratamento de Água

A água de alimentação de caldeiras, independentemente do tipo e extensão

do tratamento externo, pode conter contaminantes que eventualmente causam

problemas. Os principais problemas associados ao tratamento de água de caldeiras

são:

* Corrosão:

* Incrustação

* Arraste

As impurezas presentes na água, são normalmente concentradas no interior

das caldeiras, agravando os fatores agressivos, já normalmente presentes.


3.1 - Corrosão:

É o ataque sofrido pelos metais componentes do sistema de geração de vapor,

provocado pela água e suas impurezas. É geralmente causada pela presença de

gases dissolvidos (principalmente o oxigênio) e sua reação com o ferro presente no

aço do equipamento. Como medida preventiva, é feita a desaeração na água de

alimentação da caldeira, através de métodos mecânicos (desaeradores)

complementados quimicamente pela adição de seqüestrantes de oxigênio, tais como

o sulfito de sódio ou hidrazina.

A corrosão não provoca danos somente no ponto de ataque, pois produz

contaminações sérias de óxidos metálicos que, por sua vez, podem se depositar em

outros locais.

A diminuição progressiva das paredes das caldeiras e tubulações podendo

provocar rompimento, podem ser oriundas de acentuados processos corrosivos. Em

praticamente, todos os sistemas que utilizam água, os problemas de formação de

depósitos e corrosão estão tão intimamente relacionados que ambos devem ser

corrigidos ou prevenidos eficientemente, para que se alcancem resultados

satisfatórios.

Os vários fatores que podem estar associados à corrosão são:

Ácidos: Essas substâncias presentes na água alteram o pH, e logo têm

influência no processo corrosivo. O ataque também pode ocorrer após a limpeza

química de caldeiras quando essas substâncias podem não serem neutralizadas no

processo final da limpeza.

Sais: Sais dissolvidos podem acelerar ou retardar o processo corrosivo.

Cobre (Cu) e Níquel (Ni): Podem ser levados para o interior da caldeira na

forma de partículas metálicas devido a problemas ou cavitação de bombas e

tubulações. Assim haverá a formação de pilhas galvânicas na caldeira e

conseqüentemente a corrosão.

Gás Sulfúrico (H2S): Reage com o metal e produz depósitos pretos nucleados

como manchas.

Cloretos (CL-): provocam corrosão acelerada quando na água de caldeira

produzindo grandes alvéolos.

Soda Cáustica (NaOH): A soda cáustica usada na correção de pH, quando

muito concentrada, destrói a película protetora da tubulação.

Oxigênio Dissolvido (O2): É corrosivo devido a sua ação oxidante. Também

destrói a película protetora da tubulação.

Gás Carbônico (CO2): Agente responsável pela corrosão das linhas de

condensado devido à formação de ácido carbônico.


Amônia (NH3): A amônia ataca o cobre na presença de oxigênio e o óxido

cúprico na ausência dele.

Corrosão do lado do fogo: A presença de enxofre (S) no combustível é

responsável por sérios problemas de corrosão nas regiões mais frias da caldeira,

principalmente nos equipamentos recuperadores de calor. O enxofre ataca os metais

principalmente na forma de ácido sulfúrico.

As cinzas também acarretam problemas nas caldeiras, pois se depositam em

suas superfícies. As cinzas são constituídas de fuligem (carbono e hidrocarbonetos

pesados) e sais. A camada de produtos depositada sobre os tubos tende a ter uma

temperatura superior a estes, se a temperatura do depósito ultrapassar a

temperatura de fusão dos componentes de cinza esses componentes se liquefazem

tornando-se muito corrosivos. Os elementos mais prejudiciais são o sódio e o

vanádio.

3.2 - Incrustações:

São deposições ou precipitações sólidas na superfície da caldeira, no interior

das tubulações e equipamentos, provocando redução na transferência de calor, o que

se traduz em maior consumo de combustível, elevação de temperatura da superfície

dos metais, com superaquecimento e eventuais rupturas.

Por menor que seja a espessura das incrustações elevadas perdas da

eficiência acontecem, face à baixa condutividade térmica dessas incrustações.

Para eliminar este sério inconveniente, deve-se proceder com um correto

tratamento químico interno da água do equipamento, através da adição de agentes

dispersantes/ seqüestrantes, fosfatos (se for o caso) e um adequado regime de

descargas; o retorno de condensado para a caldeira é outra prática fortemente

recomendada, visto que o mesmo possui baixíssimo teor de sais e apresenta

temperatura elevada.

Porém, é de fundamental importância que a água utilizada para reposição na

caldeira tenha um pré-tratamento satisfatório, através de processos de floculação/

decantação e filtração se for captada de rios ou lagos e, adicionalmente, passe por

processos avançados de remoção de impurezas, tais como o abrandamento, a

desmineralização ou a osmose reversa. Nestes três sistemas, a presença de materiais


em suspensão pode prejudicar irreversivelmente as resinas ou membranas,

demandando uma especial atenção aos filtros que precedem estes equipamentos.

3.3 - Arraste:

É a passagem da água, em fase líquida, para o sistema de distribuição de

vapor.

Esse fenômeno de arraste pode ocorrer por razões mecânicas ou químicas,

sendo no primeiro caso provavelmente:

* Danos no aparelho separador de vapor;

* Nível de água elevado;

* Condição de carga excessiva;

* Projeto da caldeira.

O arraste pode por em risco o superaquecedor, se houver, e as linhas de

distribuição e equipamentos de seção pós-caldeira. A eficiência do gerador é também

diminuída com o arraste e a qualidade do vapor é bastante alterada pela presença de

água na fase líquida nas tubulações.

Além desses existem outros problemas, os quais não adquirem a importância

dos três aqui mencionados, quando se trata de sistemas de geração de vapor de

baixa e média pressão.

Causas Mecânicas

nível de água elevado com pouco espaço para vaporizar;

demanda vapor superior à capacidade da caldeira;

falta de acessórios na caldeira para purificar o vapor.

Causas Químicas

alta alcalinidade da água;

presença de sólidos em suspensão;

alta salinidade (cloretos, sulfatos).

Assim, os três principais objetivos de um tratamento de água de caldeiras

são:

* Controlar a formação de depósitos e incrustações;

* Manter a corrosividade do sistema a níveis aceitáveis;

* Impedir o arraste da água do gerador de vapor.


4 - Tratamento Químico

O significado de purificar uma água consiste na remoção das substâncias que

comprometem a qualidade do efluente, sob o ponto de vista químico, físico,

organoléptico e bacteriológico. As águas brutas diferem em qualidade e os métodos

usados para a sua purificação dependem das condições da água e do grau de

purificação necessário.

Vários fatores influem na escolha de um programa de condicionamento

químico de caldeiras:

Características da água;

Pressão da Caldeira;

Tipo de Indústria;

Finalidade do Vapor;

Qualidade Requerida para o Vapor;

Carga Média de Vapor;

Participação do Condensado Retornado;

Tipo de Caldeira;

Custo do Combustível;

Custos Globais.

Com respeito às características da água, deve-se procurar conhecer certo

número de constituintes (através de análise) os quais definirão a rota a ser adotada

no que diz respeito ao pré-tratamento.

Os métodos mais comuns de tratamento são: pré-decantação, coagulação,

sedimentação, filtração, neutralização, desinfecção e aeração.

Os tratamento podem ser:

I. Externo:

a) Clarificação;

b) Abrandamento;

c) Desmineralização;

d) Desaeração

II. Interno;

III. Combinado.

I - Tratamento Externo:

Para águas muito fora de especificações e para sistemas que trabalham a

altas pressões.


a) Clarificação:

É a remoção da matéria finamente dividida e em suspensão da água. O

processo de clarificação possui três etapas: coagulação, decantação e filtração. No

processo de coagulação usa-se como coagulantes o sulfato de alumínio, aluminato de

sódio, sulfato ferroso, cloreto férrico, sulfato férrico, óxido de cálcio, etc. Os

coagulantes são mais eficientes economicamente quando se ajusta o pH, isto é, a

acidez ou alcalinidade da água para melhor coagulação. Os produtos normalmente

usados para esta finalidade são o carbonato de sódio e a cal, para elevar o pH, e

ácido sulfúrico para baixar o pH. Quando há mistura de coagulantes na água, ocorre

a formação de flocos, que agrupam a matéria em suspensão facilitando a remoção

por decantação.

Coagulação - floculação;

sedimentação;

cloração;

filtração

Coagulação - Floculação

Como existem muitas partículas em suspensão na água abaixo do tamanho

coloidal, a sua separação por sedimentação fica inviabilizada (velocidade de

sedimentação = 1mm / ano). Para viabilizar a remoção dessas partículas usamos

produtos chamados coagulantes que aglutinam as partículas, formando flocos mais

facilmente decantáveis. Os coagulantes mais empregados são o sulfato de alumínio,

sulfato férrico, sulfato ferroso e cloreto férrico.

Sedimentação

Depois da floculação devemos retirar as impurezas aglutinadas. Isto se faz no

decantador. É um tanque onde a água fica em repouso por um determinado tempo


para que as impurezas se depositem. Enquanto a saída de água clarificada é na

superfície, no fundo do tanque existem mecanismos para a retirada do lodo

acumulado.

Filtração

Devido a não remoção de flocos miúdos pelos decantadores, a água deverá

passar por filtros para sua retenção.

b) Abrandamento

Consiste na remoção do cálcio (Ca) e magnésio (Mg) na forma de

bicarbonatos, sulfatos e cloretos da água de alimentação da caldeira. Há três

processos de abrandamento da água:

Processo da Cal Sodada a Frio e a Quente;

Processo de Fosfato;

Processo de Troca Iônica;

Processo de Troca Iônica

Processo ideal para realizar o abrandamento tanto do ponto de vista técnico

quanto do econômico.

O sistema é constituído por um tanque cilíndrico dentro do qual estão as

resinas trocadoras de íons, e um sistema de regeneração.

A opção pela instalação de um sistema de abrandamento com resinas

depende da qualidade requerida para a água. Quando desejamos pureza

praticamente zero e a água bruta apresentar dureza total menor que 10 ppm este

sistema é indicado.

Este processo consiste em passar a água a ser tratada por um leito de resinas

trocadoras de cátions, removendo cálcio (Ca), magnésio (Mg), sódio (Na), ferro (Fe),

manganês (Mn).

Sistema Filtro de carvão ativado / Abrandador.

O Filtro de Carvão Ativo elimina o

gás clorídrico e a coloração proveniente

de material orgânico, aumentando a vida

útil das resinas de troca iônica e

tornando a água adequada para fins

industriais.

O Abrandador elimina a presença

de dureza total através da passagem da

água por resinas de troca iônica, retendo

os sais de cálcio e magnésio, garantindo

água filtrada de excelente qualidade.


Sistema de Tratamento de Água de Caldeiras

Sistema compacto e de fácil manuseio, ideal para tratamento de água de rios,

lagos e represas proporcionando água clarificada para uso industrial.

Este conjunto é composto por: Misturador Estático (prepara a solução para

decantação), Decantador (elimina grande parte de material coloidal - material

orgânico e sólidos em suspensão), Filtro de Areia (retira totalmente os sólidos em

suspensão), Filtro de Carvão Ativo (elimina gás clorídrico, odores e coloração),

Abrandador (elimina íons de cálcio e magnésio, principais causadores de

incrustação).

Sistema de Tratamento de Água de Caldeiras / Sistema removedor de

ferro total e manganês.

Sistema composto por Aerador e Filtro de Areia.

Este conjunto promove a remoção de ferro total, manganês e sólidos em suspensão,

causadores de incrustações e problemas com corrosão.

O processo consiste na oxidação de íons de ferro e manganês através do aerador

ZEW MKAER, para que os mesmos juntamente com os sólidos em suspensão sejam

retidos pelo filtro de areia ZEW MKF, tornando a água apropriada para uso

industrial, com teor de ferro total inferior a 0,3 ppm e manganês inferior a 0,1 ppm,

com garantia de água filtrada de excelente qualidade


c) Desmineralização

É o processo de remoção de íons da água utilizando resinas trocadoras de

íons (catiônicas e aniônicas).

Este processo remove cálcio

(Ca), magnésio (Mg), sódio (Na), cloretos

(Cl-), sulfatos (SO4-), bicarbonatos

(HCO3-) e outros íons fornecendo uma

água de alta pureza.

O Desmineralizador faz o

processo de deionização através de

trocas iônicas com resinas catiônicas e

aniônicas, tornando a água pura e

cristalina, isenta de sais minerais,

evitando formação de incrustações,

garantindo utilização segura para uso

industrial.

O Filtro de Carvão Ativo instalado previamente no sistema, elimina gás

clorídrico e a coloração proveniente de material orgânico, aumentando a vida útil das

resinas de troca iônica.

d) Desaeração

Elimina os gases dissolvidos (O2, CO2, H2S) que provocam corrosão. Baseai-se

no fato da solubilidade de um gás em um líquido ser inversamente proporcional a

sua temperatura.

É necessário pulverizar a água

para aumentar sua superfície de

contato com o vapor. É recomendado

para tratamento de água de caldeiras

de alta pressão.

Operação

A água no "spray", sob a ação do

vapor tem o (O2) eliminado. 0

"scrubber(borbulhador) reduz o (O2)

abaixo de 0,005 cm³/l. A operação é

silenciosa e com vibração reduzida

Vantagens

1) - Eliminação do (O2) evitando corrosão interna que aumentam a

manutenção e reduz a vida da caldeira.

2) - Melhora na troca térmica. Redução no uso de produtos químicos.

3) - Recuperacão do vapor e do condensado de purgadores e drenos

reduzindo o consumo de combustível.


II - Tratamento Interno:

O tratamento interno se refere aos produtos químicos adicionados à água de

caldeira ou à água de alimentação, exercendo sua ação no interior da caldeira.

A) Remoção do oxigênio

Sulfito de sódio: Para utilização em caldeiras que operam a pressões menores

que 50 Kgf / cm2.

Na2SO3 + ½ O2 Na2SO4

Sulfito Oxigênio

O melhor ponto de aplicação é a saída do tanque de estocagem do

desaerador, devendo ser adicionado de modo contínuo.

Hidrazina: Apresenta a vantagem de ser volátil, atingindo o circuito de

condensado protegendo a tubulação pós caldeira contra a corrosão devido ao

oxigênio e gás carbônico (devido à decomposição em amônia).

Não é usada em caldeiras de baixa pressão por razões econômicas.

Na2H4 + O2 2H2O + N2

Hidrazina Oxigênio

B) Remoção do Gás Carbônico (CO2)

Os bicarbonatos (HCO3-) e carbonatos (CO3

-) quando dissolvidos na água são

a principal fonte de dióxido de carbono (CO2), pois decompõem-se às temperaturas

reinantes na caldeira. Esse dióxido de carbono liberado se desprende com o vapor.

O processo mais usado de combate à corrosão nas linhas pós-caldeira devido

ao dióxido de carbono é o uso de aminas, entre elas a morfolina, dietiletanolamina e

a ciclohexilamina.

C) Redutor de dureza

São usados fosfatos para precipitar os sais de cálcio e magnésio na forma de

lama não aderente, mantidas em suspensão através de dispersantes (taninos,

alginatos).

Os fosfatos usados são:

* ortofosfatos: fosfato monossódico (NaH2PO4)

fosfato dissódico (Na2HPO4)

fosfato trissódico (Na3PO4)

* polifosfatos: tripolifosfatos

Também podem ser usados agentes quelantes pata formar compostos

solúveis de cálcio (Ca) e magnésio (Mg). Os mais usados são os sais de sódio por

EDTA.

D) Alcalis

Para neutralizar a acidez da água usa-se soda ou potassa cáustica (NaOH e

KOH).


5 - Tratamento da Água Para Caldeiras Elétricas

O bom desempenho e a vida útil de qualquer caldeira depende muito do

tratamento dispensado à água utilizada na geração de vapor.

Faz-se o tratamento da água objetivando prevenir:

incrustação;

corrosão;

arraste.

Para a caldeira elétrica, isso também é verdadeiro, acrescendo no entanto,

um cuidado especial, no que tange à condutividade. Dependendo da qualidade da

água de alimentação pode ou não ser necessário desmineralizá-la para que atinja um

nível de condutividade que não exija purga contínua ou descarga de fundo muito

freqüentes.

5.1 Água para Alimentação de Caldeiras Elétricas

Eletrodo Submerso: No caso específico dessas caldeiras, devem ser

consideradas em especial atenção as características de condutividade da água. Por

exemplo: para obter-se uma operação satisfatória de uma caldeira à eletrodos

submersos, deve-se ter a condutividade da água dentro de certos limites. A

condutividade da água de alimentação deve ser tão baixa quanto possível de modo a

reduzir ao mínimo as descargas de água da caldeira. Desde que possível, todo

condensado deve ser devolvido ao tanque de água de alimentação.

A água de reposição das caldeiras à eletrodos submersos, deverá ser

completamente desmineralizada, já que são exigidos valores de condutividade muito

baixos na água de alimentação.

Para se ter água de baixa condutividade poderá haver uma desmineralização

que, além de tirar a dureza da água (bicarbonato de cálcio (Ca (HCO3)2 e magnésio

(MgHC)3)2), partículas positivas (cátions) retira também as negativas (ânions),

proporcionando, assim, baixos índices de incrustações na Caldeira, que revertem em

menor número de paradas para limpeza, maior durabilidade dos eletrodos e maior

confiabilidade de operação.

Jato de Água: A água de alimentação desta caldeira (constituída de

condensado recuperado do processo e água tratada na estação de tratamento) deverá

ser condutora de corrente elétrica, para que permita a passagem de corrente e,

portanto, o aquecimento e vaporização da água.

De uma forma geral, podemos afirmar que água de reposição para caldeira à

jato de água deverá ser apenas abrandada.

A dureza passageira da água é produzida por bicarbonato de cálcio

(Ca(HCO3)2 e de magnésio (Mg(HCO3)2), muito solúveis, que se transformam para

temperaturas 60-80 ºC e produzem incrustações no caso da caldeira e bicos

injetores, a dureza permanente, produzida por sulfato (SO4-) e silicatos de cálcio e

magnésio, de grande solubilidade tende a aumentar a condutividade da água da

caldeira, pelo que o dreno deverá ser aumentado.


Para obter a alcalinidade necessária da água da caldeira, junta-se soda

cáustica (NaOH) ou fosfato trisódico (Na3PO4), que são os únicos produtos que

deverão ser adicionados à água de alimentação.

6 - Controle Físico da Água

Os controles físicos da água fazem a eliminação dos materiais por meio de

processos que não interferem na composição da água, tais processos são:

desaeração que também é um processo externo e tem por finalidade eliminar os

gases que estão contidos na água, principalmente o oxigênio, através do uso de

desaerador, e o processo das extrações de fundo e de superfície que têm por

finalidade eliminar os sólidos dissolvidos e em suspensão, e evitam a formação de

lama recozida.

As extrações ou descargas podem ser consideradas como um complemento do

tratamento químico, pois de nada adiantará tratar a água quimicamente com

reagentes se não forem eliminadas as partículas sólidas por eles formadas. As

extrações também eliminam alguma quantidade de óleo que por ventura possa

conter a água de alimentação.

Se as extrações de superfície forem insuficientes poderão provocar a formação

de espumas e também o arrastamento para as tubulações de vapor, prejudicando o

sistema. A insuficiência das extrações ou descarga de fundo farão com que apareça a

lama recozida e superaquecimento nos tubos.

Se fizermos várias extrações de cerca de 15 segundos cada uma, estas serão

muito mais eficientes que uma única extração prolongada.


VII - MANUTENÇÃO DAS CALDEIRAS

1. Prevenção Contra Corrosão

A corrosão da caldeira se deve ao ataque de ácidos existentes na água, os

quais, dependendo da concentração, poderão ser mais ou menos prejudiciais. O

ataque ácido se dará mais intensamente no lado da água, causando vazamentos e

reduzindo a vida útil do equipamento. Por este motivo, é recomendável fazer análise

laboratorial periódica, para determinar o pH e definir o tratamento adequado da

água da caldeira.

2. Rotina de Manutenção Preventiva

2.1 Limpeza dos Tubos de Fumaça e Revisão dos Refratários:

A limpeza dos tubos, com escova de aço, deve ser feita periodicamente de

03 à 06 meses, dependendo do tempo de uso da caldeira, temperatura dos

gases da combustão na saída da chaminé e tipo de combustível usado.

Quando for feita a limpeza dos tubos, deve-se aproveitar para verificar o

estado dos refratários e consertá-los em caso de necessidade.

Verificar ainda se não há vazamento de água nos tubos.

Antes de fazer a abertura da caldeira, esta deverá ser resfriada lentamente

(caso contrário, poderá danificar a tubulação ou o refratário).

2.2 Limpeza da Caldeira na Parte da Água:

Para fazer a limpeza da Caldeira, no lado da água, deve-se retirar toda a

água do interior quando esta estiver fria, abrir os tampões e jogar jatos de

água pelas aberturas até eliminar todas as impurezas e lamas existentes.

Antes de fechar a caldeira, deve-se desmontar e limpar a sede das válvulas

de descarga de fundo.

2.3 Depósitos

O tanque de condensado deve ser inspecionado e limpo pelo menos uma

vez ao ano.

Examinar periodicamente o Tanque de Serviço e Reservatório Externo de

Óleo.

2.4 Nível de Água

Sempre manter o nível de água adequado no interior da Caldeira.

Fazer as descargas no regulador indicador de nível conforme indicações.

Ao menos uma vez por mês, desmontar o regulador de nível e fazer uma

limpeza nos elementos de controle.


2.5 Queimador

Verificar diariamente se há vazamentos de óleo no circuito do queimador,

em caso de existência, eliminá-los.

Mensalmente verificar o estado dos rolamentos e quando estiverem

danificados, substituí-los.

Limpar semanalmente o combustor piloto.

Sempre que a caldeira for desligada, a parte interna do queimador deve ser

retirada e colocada num banho de querosene.

2.6 Ventiladores

Lubrificar, mensalmente, os mancais dos ventiladores.

Em caso de ruído excessivo no ventilador, verificar se o mesmo está com

mancal defeituoso ou desbalanceado.

Corrigir, sempre que necessário, a tensão das correias.

Periodicamente, limpar os dutos que conduzem os gases da combustão

para o exterior.

2.7 Bombas

a) Bomba de Alimentação de Água

Lubrificar regularmente os mancais da bomba e do motor.

Verificar o estado dos rolamentos, substituindo-os sempre que necessário.

Periodicamente, examinar o aperto dos parafusos que prendem o motor e a

bomba à base.

Abrir a bomba a cada 06 meses, examinando o estado da carcaça, rotor,

eixo e rolamento.

Verificar diariamente o aperto da prensa - gaxeta, observando se não há

vazamentos de água muito grandes. Caso seja necessário, apertar a prensa -

gaxeta de forma uniforme. Sempre deverá existir um pequeno gotejamento de

água, pois a mesma auxiliará na resfriação dos anéis de gaxeta.

b) Bomba de Óleo Combustível (Bomba Piloto)

Manter lubrificados os rolamentos dos mancais do motor elétrico.

Reengaxetar a bomba sempre que houver vazamento de combustível.

2.8 Filtros

Toda semana devem ser retiradas as suas telas para lavagem.

2.9 Pressostatos e Manômetros

Verificar os sifões e linhas gerais do pressostato, pois caso contrário

poderão entupir e dificultar a operação dos mesmos.

Aferir a cada 03 meses os manômetros.


2. Rotina de Inspeção diária

Descarga de fundo: é feita no ponto mais baixo de circulação de água;

destina-se à retirada do lodo e da sedimentação quando a caldeira opera em regime

rudimentar. Este período pode ser aumentado de acordo com a qualidade da água e

a pressão de trabalho, existindo empresas especializadas em tratamento de água

cujo concurso pode ser útil ao estudo de cada caso específico.

As descargas de fundo variam com a qualidade e quantidade de água de

reposição. Nas caldeiras de média e alta pressão adota-se o método da descarga

contínua sendo a tubulação ligada geralmente a um sistema de recuperação de

calor.

A concentração máxima de sólidos ocorre na superfície de evaporação da

caldeira, isto é, ao nível da água do corpo formado por vapor e água. Sendo a

tubulação de descarga localizada ao nível mínimo da água na caldeira, os sólidos e

sais em solução fluem para fora, devendo-se controlar sua concentração em

laboratório, através da tomada de amostras desta água, a cada 8 horas de operação.

É muito importante que esta análise periódica seja feita, pois o controle da

concentração é de vital importância para a vida das caldeiras, principalmente de

média e alta pressão.

As válvulas de descarga devem ser operadas nos períodos de evaporação

moderada, preferivelmente em regimes de baixa combustão. Nunca provocar

descarga tão prolongada que desapareça o nível do indicador de nível; a descarga

deverá durar o tempo necessário para provocar um abaixamento de 5 cm no

indicador.

Também nunca se deve dar uma descarga nos coletores das paredes dos

tubos de água na fornalha quando a caldeira estiver produzindo vapor.

Indicador do nível de água e alarme: O indicador do nível de água deve ser

mantido sempre limpo. para tal, o responsável deve proceder a descarga da garrafa

de nível, eliminando impurezas e depósitos. Um indicador de nível que apresenta

indicação falsa é fonte permanente de perigo; três a seis descargas diárias

asseguram o funcionamento satisfatório deste instrumento bem como o do alarme de

nível.

Sopradores de fuligem: Os sopradores de fuligem devem ser operados a cada

8 horas de trabalho, dependendo do tipo de combustível que é empregado; a

verificação a cada 6 horas ou então duas vezes ao dia pode ser adotada dependendo

das condições.

Para esta operação, a caldeira deve se encontrar entre a carga média e a

máxima, drenando-se as tubulações do sistema antes de colocá-lo em

funcionamento. Nunca acionar o soprador quando a carga é baixa em se tratando de

combustível líquido ou gasoso ou na ausência de chama.


Queimadores de óleo: Quando o combustível usado é óleo pesado ou APF, os

bicos devem ser conservados sempre limpos, trocando-se periodicamente as lanças

dos queimadores; a viscosidade e as impurezas do óleo dirão se o período de 8 horas

é adequado. Após a substituição das lanças, os bicos são limpos e os queimadores

são colocados em suportes apropriados e os bicos imersos em óleo leve. Nunca se

deve permitir um acúmulo de óleo combustível na fornalha, sob risco de ocorrer uma

explosão.

Casa de caldeiras ou área de caldeiras: Pó, areia, restos de estopa, detritos,

etc, são eliminados pela limpeza diária ou duas vezes ao dia, na casa de caldeiras ou

área de caldeiras. Estas impurezas provocam o mau funcionamento dos controles,

principalmente quando se trata da instrumentação para controle automático.

Mancais dos ventiladores: A temperatura dos mancais dos ventiladores de

tiragem forçada e induzida deve ser medida de hora em hora, para se evitar um

superaquecimento proveniente de resfriamento defeituoso ou ausência da água de

refrigeração.

Lubrificação dos mancais: Verificar o sistema completo de lubrificação dos

mancais.

Compressor de ar: (quando instalado):Verificar o nível de óleo e o filtro de ar.

Bombas de alimentação: Verificar as gaxetas.

Motores elétricos: Verificar o aquecimento anormal que poderá causar uma

eventual sobrecarga ou outra anomalia.

Pré-aquecedor de ar ou economizador: Fazer inicialmente uma verificação das

condições de tiragem e de perda de carga; isto pode ser feito com a caldeira limpa,

operando a carga normal; tem a finalidade de indicar qual o acúmulo de fuligem nos

circuitos da caldeira, do pré-aquecedor de ar ou economizador. Estas observações

servirão como referência para os trabalhos de manutenção trimestral, semestral e

anual.

Inspeção semanal

Válvulas de segurança: As válvulas de segurança da caldeira, principalmente

a válvula do superaquecedor devem se operadas manualmente; o dispositivo de

acionamento deve estar situado ao nível do piso da casa da caldeira, sendo a

operação efetuada quando a caldeira estiver com pouca carga. Deve-se ter o cuidado

com a ligação de descarga da válvula; não deve ser rígida em relação ao corpo da

mesma. O acionamento periódico das válvulas de segurança é a garantia para um

funcionamento regular durante a operação normal da caldeira.

Válvulas em geral: Verificar vazamentos e revisar juntas.

Filtros de óleo: As telas de filtros das unidades de bombeamento, de

aquecimento e dos queimadores, devem ser completamente limpas; o período entre

limpezas deve ser diminuído caso o óleo apresente impurezas que provoquem

entupimentos freqüentes.


Parada semanal:

Os turnos de trabalho, que variam de indústria para indústria, podem incluir

uma parada semanal; nestes casos, certos cuidados são necessários para contornar

o problema da ausência de combustão:

1. Eliminação da sedimentação, fazendo-se a descarga pelo fundo quando a

caldeira estiver desligada.

2. Utilização das descargas de fundo dos coletores das paredes de tubos de água

da fornalha.

3. Operação dos sopradores de fuligem, se as condições permitem.

4. Extinção do fogo e desligamento da caldeira da seguinte maneira: - Reduzir a

tiragem até a remoção de gases combustíveis, vapor, etc. – Fechar as

coberturas da fornalha permitindo um resfriamento gradual. – Alimentar a

caldeira com água (manualmente), mantendo o nível elevado do indicador. –

Quando a caldeira cessa de gerar vapor, abrir a válvula de descarga do

superaquecedor até reduzir a pressão a 7 kg/cm²; caso a caldeira não

disponha de superaquecedor, utilizar a válvula de ventilação do tambor para

este fim, fechando a válvula principal e secundária do vapor.

5. Quando da paralisação da caldeira, mesmo que só por alguns dias, deve-se

abastecê-la com água acima do seu nível normal, a fim de reduzir as

tendências para a corrosão.

6. Aproveitar o período de parada para sanar todas as anomalias e efetuar todas

as inspeções constantes da ficha de manutenção preventiva, correspondentes

à inspeção diária.

Inspeção mensal

Controles automáticos: Limpar todos os contatos elétricos de controles,

interruptores, chaves magnéticas, etc, removendo o pó e a oxidação.

Aquecedores de óleo: Revisar as unidades de aquecimento e bombeamento de

óleo combustível.

Sopradores de fuligem: Verificar e os elementos dos sopradores apresentam o

ângulo útil de sopro; examinar a válvula de drenagem do sistema de tubulação do

soprador; limpar a válvula, verificando se existe obstrução no furo da sede.

Pré-aquecedor de ar ou economizador: Comparar os resultados da tiragem e

perda de carga; havendo diferença, examinar as superfícies.

Filtros de água: Efetuar a limpeza.

Tanque de condensação: Drenar, remover a válvula de bóia, examinando o

interior do tanque quanto a presença de sedimentos lavando em seguida. Testar o

funcionamento da válvula de bóia, recolocando-a logo após.


Motores elétricos: Lubrificar através dos pinos de lubrificação (graxeiras),

caso houver; não lubrificar em excesso.

Bomba de água: Verificar as gaxetas apertando-as convenientemente;

examinar o alinhamento da bomba e do motor por meio de um indicador.

Parafuso de fixação de motores e bombas: Examinar.

Purgadores de vapor: Verificar o estado de todos os purgadores de vapor,

principalmente os do sistema de retorno do condensador.

Compressor de ar (quando instalado): Retirar e limpar o filtro, secando-o em

seguida; o estado do mesmo indicará se o período entre limpezas deve ser reduzido.

Inspeção trimestral

Alvenaria e isolantes: Verificar o estado do material refratário, principalmente

o da fornalha, quanto à existência de rachaduras ou fragmentação do material;

examinar o isolamento quanto à existência de vazamentos.

Pré-aquecedor de ar: Verificar quanto a vazamento nos tubos, causados por

corrosão ou outro agente; examinar se existe entupimento causado por fuligem,

limpando completamente.

Economizador: Examinar e limpar a superfície externa de aquecimento;

inspecionar a superfície interna dos tubos, lavando-os com jato de água de alta

pressão; no caso de existirem depósitos, pode se tornar necessário o emprego de um

limpador de tubos movidos a turbina.

Inspeção semestral

A cada 6 meses a caldeira deve ser desligada, possibilitando assim uma

revisão geral e um exame minucioso para verificar a existência de corrosão, erosão,

vazamentos e eventuais defeitos. As principais verificações a serem feitas são:

Anteparas (chicanas): Examinar quanto a existência de aberturas que

permitam o vazamento de gases; neste caso o rendimento do gerador diminui, pois

os gases passarão diretamente para fora do mesmo. Reparar anteparas e vedar os

vazamentos existentes.

Tubos e coletores: Examinar as superfícies internas e externas quanto à

existência de corrosão, incrustação e vazamentos. Se os tubos apresentarem lodo ou

incrustações em sua parte interna, devem ser limpos com o auxílio de um limpador

de tubos.

Material refratário: Examinar quanto a vazamentos, desgaste e o estado das

juntas de dilatação.


Pré-aquecedor de ar: Examinar as superfícies de aquecimento para verificar

se estão limpas, principalmente as partes por onde circulam os gases; caso

necessitem de limpeza, utilizar jato de água sob pressão. Verificar a existência de

vazamentos de ar e de gases; tolera-se até 10% de defeitos nos tubos quando

perfurados por ação de corrosão, pois até este limite, a influência sobre a operação

da caldeira não será muito grande; uma vez ultrapassado esse valor, os tubos

avariados devem ser substituídos.

Economizador: Proceder como na verificação trimestral; verificar também a

existência de vazamentos através de tubos ou juntas danificadas, sanando as falhas.

Inspeção anual

Deve ser completa, incluindo um exame interno de todo o conjunto gerador

de vapor; é aconselhável fazer coincidir este período com o da segunda inspeção

semestral. Efetuar as seguintes operações:

Limpeza interna: Limpar toda a superfície interna de aquecimento da

caldeira, incluindo tubulações, tubos da parede de água, coletores, tubos do

superaquecedor, enfim, todas as partes de pressão; utilizar os meios usuais de

limpeza (gerador aquatubular).

Limpeza externa: Limpar toda a superfície externa de aquecimento do

gerador, eliminando as incrustações e depósitos de fuligem existentes; examinar

minuciosamente estas superfícies para detectar a existência de qualquer anomalia.

Pré-aquecedor de ar ou economizador: Examinar quanto ao estado geral,

procedendo a limpeza, correção de vazamentos e substituição dos tubos danificados.

Sopradores de fuligem: Testar a pressão de vapor e examinar a posição e o

estado geral dos elementos; o ângulo útil de sopro deve ser ajustado para obedecer

as indicações do fabricante. A posição dos bocais de vapor entre os tubos também

deve ser verificada.

Superaquecedor: Examinar quanto à ocorrência de distorções nos elementos,

oxidação interna, erosão em tubos e âncoras; corrigir se necessário.

Material refratário e isolante: Proceder como na inspeção semestral;

programar os períodos para a reparação na alvenaria e no isolamento.

Tanques de água de alimentação: Limpar, removendo lodo e impurezas

depositadas no fundo.

Bombas de óleo combustível e de água de alimentação: Substituir as gaxetas

caso necessário.

Lavagem química: Uma vez fechada a caldeira, após a conclusão de todos os

trabalhos de limpeza, proceder a lavagem química de acordo com as normas usuais.


3. Inspeção de Caldeiras

A NBR-12177 norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)

antiga NB - 55 é que regulamenta a Inspeção de Segurança de Caldeiras

Estacionárias, especificando os principais procedimentos exigíveis para a mesma.

Nenhuma caldeira poderá ser posta ou mantida em operação se não

apresentar condições satisfatórias de segurança, para tanto, devem ser submetidas

às seguintes inspeções:

a) Inspeção Inicial: Antes de ser posta em operação, após ser instalada num

local ou reinstalada em outro.

b) Inspeção Periódica: A cada período de 12 (doze) meses, contando da data

da inspeção inicial.

c) Inspeção Extraordinária: Será considerada inspeção extraordinária nos

seguintes casos:

quando a caldeira é danificada por explosão, incêndio ou qualquer de suas

partes sofrer superaquecimento ou resfriamento brusco.

quando a caldeira sofrer reforma, modificações ou conserto capaz de

modificar suas condições de segurança.

quando uma caldeira permanecer fora de operação por mais de seis meses.

Cada inspeção conforme sus natureza e finalidade, pode incluir:

A) Exame do Prontuário

B) Exame Externo: É feito com a caldeira em operação para verificar o

correto funcionamento dos equipamentos e acessórios, sendo anotados todos os

itens que poderão prejudicar a sua segurança.

C) Exame Interno: Este exame deve ser feito antes e depois da limpeza

interna, servindo para detectar se a caldeira apresenta todas as condições de

segurança, bem como, serve para coletar dados como espessura da parede, amostras

de resíduos, corpos de prova, ...

Para realização deste exame, deve-se tomas as seguintes precauções:

esfriar a caldeira;

esgotar toda sua água;

as portas de inspeção deverão ser abertas;

garantir condições de segurança adequadas para que o inspetor possa

entrar na caldeira.


D) Atualização da Máxima Pressão de Trabalho

E) Ensaio Hidrostático: A função do ensaio hidrostático é constatar se há

vazamento ou resistência insuficiente na caldeira, sendo realizado a frio e em curto

espaço de tempo. Antes de iniciar este teste deve-se:

estar com a caldeira fria;

desligar os equipamentos que não podem sofrer a pressão de teste (válvula

de segurança, vasos de nível, ...);

encher totalmente a caldeira com água, eliminando todo o ar do seu

interior;

vedar perfeitamente todas as aberturas e válvulas, para não permitir

escape de água.

F) Ensaios de Acumulação: O objetivo deste ensaio é comprovar

experimentalmente a suficiência das válvulas de segurança. Deve-se tomar as

seguintes providências antes de se efetuar este teste:

limpar muito bem a tubulação de troca térmica (para garantir a máxima

produção de vapor);

o vapor liberado pela válvula de segurança deverá ser conduzido para a

atmosfera.

G) Ensaio dos dispositivos de alimentação de água


VIII - EXPLOSÃO

1. Risco de Explosão:

A utilização de caldeiras implica a existência de riscos de natureza

diversificadas, como: explosões, incêndios, choques elétricos, intoxicações, quedas,

ferimentos diversos, etc.

Deve-se no entanto, destacar a importância do risco de explosões, por quatro

motivos principais:

1. por se encontrar presente durante todo o tempo de operação, sendo

necessário o seu controle contínuo, sem interrupção;

2. em razão da violência que as explosões se manifestam na maioria dos

casos, suas conseqüências são catastróficas em face da grande quantidade de

energia liberada instantaneamente;

3. por envolver não só o

pessoal de operação, como também

os que trabalham nas proximidades

podendo atingir até mesmo a

comunidade (vizinhos e vias

públicas) e a clientela, quando se

trata de empresas de serviços

(hospitais e hotéis, principalmente).

4. porque sua prevenção

deve ser considerada em todas as

fases, projeto, fabricação, operação ,

manutenção, inspeção e outras.

Cilindro de 8 toneladas arremessado por 40 metros

O risco de explosão do lado da água está presente em todas as caldeiras, uma

vez que a pressão nesse lado é sempre superior à atmosférica.

Parte da fornalha arremessada por 100 metros


2. Causas que leva a Explosão:

a) Diminuição de resistência que pode ser decorrente do superaquecimento

ou da modificação de estrutura do material;

b) Diminuição da espessura, que pode advir da corrosão ou da erosão;

c) Aumento da pressão, que pode ser decorrente de falhas diversas,

operacionais ou não.

Explosões causadas por elevação de pressão

De acordo com a teoria cinética dos gases, a pressão exercida por um gás é

resultado dos impactos das partículas (moléculas ou átomos) contra as paredes do

recipiente que as contém. Dessa forma, tem-se que a pressão é diretamente

proporcional à energia cinética média das moléculas.

A pressão do vapor contido em uma caldeira é, portanto, função direta da

quantidade de calor transferida ao sistema água-vapor, uma vez que a energia

cedida em forma de calor aumentará a energia cinética média das moléculas que

constituem o vapor.

Dessa forma, entende-se que a pressão interna da caldeira depende

fundamentalmente da atuação dos queimadores.

O queimador porém, não é o único responsável pela elevação da pressão no

interior da caldeira, uma vez que o sistema de alimentação injeta água no interior da

caldeira com pressão superior à pressão de operação. É possível notar que, se a

vazão de entrada de água for muito maior que a vazão de saída de vapor, além da

subida do nível de água no interior da caldeira ocorrerá também o aumento da

pressão interna.

Durante a operação normal da caldeira, a pressão é mantida dentro de seus

limites pelos seguintes sistemas:

Sistema de modulação de chama

Esse sistema é constituído por um pressostato de modulação de chama, um

servo-motor e um conjunto de “dampers”. O pressostato possui um

diagrama ou fole que se estende com o aumento da pressão e aciona

contatos emitindo sinais elétricos para o servo-motor. Os movimentos do

motor são transmitidos a um jogo de alavancas que movimentam lâminas

adequadamente instaladas (“dampers”) para modificar a vazão de

combustível e a vazão de ar, que, por sua vez, alimentam o queimador,

obtendo, dessa forma, a modulação da chama, ou seja, sua redução nos

momentos de pressões elevadas e sua intensificação nos momentos de

pressões baixas.

Sistema de pressão máxima

Esse é um dos sistemas de segurança das caldeiras e, como tal, age

abruptamente. É composto por um pressostato e uma válvula solenóide.

Quando o pressostato é pressionado, a alimentação elétrica da bobina da


válvula solenóide é cortada, seu campo magnético é desfeito e, por

gravidade, a haste ferro-magnética cai, fechando a válvula que dá passagem

ao combustível para o queimador. Quando a pressão normal se restabelece,

o pressostato fecha novamente o circuito, a bobina é energizada e o campo

magnético criado atrai a haste ferro-magnética, abrindo a válvula.

Válvula de segurança

As válvulas de segurança de caldeiras, como dispositivo de proteção, têm a

função de dar saída ao vapor quando a pressão ultrapassa a MPTA, fazendo

diminuir a pressão interna.

Sistema manual

Com base na indicação do manômetro, o operador aciona os diversos

dispositivos da caldeira, tendo condições de interferir onde for necessário

para manter a pressão interna da caldeira: nos queimadores, na

alimentação ou mesmo na válvula de segurança, liberando vapor à

atmosfera por meio do acionamento da alavanca da válvula.

Com todas essas possibilidades, conjugadas ou não, é de se esperar que as

caldeiras tenham grande chance de ser operadas com segurança, porém, mesmo

assim, há inúmeros casos de explosões, causadas por falhas.

A possibilidade de falhas em pressostatos pode ser de natureza mecânica,

como bloqueio de sua comunicação com a caldeira ou a deterioração do diafragma

ou de natureza elétrica, pelo colamento dos platinados.

Falhas nas válvulas solenóides oferecem risco quando impedem o bloqueio do

combustível, ou seja, quando param na posição aberta. Há possibilidades da

ocorrência desse defeito por falha mecânica de fabricação ou pela instalação

incorreta, fora da vertical, ou, de cabeça para baixo.

As válvulas de segurança, para funcionarem adequadamente, tem de ser

fabricadas em processos de rigoroso controle de qualidade, com molas testadas,

dimensões calibradas, concentricidade dos elementos e vedações perfeitas, do

contrário não fecham após o alívio da pressão, ou, o que é mais grave, não abrem no

momento em que se necessita sua abertura. É importante notar que, normalmente,

a válvula de segurança funciona após o sistema de pressão máxima não ter

funcionado; portanto, se a válvula de segurança não funcionar, a segurança do

sistema estará fortemente comprometida, restando apenas o sistema manual como

possível controle da situação.

Falhas no sistema manual são decorrentes de defeitos em instrumentos de

indicação (manômetros e nível, principalmente), ou nos dispositivos de controle ou,

ainda, de procedimentos inadequados por parte do operador.

3. O Superaquecimento:

Superaquecimento é a explosão de aço, material com que é construída a

caldeira, a temperatura superiores às admissíveis, o que causa a diminuição da

resistência do material e cria o risco de explosões. Pode causar danos intermediários


antes da ocorrência de explosões como: empenamento, envergamento, abaulamento

de tubos e outros.

Nas caldeiras aquotubulares é muito freqüente a ocorrência do abaulamento

(defeito usualmente denominado laranja ou joelho, dada sua forma esferóidica, com

a superfície convexa voltada para o lado do gaze) decorrente da deformação plástica

do aço em temperatura da ordem de 400 a 540°C sob ação prolongada da pressão

interna do vapor.

O superaquecimento pode ser causado por:

a) Escolha inadequada de materiais no projeto de caldeira;

b) Emprego de material defeituoso;

c) Dimensionamento incorretos;

d) Queimadores mal posicionados;

e) Incrustações;

f) Hide out - ou ocultamento;

g) Operação em marcha forçada;

h) Falta de água nas regiões de transmissão de calor

a) Escolha inadequada de materiais no projeto de caldeira

Devem ser observados os materiais de construção, a fabricação, os testes de

resistência, os detalhes da fornalha ( portas e orifícios, grelhas, queimadores,

cinzeiros, juntas de expansão).

Conforme a localização de um tubo no interior da caldeira, ele receberá calor

de uma forma qualitativa e quantitativamente peculiar; em caldeiras aquatubulares,

por exemplo, tubos de fornalha poderão estar expostos a calor radiante e, portanto, a

condições mais severas que os tubos do feixe gerador, devendo, dessa forma, ser

constituídos de materiais que possuam características condizentes com a solicitação.

Nas caldeiras flamotubulares, o calor é distribuído de forma não homogênea,

caracterizando uma carga térmica maior nas regiões próximas ao queimador,

conforme a figura abaixo

Distribuição de calor e de temperatura ao longo de fornalha de caldeira flamotubular


b) Emprego de material defeituoso e falhas na fabricação.

Tais como reparos inadequados (solda em espelhos)., substituição de

material por motivos econômicos, outros como redução de espessura de chapas,

utilizadas no equipamentos e outros materiais.

Os defeitos de mandrilagem (explosão de tubos) são o trincamento das

chapas ou tubos e as descontinuidades microscópicas do aço, que podem ocasionar

vazamentos.

As operações de soldagem são numerosas na fabricação de caldeiras. As

falhas nas juntas soldadas potencializam os riscos de explosão, uma vez que podem

representar uma área de menor resistência.

Seja qual for o processo, a execução das operações de soldagem devem ser

realizadas por soldadores qualificados e seguindo processos reconhecidos por

normas técnicas específicas.

Após a soldagem, as caldeiras devem passar por tratamento térmico para

avaliar as tensões dos metais (ajuste).

O controle radiográfico das juntas é a principal ação entre os ensaios não

destrutivos aplicáveis nestes casos

c) Dimensionamento

incorretos;

Falhas no projeto, como o

prolongamento excessivo dos tubos,

expandidos em espelhos de câmaras

de reversão, impedem a trajetória

livre dos gases quentes, causando o

superaquecimento nestas partes e

consequentemente, fissuras nos

tubos ou nos espelhos, nas regiões

entre os furos.

Ainda em conseqüência de erros de projetos ou de construção, podem surgir

riscos de superaquecimentos localizados, que potencializam os riscos de explosão.

Uma falha dessa natureza, bastante conhecida, que ocorre nas caldeiras

flamotubulares, são os prolongamentos excessivos dos tubos expandidos em

espelhos de câmaras de reversão.

Esses prolongamentos

indicados em perspectiva e em visão

lateral na figura abaixo, impedem a

trajetória livre dos gases quentes à

reversão, causando

superaquecimento localizados nos

prolongamentos e,

conseqüentemente, fissuras nos

tubos e/ou no espelho nas regiões

entre os furos.

Fissuras entre furos em espelhos de caldeirasflamotubulares.


d) Queimadores mal posicionados;

O posicionamento dos queimadores também constitui num risco de

superaquecimento

Os materiais com que são fabricados os tubos e as chapas admitem

aquecimentos a até algumas centenas de graus Celsius, sem perderem suas

propriedades mecânicas. As chamas dos queimadores a óleo atingem valores da

ordem de 1.000°C. Se ocorrer, portanto, a incidência direta das chamas sobre o aço,

haverá o risco de superaquecimento e fluência do material, com conseqüências que

podem ir desde a deformação lenta e gradual da caldeira até sua explosão,

dependendo da concorrência de outros fatores

f) Incrustações;

Outro problema clássico é a incrustação, devido à deposição e agregação de

sólidos juntos ao aço da caldeira, no lado da água. Ela funciona como isolante

térmico e não permite que a água refrigere o aço.

Uma vez que a incrustação se comporta como isolante térmico (a

condutividade térmica dos depósitos minerais é muito baixa: aproximadamente 45

vezes inferior à do aço), ela não permite que a água, “refrigere” o aço, ou seja, há

menor transferência de calor do aço para a água, e, com isso, o aço absorve calor

sensível, isto é, sua temperatura se eleva proporcionalmente à quantidade de calor

recebida.

Em casos de incrustações generalizadas, essa situação agrava-se ainda mais,

com o aumento operacional do fornecimento de calor no lado dos gases, para

manter-se a água na temperatura de ebulição conforme ilustra a imagem ao lado.


Com esse aumento de temperatura, além das perdas de energia, do ponto de

vista da segurança, podem ocorrer as seguintes conseqüências indesejáveis:

o aço previsto para trabalhar em temperatura da ordem de

300°C fica exposto a temperaturas da ordem de 500°C, fora dos limites de

resistência e, portanto, em condições de riscos de explosão acentuados.

sendo quebradiça, uma parte da camada incrustante pode

soltar-se, fazendo a água entrar em contato direto com as paredes do tubo

em alta temperatura, o que provoca a expansão repentina da água e,

conseqüentemente, a explosão.

g) Hide out - ou ocultamento;

A falta de refrigeração dos tubos ocasiona o ocultamento. Este fenômeno

ocorre porque a concentração dos sólidos dissolvidos na água se cristalizam sobre

os tubos, formando uma camada aderente.

Como esta cristalização é sempre menor que os produtos inseridos para o

tratamento da água, a impressão é que estes estão sempre se escondendo em algum

lugar

h) Operação em marcha forçada;

Outro motivo para o superaquecimento ocorre quando se coloca uma

caldeira com potência baixa em relação às necessidades da produção de vapor e,

para atender a demanda, intensifica-se o fornecimento de energia na fornalha.

Nestes casos, ao invés de alcançar a produção desejada, se consegue

rupturas, fissura ou deformação dos tubos, potencializando o perigo de explosão

i) Falta de água nas regiões de transmissão de calor

A necessidade rigorosa de transferência de calor dos tubos para água

mantém a temperatura interna. Caso não haja refrigeração no contato da água com

o aço e faltando água nas regiões de transmissão de calor, ocorrerá um

superaquecimento do aço e a perda de sua resistência.

4. Corrosão:

A corrosão constitui um dos mais importantes fatores de deterioração de

caldeiras.

Como causa de explosões, ela atua principalmente como fator da espessura

das partes sujeitas a pressão. Essa atuação é silenciosa e não detectável pelos

instrumentos de operação de caldeira, os pressostatos e as válvulas de segurança

não impedem essas explosões de pressão de operação; podem até mesmo ocorrer em

pressões inferiores à máxima pressão de trabalho admissível (MPTA).

A detectação dessa causa de explosões só pode portanto ser obtida de uma

única forma: por meio das inspeções internas, daí a importância dessa medida,

obrigatória não só por lei, mas também como prática recomendada pela boa técnica.

Nas caldeiras a corrosão está presente não só no lado da água, como

igualmente no lado do gás (denominados interior e exterior, respectivamente) e

embora seu mecanismo seja bem conhecido nos dias de hoje, seu controle ainda é

razoavelmente difícil em certos casos.


Corrosão Interna:

A corrosão interna das caldeiras processa-se sob diversas formas, segundo

diversos mecanismos, porém é sempre consequencia direta da presença de água: de

sua característica, de suas impurezas e de seu comportamento, quando em contato

com o ferro, nas diversas faixas de temperaturas.

Aeração Diferencial:

Nas caldeiras flamotubulares, o oxigênio dissolvido na água provoca corrosão

dos tubos superiores ; trata-se de corrosão por aeração diferencial; os tubos

submersos estão submetidos a menores concentrações de oxigênio, se comparados a

região acima da superfície da água. Essa diferença forma uma pilha em que o ânodo

é formado pela parte menos aerada.

Como na pilha galvânica, o ânodo nesse caso é também a região que

apresenta corrosão mais severa e sendo localizada haverá a possibilidade do

surgimento de pites ou alvéolos.

Nas caldeiras a aeração diferencial ocorre no tubulão superior e nos

purificadores de vapor.

Corrosão Salina:

Concentrações elevadas de cloretos também causam corrosões em virtude de

sua migração para fendas ou áreas sem proteção de magnetita, ou ainda sob

camadas de depósitos porosos quando estes se formam nas paredes dos tubos.

O cloreto de magnésio em particular se hidrolisa dando origem ao ácido

clorídrico que ataca o ferro da caldeira quimicamente.

Cloretos de modo geral na presença de oxigênio contribuem com a reação da

magnetita com o oxigênio, dando origem ao Fe2O3, óxido não protetor.

Corrosão Externa:

Os fenômenos de corrosão que se exercem sobre a face exposta aos gases de

combustão dependem dos combustíveis empregados e das temperaturas.

As zonas mais quentes das caldeiras ocorrem nos superaquecedores e nos

ressuperaquecedores. Corrosões nessas áreas podem ocorrer não só nas caldeiras a

óleo como também nas caldeiras a carvão; os mecanismos de corrosão dependem do

combustível mas em todos os casos os depósitos fluidos de cinzas que se formam

sobre os tubos desempenham um papel essencial na propagação de corrosão.

Estudos recentes têm permitido concluir que a corrosão se desenvolve em

caldeiras a óleo, quando se forma sobre o tubo um depósito de cinzas.

5 Falhas Diversas

Os acidentes com as caldeiras, estão relacionados com o tipo construtivo e o

combustível utilizado - algumas caldeiras podem parecer inofensivas a primeira vista

- porem diversas são as causas que podemos relacionar como iniciadora dos

acidentes.


Acidentes a Partir da Forma Construtiva

A uma explosão de caldeira em um edifício comercial situado na cidade de São Paulo, explosão esta que envolveu danos materiais, sem riscos letais.

Apurou-se que a causa do acidente se deu em razão de falhas no projeto, além de que a empresa responsável pela fabricação, não ser uma empresa metalúrgica, com equipamentos e conhecimentos necessários a fabricação de um equipamento de tal porte e responsabilidade, faltou ainda uma série de pequenos requisitos, pequenos no contexto e grandes ao causar um prejuízo de vulto.

Falhas em juntas soldadas

Operações de soldagem são numerosas na fabricação de caldeiras: soldagem

de virolas para a confecção de tubulões, solda de tubos, solda de costados, de estais

etc.

Falhas em juntas soldadas potencializam os riscos de explosão da caldeira,

uma vez que podem representar áreas de menores resistências.

A enumeração ou classificação dos defeitos podem ser feitas segundo diversos

critérios, tais como:

Situação:

defeitos externos ou que se projetam para fora do cordão da solda;

defeitos internos;

defeitos de concordância, defeitos na raiz, no primeiro passe etc.;

Geometria:

defeitos planos;

defeitos volumétricos;

Momento em que aparece:

defeitos de execução

defeitos devido ao serviço da construção;

Meios de detecção

defeitos identificáveis no exame visual;

defeitos identificáveis em exames destrutivos;

defeitos identificáveis em exames não destrutivos;

Gravidade

defeitos de pouca gravidade;

defeitos de muita gravidade;

defeitos sem gravidade.

Esses critérios de classificação não são os únicos; podem-se adotar outros,

tendo-se sempre em mente que cada critério tem suas vantagens e suas

desvantagens.


O Instituto Internacional de Solda (IIW) classifica os defeitos por famílias ou

grupos:

a) Grupo Nº 1 – Fissuras (ou trincas)

As fissuras são defeitos que aparecem durante o resfriamento sob efeito de

tensões. São defeitos planos.

Fissuras a quente são aquelas que sugerem ao fim da solidificação do metal

fundido das soldas ou a temperaturas inferiores, mas bastante próximas ao

ponto de fusão.

Fissuras a frio surgem no fim do resfriamento, em torno de 150°C ou menos.

Essas fissuras encontram-se geralmente na zona afetada termicamente (ZAT)

do metal base, próxima ao cordão, mas podem também ocorrer no metal

depositado quando este possui alta resistência.

b) Grupo Nº 2 – Cavidades

Como defeitos volumétricos, as cavidades compreendem as falhas devida à

contração do metal no momento da solidificação e que aparecem

freqüentemente dentro de “crateras” e também as “bolhas” decorrentes do

aprisionamento de gás na solidificação.

c) Grupo Nº 3 – Inclusão de escória

Quando o material a ser soldado é de grande espessura (costado ou

tubulação de caldeira, por exemplo), se for empregado o processo de solda a

arco manual, será necessária a aplicação de diversos cordões de solda até

preencher totalmente a área preparada. Nestes casos, a escória de um cordão

deve ser muito bem removida antes de se sobrepor um outro, do contrário,

haverá a inclusão de escória na poça de fusão, principalmente se ocorrer ao

mesmo tempo, como manejo inadequado do eletrodo, arcos muito longos e

ângulos incorretos em relação à peça.

d) Grupo Nº 4 – Falta de fusão e de penetração

A falta de fusão ou “colagem” é uma falta de ligação entre o metal fundido e o

metal base ou entre os dois passes de metal fundido.

É um defeito plano cuja ocorrência está vinculada a intensidades de corrente

e velocidades baixas de avanço, ângulo inadequado entre eletrodo e peça, que

pode ocorrer também quando o metal fundido na soldagem fica muito fluido e

escorre pelo canal do chanfro.

A falta de penetração, por sua vez, é uma falta parcial de fusão dos chanfros

a soldar, no momento da execução do primeiro passe. Assim, a preparação

inicial dos chanfros permanece inalterada e a falta de penetração situa-se

conforme o desenho do chanfro, na raiz ou no interior dos cordões.


A falta de penetração pode ser causada pela combinação de fatores tais como

inadequação do desenho do chanfro, velocidade exagerada de avanço do

eletrodo, diâmetro de eletrodo muito grande, eletrodo inadequado (de baixa

penetração) ou, ainda, intensidade de corrente exageradamente baixa.

e) Grupo Nº 5 – Defeitos de forma

Os defeitos de forma são numerosos. Podem ser, por exemplo:

Cordão com reforço fora dos limites, apresentando concordâncias

abruptas;

Defeitos de alinhamento, que podem eventualmente levar à ocorrência de

falta de fusão à raiz, sobre um dos elementos a ligar;

Mordeduras, que são defeitos de forma particularmente perigosa, situados

longitudinalmente ao lado do reforço e que correspondem à falta de metal

localizada, em razão da fusão do metal de base não preenchida

devidamente;

Salpicos adjacentes ao cordão de solda, decorrentes do emprego de

intensidades de correntes muito altas ou de arco elétrico muito aberto.

Atualmente, porém vêm sendo empregados pela grande maioria dos

fabricantes de caldeiras processos automáticos de soldagem, dos quais o processo

por “arco submerso” é o que tem fornecido melhores resultados, uma vez que

permite a soldagem de chapas de grande espessura (aliás, é contra-indicado para

pequenas espessuras em virtude do seu alto “imput” térmico), elimina a necessidade

de execução de diversos passes, bem como as descontinuidades de soldagem

manual, proporcionando cordões de solda limpos, alto rendimento, menor incidência

de falhas e, do ponto de vista de higiene e segurança do trabalho, é menos nocivo ao

trabalhador, uma vez que não emite radiações e o arco elétrico permanece submerso

em um pó, denominado fluxo de soldagem, durante todo o tempo de execução da

solda. Embora permita a soldagem apenas na posição plana (o “arco manual”

permite a soldagem em todas as posições), o “arco submerso” é hoje considerado

indispensável pelos fabricantes de caldeiras e vasos sob pressão.

Seja qual for o processo, a execução das operações de soldagem deve ser

realizada por soldadores qualificados e segundo processos reconhecidos por normas

técnicas específicas.

Após as operações de soldagem as caldeiras devem passar por tratamentos

térmicos especiais, de alivio de tensões o de normalização, para aliviar as tensões

existentes na zona afetada termicamente pelo processo de soldagem.

O controle das juntas soldadas é fundamental para a segurança e a sua falta

ou falha representa risco de explosão em potencial. O controle radiográfico das

juntas é o principal entre os exames não destrutivos aplicáveis nesses casos.


Acidentes a Partir de Defeitos de mandrilagem

A nível internacional, denomina-se mandrilagem a operação de expansão de

tubos utilizada na fabricação de caldeiras. Uma vez, porém, que essa denominação

pode causar confusões com as operações de furos, alguns fabricantes de caldeiras

preferem empregar o termo expansão de tubos.

Essa operação consiste na introdução do tubo no furo devidamente

dimensionado para recebê-lo e, em seguida, na expansão da extremidade do tubo por

meio de um mandril (dispositivo cônico que gira em torno de um eixo axial). Tem a

finalidade de ancorar o tubo no espelho (caldeiras flamotubulares) ou no tubulão

(caldeiras aquatubulares), com a devida estanqueidade.

Uma vez que a vedação na interface tubo-furo é garantida pelas

descontinuidades microscópicas do aço, há o risco de vazamentos, se houver

acabamento excessivo ou insuficiente no furo ou na superfície externa do tubo.

Outro risco decorrente da expansão é o de trincar as chapas ou os tubos se a

operação não for devidamente controlada. Nesses casos, os roletes do mandril

entram excessivamente e “estouram” as chapas nas regiões entre furos ou rompem

as extremidades dos tubos.

Um recurso empregado para aumentar a segurança quanto à estanqueidade é

a ancoragem em chapa de espessura superior a ¾ de polegadas é o desenvolvimento

de “groves” - sulcos circulares dispostos na parte interna dos furos – que são

inteiramente ocupados pelos tubos após a expansão. (Em tubulões de espessuras

superiores a 2 polegadas, há fabricantes que empregam dois “groves” em cada furo).

O “grove”, no entanto, pode criar um risco adicional: se não for adequadamente

executado, possuirá arestas cortantes que cizalham as superfícies dos tubos.

A figura abaixo contém a ilustração das situações de um tubo no processo de

expansão.

Antes da expansão os “grooves”

apresentam-se como sulcos circulares.

Depois da expansão o tubo ocupa todo o

espaço do “groove”.


Acidentes Causados Pelo Combustível

Acidentes com caldeiras em que estão presente os gases emanados pelos

combustíveis são geralmente os mais freqüentes.

Falha eletro-mecânica - em decorrência de defeito no relê de tempo, que

controla o sistema de purga que aciona o ventilador do sistema de combustão

responsável pela purga da caldeira.

Outros Tipos de Acidentes

Decorrem quase sempre da falta de manutenção de componentes diversos na

caldeira, tais como falha em bomba de alimentação de água que supre a caldeira,

falha em chaves (pressostatos).

Falhas Decorrentes de Tratamento de Água

Ausência de tratamento de água, que acabam por gerar INCRUSTAÇÕES,

impedindo assim um melhor resfriamento do material componente da caldeira, seja

ele (tubo ou chapa), provocando redução da resistência do material, determinação

assim sua fadiga já que o material tende a passar do estado elástico para o estado

plástico.

Casos Ocorridos

Acidentes Causas

Prováveis do

Acidente

Conseqüências

Danosas

Observações

Complementares

Grav

es Mortes

Ind. Ind. Não determinado 90% da casa de

caldeira destruída

não se tem dados sobre

vítimas.

02 Ind. Válvula

emperrada

50% da empresa

destruída

A parte superior da caldeira

subiu cerca de 50 m de altura.

03

03

Não determinado

40% da empresa

destruída

Foi dado alarme, evacuando-se

o local, e mesmo assim houve

mortos e feridos. Pedaços a 50

m de distância.

03 06 Corrosão nas

emendas c/ solda

apenas no

exterior

70% da empresa

destruída

Foi às duas horas da

madrugada e na região da

caldeira.

03 06 Corrosão e

emendas com

soldas mal feitas

70% da empresa

destruída

10 02 Incrustações 90% da empresa

destruída

Aparece corrosões na

tubulação, não se tem dados

sobre vítimas. Pedaços à 100

m.


Casos Ocorridos

Acidentes Causas Prováveis

do

Acidente

Conseqüências

Danosas

Observações

Complementares

Grave Morte

15 02 Incrustações 100% da empresa

destruída

Encontrou-se uma parte da

caldeira de 3 x 1 m à 230 m de

distância.

01 01 Defeito de válvula

de segurança

Destruição total

da caldeira e 80%

da empresa

Foi durante à noite.

01 01 Defeito na válvula

de segurança

80% da empresa

destruída

A caldeira não estava fixada ao

solo, havendo deslocamento de

sua estrutura.

02 01 Não determinado 50% da empresa

destruída

A explosão ocorreu quando se

fazia a manutenção da mesma.

Ind. 02 Não determinado 50% da empresa

destruída

Foi dado o alarme, houve

evacuação no local, mesmo

assim houve mortos.

Ind. Ind. Não determinado 40% da empresa

destruída

Dados retirados do jornal de

Curitiba.

04 Ind. Solda do cilindro

deficiente e sobre

carga de pressão

10% da empresa

destruída

Foi durante o expediente, e a

explosão foi sentida à 2 Km.

Ind. Ind. Não determinado 41% da empresa

destruída

No painel de comando, o fusível

queimou, e bloqueou o sistema

automático.

Não anotado

Pane no painel de

comando

40% da empresa

destruída

No painel de comando, o fusível

queimou e bloqueou

acionamento normal e

automático.

Não anotado Indeterminado 20% da empresa

destruída

Ocorreu durante à noite

01 01 Indeterminado 90% da empresa

destruída

05 02 Indeterminado 50% da empresa

destruída

Poluiu o ambiente nas

imediações da indústria e à

100m, encontrou-se a tampa da

caldeiras.

01 zero Indeterminado 30% da empresa

destruída

Foi durante à noite e iniciou-se

na região da caldeira.

Não anotado Vazamento de

óleo em seu

interior, formou-

se gases

30% da casa de

caldeira destruída

Explosão e danos no local,

sendo durante o expediente e

sem dados de vítimas.

Não anotado Indeterminado 50% da empresa

destruída

Explosão e danos no local


EPI - Equipamentos de Proteção Individual - Elementos Integrantes do

projeto da Casa de Caldeira

O artigo 166 e 167 da lei 6514 dizem:

A empresa é obrigada a fornecer aos empregados, gratuitamente,

equipamento de proteção individual adequado ao risco e em perfeito estado de

conservação e funcionamento, sempre que as medidas de ordem geral não ofereçam

completa proteção contra os riscos de acidentes e danos à saúde dos empregados.

O equipamento de proteção só poderão ser posto à venda ou utilizado com a

indicação do Certificado de Aprovação do Ministério do trabalho.

Para o caso do Projeto de casa de caldeiras e para o operador que está

intimamente vinculado profissionalmente à mesma, o uso do equipamento de

proteção individual se tornará uma exigência técnica durante o incêndio ou após

uma explosão. Nesse caso será uma medida preventiva para proteger o operador

caso o mesmo necessite de combater o incêndio ou evitar prejuízo patrimoniais

maiores ainda.

Deve-se ter um local apropriado, indicado pelo perito do projeto da casa de

caldeiras, para guardar uma máscara respiratória autônoma, luvas de raspa de

manga longa, e outros à critérios do técnico.

É importante observar que o equipamento de proteção individual deve ter

Certificado de Aprovação, pois a ausência do mesmo não garante a qualidade do EPI.

Falhas operacionais ou negligência deverão ser bem analisados pelo

empregador e a demissão do operador não pode ser efetuada sem motivos be

justificados, administrativa e tecnicamente.

CIPA - Comissão Interna de Prevenção de Acidentes

Responsabilidade sobre a casa de caldeira

O artigo 163 da lei 6514 diz:

Será obrigatória a constituição da Comissão Interna de prevenção de

Acidentes (CIPA), de conformidade com instruções expedidas pelo Ministério do

Trabalho nos estabelecimentos ou locais de obra nelas especificadas.

Parágrafo único - o Ministério do Trabalho regulamentará as atribuições a

composição e o funcionamento da(s) CIPA(s).

A CIPA tem as seguintes atribuições conforme a norma regulamentadora nº

05 da Portaria 3214 do Ministério do Trabalho (NR 5.20).


NR 5.20 - A CIPA terá as seguintes atribuições:

a) Estudar medidas de prevenção de acidentes dos empregados,

encaminhando-as ao empregador;

b) Promover a divulgação e zelar pela observância das normas de segurança

do trabalho ou de regulamentos e instruções de serviço, emitidos pelo

empregador;

c) Despertar, através de processo educativo, o interesse dos empregados pela

prevenção de acidentes e de doenças do trabalho;

d) Propor ao empregador a concessão de prêmios aos que se distinguirem

pelas sugestões sobre assuntos de segurança e medicina do trabalho;

e) Comunicar ao encarregado do setor da empresa, para as providências

necessárias, a existência de risco imediato de acidente;

f) Promover, anualmente, a Semana de Prevenção de Acidentes,

comunicando à Delegacia Regional do Trabalho, sua realização;

g) Enviar, mensalmente, à direção da empresa, cópia da ata da reunião

anterior em duas vias;

h) Encaminhar, trimestralmente, à direção da empresa, até o dia 20 dos

meses de Janeiro, Abril, Julho e Outubro, o Anexo I, devidamente

preenchido, e ao Serviço Especializado em Segurança e em Medicina do

trabalho, quando houver;

i) Estudar ou participar do estudo de causas, circunstâncias e

conseqüências dos acidentes;

j) Propor a realização de inspeções, nas instalações ou áreas de atividades da

empresa, verificando as situações de risco de acidentes;

k) Sugerir a realização de cursos e treinamentos que julgar necessário para

melhorar o desempenho dos empregados quanto a segurança e medicina

do trabalho;

l) Propor medidas de proteção contra incêndio, recomendando-as ao

empregador;

m) Manter registro das ocorrências de acidentes do trabalho e das doenças

profissionais.


IX - PROJETO DE CASA DE CALDEIERAS

Código de Obras ou Regulamento Sanitários sobre projetos da Casa de

Caldeiras

A Lei nº 6.514 de 22.12.77, altera o capítulo V do téitulo II da Consolidação

das leis do Trabalho, relativo à segurança e medicina do trabalho e dá outras

providências. O Presidente da República.

Capítulo V - Da Segurança e da Medicina do Trabalho - Seção 1 - Disposições

Gerais.

Art. 154 - A observância, em todos os locais de trabalho, do disposto neste

capítulo, não desobriga as empresas do cumprimento de outras disposições que, com

relação à matéria, sejam incluídas em códigos de obras ou regulamentos sanitários

dos Estados ou Municípios em que se situem os respectivos estabelecimentos, bem

como daquelas oriundas de convenções coletivas de trabalho”.

Comentário: Esse artigo da Lei 6.514 deixa bem claro que, esteja a casa de

caldeira numa lavanderia, hotel, indústria em geral, restaurante, hospital, etc, as

empresas devem também cumprir outras disposições incluídas em código de obras

ou regulamentos sanitários dos Municípios ou Estados, além naturalmente de

obedecer a Lei 6.514, desde que as primeiras não entrem em conflito com essa

última.

Em alguns municípios brasileiros o corpo de bombeiros tem normas de

aprovação de “Casa de Caldeiras”, e a prefeitura não libera o alvará, enquanto o

corpo de bombeiros não der o “aprovado”. Mas compete ao Ministério do Trabalho

aprovar ou não o projeto da casa de caldeira, como um todo, não somente

observando o aspecto de incêndio, mas também de proteção do operador de

caldeiras, ventilação, área, instalações, demais equipamentos, desobstrução,

condições ambientais, etc.

Portanto, cabe ao Ministério do Trabalho essa aprovação final, pois somente o

Delegado Regional do trabalho pode interditar, ou embargar uma casa de caldeiras

com risco eminente para o trabalhador. O artigo 161 da Lei 6.514 diz: O Delegado

Regional do Trabalho, à vista do laudo técnico do serviço competente que demonstre

grave e eminente risco para o trabalhador, poderá interditar estabelecimento, Setor

de serviço, máquina ou equipamento ou embargar obra, indicando na decisão

tomada com a brevidade que a ocorrência exigir, as providências que deverão ser

adotadas para prevenção de infortúnios de trabalho.

§ 1º - As autoridades federais, estaduais e municipais, darão imediato apoio

às medidas determinadas pelo Delegado Regional do trabalho.

§ 2º - A interdição ou embargo poderão ser requeridos pelo serviço,

competente da Delegacia Regional do Trabalho e, ainda, por agente da inspeção do

trabalho ou por entidade sindical.


§ 3º - Da decisão do Delegado Regional do Trabalho poderão os interessados

recorrer, no prazo de 10 (Dez) dias, para o órgão de âmbito nacional competente em

matéria de segurança e medicina do trabalho, ao qual será facultado dar efeito

suspensivo ao recurso.

§ 4º - Responderá por desobediência, além das medidas penais cabíveis,

quem após determinada a interdição ou embargo, ordenar ou permitir o

funcionamento do estabelecimento ou de um dos seus setores, a utilização de

máquina ou equipamento, ou o prosseguimento de obra, se, em conseqüência

resultarem danos a terceiros.

§ 5º - O Delegado Regional do Trabalho, independente do recurso, e após

laudo técnico do serviço competente, poderá levantar a interdição.

§ 6º - Durante a paralisação dos serviços, em decorrência da interdição ou

embargo, os empregados receberão os salários como se estivessesm em efetivo

exercício.

Competência da SESMT Referente ao Projeto da Casa de Caldeira

O artigo 155 diz o seguinte:

“Incumbe ao órgão de âmbito nacional competente em matéria de Segurança

e Medicina do Trabalho:

I - estabelecer, nos limites de sua competência, normas sobre a aplicação dos

preceitos deste Capítulo, especialmente os referidos no art. 200;

II - coordenar, orientar, controlar e supervisionar a fiscalização e as demais

atividades relacionadas com a Segurança e a medicina do Trabalho em todo território

nacional, inclusive a Campanha nacional de prevenção de Acidentes do Trabalho;

III - conhecer, em última instância, dos recursos, voluntários ou de ofício,

das decisões proferidas pelos Delegados Regionais do Trabalho, em matéria de

Segurança e Medicina do Trabalho.

Comentário: No item I doa rtigo 155 declara que a Secretaria de Segurança e

Medicina do Trabalho - SESMT - tem poderes para estabelecer normas sobre o

assunto. A norma regulamentadora nº 13, sub-item 13.2.9 dá as condições para o

projeto da casa de caldeiras, conforme discriminado:

Sub-ítem 13.2.9 - A “Casa de Caldeiras” deverá satisfazer aos seguintes

requisitos:

a) Constituir prédio separado, construído de materiais resistentes ao fogo,

podendo estar anexo a outro edifício do estabelecimento separado por parede

construída com material resistente ao fogo afastado, no mínimo 3,00 m (Três metros)

de edificações contíguas, de terceiros, e do limite com as vias públicas;

b) Estar completamente isolada dos locais onde se armazenam ou

manuseiam substâncias para sua própria alimentação, conforme normas técnicas

oficiais vigentes no País;

c) Não ser utilizada para qualquer outra finalidade, com exceção de

compressores de ar, excluído, porém o reservatório de ar comprimido;


d) Dispor de saídas amplas permanentemente desobstruídas;

e) Dispor de acesso fácil e seguro, indicadores de nível de água ou do líquido

que estiver sendo vaporizado, reguladores de alimentação e demais acessórios

necessários à operação e segurança da caldeira;

f) canalizar os gases de combustão, que devem ser lançados, através de

dispositivos adequados, fora do recinto das caldeiras;

g) dispor de ventilação adequada”.

A referida Lei, no item 2, dá poderes à Secretaria de Segurança e medicina do

Trabalho a coordenar, orientar, controlar e supervisionar a fiscalização sobre o

projeto de casa de caldeiras. Por isso mesmo, os engenheiros de Segurança das

Delegacias Regionais do Trabalho estão sendo treinados para fiscalizar e orientar as

empresas que possuem caldeiras, através de projetos novos ou reforma da casa de

caldeiras.

Há casos em que a empresa pode construir novo prédio, abandonando a casa

de caldeiras reprovada; mas em geral devido ao pouco espaço de que dispõem, é

mais coerente a reforma do prédio, com um projeto mais seguro.

Competência da DRT Referente ao Projeto da Casa de Caldeira

O artigo 156 a Lei 6.514, diz:

“Compete especialmente às Delegacias Regionais do Trabalho, nos limites de

sua jurisdição:

I. promover fiscalização do cumprimento das normas de Segurança e Medicina

do Trabalho;

II. adotar as medias que se tornem exigíveis, em virtude das disposições deste

Capítulo, determinando as obras e reparos que, em qualquer local de trabalho, se

façam necessárias;

III. impor as penalidades cabíveis por descumprimento das normas constantes

deste Capítulo, nos termos do art. 201”.

O item I dá poderes a Delegacia Regional do Trabalho de fiscalizar

diretamente o local onde está instalada a caldeira.

Caso a empresa não apresente as duas plantas 1:50 e 1:500 a 1ª referente a

casa de caldeiras e a segunda referente a área geral da empresa, aprovadas pelo

Ministério do Trabalho, ela está sujeita à multa de 250 a 500 V/R, na reincidência a

500 V/R (Valor Referência).

Em geral, a Delegacia Regional do Trabalho dá um prazo de 60 dias para essa

regularização, notificando apenas a empresa.

Essa última deve apresentar os desenhos assinados pelo engenheiro

mecânico credenciado na Delegacia Regional do Trabalho.


Competência Técnica para Assinar projetos de Casa de Caldeiras e

Relatório de Inspeções Sobre Caldeiras

O projeto de instalação de caldeira só pode ser assinado pelo engenheiro

mecânico, conforme resolução nº 218 de 29.05.73 do Conselho Federal de

Engenharia, Arquitetura e Agronomia e a Lei 5194.

Art. 12 - “Compete ao Engenheiro Mecânico ou ao Engenheiro Mecânico e de

Automóveis ou ao Engenheiro Mecânico e de Armazenamento ou ao Engenheiro de

Automóveis ou ao Engenheiro Industrial Modalidade Mecânica:

I - O desempenho das atividades 01 a 18 do artigo 10, desta resolução,

referente a processos mecânicos, máquinas em geral; instalações industriais e

mecânicas; equipamentos mecânicos e eletro-mecânicos; veículos automotores;

sistemas de produção de transmissão e de utilização do calor; sistemas de

refrigeração e de ar condicionado; seus serviços afins e correlatos”.

Comentários: A Lei de Diretrizes e Bases, no seu artigo 70 dispõem:

Artigo 70 - O currículo e a duração dos cursos que habilitem à obtenção de

diploma capaz de assegurar privilégios para o exercício da profissão liberal, serão

fixados pelo Conselho Federal de Educação.

Posteriormente a Resolução 43, publicada no Diário Oficial da União de

21.06.76, o Conselho Federal de Educação fixou os mínimos de conteúdo e de

duração do curso de graduação em Engenharia e definiu suas áreas de habilitações.

Os cursos de Engenharia (Civil, mecânica, elétrica, metalúrgica, minas, naval

e química) estão regulamentados e homologados pelo Ministério da Educação e

Cultura MEC, através da portaria Ministerial de 04.12.62 - Documento, pág. 13 e

parecer nº280/62 - Documento 10, pág. 25. A Lei 5194/66 do CONFEA regulamenta

sobre o exercício da profissão de Engenheiro, Arquiteto e Agrônomo; indicando as

suas atribuições legais, bem como regulamentando sobre o exercício ilegal da

profissão, aplicações de multas, advertência, censura pública, pena de suspensão e

outras, além naturalmente de mencionar no artigo 15: “São nulos de pleno direito os

contratos referentes a qualquer ramo da engenharia, arquitetura ou da agronomia,

inclusive elaboração de projeto, direção ou execução de obras, quando firmados por

entidades públicas ou particular com pessoa física ou jurídica não legalmente

habilitada, a prática à atividade nos termos da Lei”, e no artigo 13 diz: “Os estudos,

plantas, projetos, laudos e qualquer outro trabalho de engenharia, de arquitetura e

de agronomia, quer pública, quer particular, somente poderão ser submetidos ao

julgamento das autoridades competentes e só terão valor jurídico quando seus

autores forem profissionais habilitados de acordo, com a Lei”.

Artigo 25 - “Nenhum profissional poderá desempenhar atividades além

daquelas que lhe competem pelas características de seu currículo escolar,

consideradas em cada caso apenas as disciplinas que contribuem para a graduação

profissional, salvo outras que lhe sejam merecida em cursos de pós-graduação da

mesma modalidade”.

No item II da referida lei 6.514 a Delegacia tem poderes através de laudo dos

Engenheiros acima mencionados e credenciados na DRT, para aceitar os laudos e


desenhos sobre a casa de caldeiras. Já no item III, dá poderes para aplicar

penalidades conforme o artigo 201:

“As infrações ao disposto neste Capítulo relativas à Medicina do Trabalho

serão punidas com multa de 30 (Trinta) a 300 (Trezentas) vezes o valor da referência

no artigo 2º, parágrafo único, da Lei nº 6.205, de 29 de abril de 1975, e as

concernentes à segurança do trabalho com multa de 50 (cinqüenta) a 500

(Quinhentas) vezes o mesmo valor.

Parágrafo Único - Em caso de reincidência, embaraço ou resistência à

fiscalização, emprego de artifício ou simulação com o objetivo de fraudar a Lei, a

multa será aplicada em seu valor máximo.

Art. 2º - A retroação dos efeitos pecundários decorrentes do trabalho em

condições de insalubridade e periculosidade, de que trata o artigo 196 da

Consolidação das Leis do Trabalho, com a nova redação dada por esta Lei, terá como

limite a data da vigência desta Lei, enquanto não decorridos 2 (dois) anos da sua

vigência.

Art. 3º - As disposições contidas na Lei 6.514 aplicam-se no que couber, aos

trabalhadores avulsos, as entidades ou empresas que lhes tomem o serviço e os

sindicatos representativos das respectivas categorias profissionais.

§ 1º - Ao delegado de Trabalho Marítimo ou Delegado Regional do Trabalho,

conforme o caso, caberá promover a fiscalização do cumprimento das normas de

Segurança e Medicina do Trabalho em relação ao trabalhador avulso, adotando as

medidas necessárias inclusive as previstas na Seção II, do Capítulo II da

Consolidação das Lei do Trabalho, com a redação que lhe for conferida pela presente

Lei.

§ 2º - Os exames de que tratam os §§ 1º e 3º do art. 168 da Consolidação das

Leis do Trabalho, com a redação desta Lei, ficarão a cargo do Instituto Nacional de

Assistência Médica da Providência Social - INAMPS ou dos serviços médicos das

entidades sindicais correspondentes.

Art. 4º - O Ministério do Trabalho relacionará os artigos do Capítulo V do

Título II da Consolidação das leis do Trabalho, cuja aplicação será fiscalizada

exclusivamente por engenheiros de segurança e médicos do trabalho.

Art. 5º - esta Lei entrará em vigor na data de sua publicação ficando

revogados os artigos 202 a 223 da Consolidação das leis do trabalho, a Lei nº 2.573,

de 15 de Agosto de 1955; O decreto-lei nº 389, de 26 de dezembro de 1968 e demais

disposições em contrário”.


Aspectos da Construção do Projeto da Casa de Caldeira

O artigo 170 da Lei 6.514 diz:

“As edificações deverão obedecer aos requisitos técnicos que garantam

perfeita segurança aos que nelas trabalhem”.

As edificações (ou construções) devem obedecer a critérios técnicos que

garantam a sua segurança. Sobre isso o importante é a consideração sobre projetos

de casa de caldeira em locais mais fechados e com pouco espaço, como é o caso

principalmente de hotéis e lavanderias.

O perito em projetos de casa de caldeira deve levar em consideração qual a

área mais estratégica para a vazão dos gases após uma possível explosão. Portanto

deve-se calcular a pressão que numa explosão exercerá sobre as quatro paredes e

teto.

Dentro desse princípio o perito disporá de paredes e tetos mais espessos e

canalizará os gases ocorridos da explosão para uma área que menos afetará a

segurança da edificação e principalmente a segurança do trabalhador e transeuntes.

O artigo 121 diz:

“Os locais de trabalho deverão ter, no mínimo 3 (Três) metros de pé direito,

assim consideradas a altura livre do piso ao teto”.

Parágrafo Único - Poderá ser reduzido esse mínimo desde que atendidas as

condições de iluminação e conforto térmico compatíveis com a natureza do trabalho,

sujeitando-se tal redução ao controle de órgão competente em matéria de segurança

e medicina do Trabalho.

O artigo 172 diz:

“Os pisos dos locais de trabalho não deverão apresentar saliências nem

depressões que prejudiquem a circulação de pessoas ou a movimentação de

materiais”.

É comum em algumas empresas no país, a casa de caldeira estar em precário

estado de conservação. Às vezes com piso irregular, buracos no piso, paredes

trincadas e rachadas, teto mal conservado, instalações elétricas mal feitas, etc.

Esse artigo da lei deixa bem claro, a responsabilidade do proprietário de

conservar e principalmente de apresentar projeto de casa de caldeira de acordo com

a lei.

O artigo 174 diz:

“As paredes, escadas, rampas de acesso, passarelas, pisos, corredores,

coberturas e passagens dos locais de trabalho, deverão obedecer as condições de

segurança e de higiene do trabalho estabelecidas pelo Ministério do Trabalho e

manter-se em perfeito estado de conservação e limpeza”.

Esse artigo deixa bem claro que a higiene, condição de segurança e medicina

do trabalho, limpeza e estado de conservação são requisitos fundamentais e

obrigatórios na elaboração do projeto de casa de caldeiras. O fiscal do Trabalho após

a verificação dessas irregularidades notifica a empresa e as vezes multa, conforme a

gravidade, dando prazo para essa regularização.


A Segurança da Caldeira analisada no Projeto da Casa de Caldeiras

O artigo 187 nos diz o seguinte:

“As caldeiras, equipamentos e recipientes em geral que operam sob pressão

deverão dispor de válvulas e outros dispositivos de segurança, que evitem seja

ultrapassada a pressão interna de trabalho compatível com a sua resistência”.

Parágrafo Único - O Ministério do Trabalho expedirá normas complementares

quanto à segurança das caldeiras, fornos e recipientes sob pressão, especialmente

quanto ao revestimento interno, à localização, à ventilação dos locais e outros meios

de eliminação de gases ou vapores prejudiciais à saúde, e de mais instalações ou

equipamentos necessários à execução segura das tarefas de cada empregado.

Comentário: As normas a que se refere este artigo é a Norma

Regulamentadora nº 13 da Portaria 12 (de 06/06/83) e os pontos mais importantes

para o projeto de casas de caldeiras indicados neste artigo da Lei são:

1. Revestimento Interno;

2. Localização;

3. Ventilação do Local;

4. Outros Meios de Iluminação de Gases e Vapores Prejudiciais à Saúde;

5. Demais Instalações ou Equipamentos necessários à execução das Tarefas

de cada empregado.

É importante salientar que este artigo da Lei Fala de caldeiras, fornos e

recipientes sob pressão. Portanto o que vale para caldeiras, valerá para fornos e

recipientes sob pressão, referente ao Projeto da CASA.

É ainda importante salientar a palavra “especialmente” no parágrafo único do

referido artigo.

Significa que o perito de projeto de casa de caldeira pode apresentar meios e

condições de segurança no projeto.

Com referência ao item 1 de nosso comentário, queremos salientar que o

revestimento interno deverá ser de material não inflamável.

Já para o item 4, o perito em casa de caldeiras deve adotar meios naturais e

forçados para a extinção de gases ou vapores prejudiciais à saúde, como por exemplo

utilizando ventiladores, exaustores, etc.

No item 5, queremos destacar os casos em que a casa de caldeiras está

confinada num pequeno ambiente de trabalho, como em hotéis, lavanderias e

outros, em que deverá o projeto apresentar instalações especiais de canalização de

gases e vapores, bem como de ventilação, no ambiente de trabalho.

O artigo 188, diz:

“As caldeiras serão periodicamente submetidas a inspe’’cões de segurança,

por engenheiro ou empresa especializada, inscritos no Ministério do Trabalho, de

conformidade com as instruções que, para esse fim, forem expedidas.

§ 1º- Toda caldeira será acompanhada de Prontuário, com documentação

original do fabricante abrangendo, no mínimo: especificação técnica, desenhos,

detalhes, provas e testes realizados durante a fabricação e a montagem,


características funcionais e a pressão máxima de trabalho permitida (PMTP), esta

última indicada, em local visível, na própria caldeira.

§ 2º - O proprietário da caldeira deverá organizar, manter atualizado e

apresentar, quando exigido pela autoridade competente, o Registro de Segurança, no

qual serão anotadas, sistematicamente, as indicações das provas efetuadas,

inspeções, reparos e quaisquer outras ocorrências.

§ 3º - Os projetos de instalação de caldeiras, fornos e recipientes sob pressão

deverão ser submetidos à aprovação prévia do órgão regional, competente em

matéria de segurança do trabalho.

Queremos aqui salientar que as Delegacias Regionais do Trabalho ao

receberem o Relatório de Inspeção de Segurança da empresa usuária de caldeira do

engenheiro devidamente habilitado pelo CREA, e credenciado na Delegacia Regional

do Trabalho, essa última deve exigir os desenhos e projetos da casa de caldeiras,

pois assim a homologação seria completa e coerente. Não adianta a caldeira estar

segura, sem que o trabalhador e o ambiente de trabalho não ofereçam a mínima

condição de segurança; e essa última está diretamente influenciada pela casa de

caldeira.

No parágrafo 3º, o artigo da Lei diz que o projeto de instalação de caldeira,

fornos e recipientes sob pressão deverá ser apresentado a Delegacia Regional do

Trabalho para aprovação. Apenas e engenheiro mecânico ou de modalidade

mecânica está habilitado profissionalmente para essa responsabilidade, conforme a

resolução de nº 218 de 29/06/73, no artigo 12 que diz, e conforme orientação da

SESMT a DRT ao receber o projeto da casa de caldeira e Relatório de Inspeção deverá

receber junto com o formulário da ART (Anotação de Responsabilidade Técnica).

Assim sendo a DRT aceita o trabalho, mas a responsabilidade técnica é do

engenheiro, aliás é o que a lei 5194 declara.

Localização da Casa de Caldeiras

A NR 13, sub-ítem 13.1.2 diz:

“Os equipamentos referidos no sub-ítem 13.1.1 devem ser instalados em

locais que ofereçam boas condições de ventilação e temperatura, de acordo com o

disposto na NR 15”.

No sub-ítem 13.1.3 diz:

“Os projetos de instalação de caldeiras, fornos e recipientes sob pressão

devem ser submetidos pela empresa à apreciação prévia do Órgão Regional do

Ministério do Trabalho - MTb”.

E a partir do item 13.2 diz sobre as condições técnicas para a instalação de

caldeiras estacionárias a vapor:

“Normas de Segurança para instalação e inspeção de caldeiras estacionárias

a vapor”.

O item 13.2.8 diz:


“As caldeiras, de qualquer estabelecimento, devem ser instaladas em ‘Casa

de Caldeiras’ ou em local específico para tal fim, denominado ‘Área de Caldeiras’”.

Aqui fica claro que as caldeiras ou serão instaladas em “Casa de Caldeiras”

ou em local apropriado denominado “Área de Caldeiras”.

Nesse último caso, a legislação da abertura técnica para as caldeiras de

alvenaria ou mesmo as caldeiras gigantescas da indústria petroquímica ou das

termoelétricas que possuem altura que vão até a 100 m (no Brasil).

Para esses casos a caldeira é a própria “Casa de Caldeiras”. O material de aço

é tratado e recebe pintura adequada, contra corrosão e outros agentes agressivos.

O item 13.2.9 diz que os pré-requisitos mais importantes que o Ministério do

Trabalho dá para aprovação do projeto da casa de caldeira são:

Sub-ítem 13.2.9 - A “Casa de Caldeiras” deverá satisfazer aos seguintes

requisitos:

I. Constituir prédio separado, construídos de materiais resistentes ao fogo,

podendo estar anexo a outro edifício do estabelecimento separado por parede

construída com material resistente ao fogo e afastado, no mínimo 3,0 m (Três)

metros de edificações contíguas, de terceiros, e do limite com a vias públicas;

II. Estar completamente isolada dos locais onde se armazenam ou manuseiam

substâncias para sua própria alimentação, conforme normas técnicas oficiais

vigentes no País;

III. Não ser utilizada para qualquer outra finalidade, com exceção de compressores

de ar, excluído, porém o reservatório de ar comprimido;

IV. Dispor de saídas amplas e permanentes desobstruídas;

V. dispor de acesso fácil e seguro, indicadores de nível de água ou do líquido que

estiver sendo vaporizado, reguladores de alimentação e demais acessórios

necessários à operação e segurança da caldeira;

VI. Canalizar os gases de combustão, que devem ser lançados através de

dispositivos adequados, fora do recinto das caldeiras;

VII.Dispor de ventilação adequada.

Comentários:

O sub-ítem b, do item 13.2.9 informa que a casa de caldeira deve estar

completamente isolada de locais onde se armazenem ou haja trabalho com

substâncias inflamáveis ou explosivas.

Aqui, estão incluídos os tanques e outros inflamáveis onde as distâncias são

as indicadas na Norma Regulamentadora nº 16, Anexo 2, sendo que o quadro

respectivo expressa as áreas de risco.

No item e do item 13.2.9, queremos destacar a parte que diz:

“e demais acessórios à operação e segurança da caldeira”. Aí entram os

aparelhos portáteis de iluminação, equipamentos de proteção individual, ambos

citados nos capítulos anteriores e outros a critério do perito do projeto da casa de

caldeiras.


X - Legislação

Portaria Nº 3.214 de 08 de Junho de 1978

O MINISTRO DE ESTADO, no uso de suas atribuições legais, considerando o

disposto no Artigo 200, da Consolidação das Leis do trabalho, com redação dada pela

Lei 6.514, de 22 de dezembro de 1977.

RESOLVE

Artigo 1º - Aprovar as Normas Regulamentadoras - NR do Capítulo V, Título

II, da Consolidação das leis do Trabalho, relativas à segurança e Medicina do

trabalho:

Normas Regulamentadoras:

NR - 1 - Disposições Gerais;

NR - 2 - Inspeção Prévia;

NR - 3 - Embargo e interdição;

NR - 4 - Serviço especializado em Segurança e Medicina do Trabalho -

SSMT

NR - 5 - Comissão Interna de Prevenção de Acidentes - CIPA;

NR - 6 - Equipamento de proteção Individual - EPI;

NR - 7 - Exames Médicos;

NR - 8 - Edificações;

NR - 9 - Riscos Ambientais;

NR - 10 - Instalações e Serviços de Eletricidade;

NR - 11 - Transporte, Movimentação, Armazenagem e Manuseio de

Materiais;

NR - 12 - Máquinas e Equipamentos;

NR - 13 - Caldeiras e Vasos Sob Pressão;

NR - 14 - Fornos;

NR - 15 - Atividades e operações Insalubre;

NR - 16 - Atividades e Operações Perigosas;

NR - 17 - Ergonomia;

NR - 18 - Obras de Construção, Demolição e Reparos;

NR - 19 - Explosivos;

NR - 20 - Combustíveis Líquidos e Inflamáveis;

NR - 21 - Trabalhos a Céu Aberto;

NR - 22 - Trabalhos Subterrâneos;

NR - 23 - Proteção Contra Incêndios;

NR - 24 - Condições Sanitárias dos Locais de Trabalho;

NR - 25 - Resíduos Industriais;

NR - 26 - Sinalização de Segurança;

NR - 27 - Registro de Profissionais;

NR - 28 - Fiscalização e Penalidades.


NR 13 - Caldeiras

A NR supra tem nova redação dada pela PT SSST Nº 23, de 27.12.94 (DOU

de 28.12.94, republicada no de 26.04.95). O art. 2º da citada PT, dispõe:

“Artigo 2º - Os empregadores terão 30 dias para se adaptarem às novas

exigências introduzidas na NR 13, contados a partir da publicação desta Norma,

ressalvados os seguintes itens:

- adequação das instalações no tocante a válvula de segurança, manômetros,

sistemas de indicação de nível etc.: 180 dias.

- adequação das placas de identificação: 90 dias.

- pintura ou instalação de placa adicional: 90 dias.

- adequação do prontuário da caldeira: 120 dias

- classificação das caldeiras: 90 dias.

- adequação das instalações: 180 dias.

- adequação dos manuais de operação: 180 dias.

13.3.4 à 13.3.10 - adequação do treinamento de novos operadores: 90 dias.

- implantação do plano de manutenção preventiva em sistemas de controle e

segurança: 90 dias.

- prazos de inspeção das caldeiras devem ser imediatos, considerados a partir

da última inspeção.

- classificação dos vasos de pressão: 120 dias.

- adequação de manômetros, válvulas de segurança, etc: 270 dias.

- adequação das placas de identificação: 180 dias.

pintura ou instalação de placa suplementar com a categoria: 180 dias.

13.6.4.a - adequação do prontuário: 180 dias.

13.6.4.c - elaboração do projeto de instalação: 180 dias.

- adequação das instalações: 180 dias.

- adequação do manual de operação: 180 dias.

13.8.3 - treinamento de operadores novos: 180 dias

- implantação de plano de manutenção preventiva de sistemas de controle de

segurança: 120 dias.

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, executando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados

em unidades de processo.

13.1.2 - Para efeito desta NR, considera-se “Profissional Habilitado” 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.

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.


13.1.4 - Constitui risco grave e iminente a falta de qualquer um dos

seguintes ítens:

a) válvula de segurança com pressão de abertura ajustada em valor igual ou

inferior a PMTA;

b) instrumento que indique a pressão do vapor acumulado;

c) injetor ou outro meio de alimentação de água, independente 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.

13.1.5 - Toda caldeira deve ter fixada em seu corpo, em local de fácil acesso e

bem visível, placa de identificação indelével com, no mínimo, as seguintes

informações:

a) fabricante;

b) número de ordem dado pelo fabricante;

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.

13.1.5.1 - Além da placa de identificação devem constar, em local visível, a

categoria da caldeira, conforme definida no sub-ítem 13.1.9 desta NR, e seu

número ou código de identificação.

13.1.6 - Toda caldeira deve possuir no estabelecimento onde estiver instalada

a seguinte documentação, devidamente atualizada:

a) “Prontuário da Caldeira”, contendo as seguintes informações:

código de projeto e ano de edição;

especificação do 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 sub-ítem 13.1.7;

c) “Projeto de Instalação”, em conformidade com o ítem 13.2;

d) “Projetos de Alteração ou Reparo”, em conformidade com os sb-ítens

13.4.2 e 13.4.3;


e) “Relatórios de Inspeção”, em conformidade com os sub-ítens 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 “Profissional Habilitado”, citado no sub-ítem 13.1.2, sendo

imprescindível a reconstituição das características funcionais, dos dados dos

dispositivos de segurança e dos procedimentos para determinação da PMTA.

13.1.6.2 - Quando a caldeira for vendida ou transferida de estabelecimento,

os documentos mencionados nas alíneas “a”, “d” e “e” do sub-ítem 13.1.6

devem acompanhá-la

13.1.6.3 - O proprietário da caldeira deverá apresentar, quando exigido pela

autoridade competente do órgão Regional do Ministério do Trabalho, a

documentação mencionada no sub-ítem 13.1.6.

13.1.7 - O “Registro de Segurança” deve ser constituído de livro próprio, com

páginas numeradas, ou outro sistema equivalente onde serão registradas:

a) todas as ocorrências importantes capazes de influir nas condições de

segurança da caldeira;

b) as ocorrências de inspeções de segurança periódicas e extraordinárias,

devendo constar o nome legível e assinatura de “Profissional Habilitado”,

citado no sub-ítem 13.1.2, e de operador de caldeira presente na ocasião

da inspeção.

13.1.7.1 - Caso a caldeira venha a ser considerada inadequada para uso, o

“Registro de Segurança” deve conter tal informação e receber encerramento

formal.

13.1.8 - A documentação referida no sub-ítem 13.1.6 deve estar sempre à

disposição para consulta dos operadores, do pessoal de manutenção, de

inspeção e das representações dos trabalhadores e do empregador na

Comissão Interna de Prevenção de Acidentes - CIPA, devendo o proprietário

assegurar acesso a essa documentação.

13.1.9 - Para os propósitos desta NR, as caldeiras são classificadas em 3

categorias conforme segue:

a) caldeiras da categoria “A” são aquelas cuja pressão de operação é igual ou

superior a 1960 Kpa (19,98 Kgf/cm2);

b) caldeiras categoria “C” são aquelas cuja pressão de operação é igual ou

inferior a 588 Kpa (5,99 Kgf/cm2) e o volume interno é igual ou inferior a

100 litros;

c) caldeiras categoria “B” são todas as caldeiras que não se enquadram nas

categorias anteriores.


13.2 - Instalação de Caldeiras a Vapor

13.2.1 - A autoria do “Projeto de Instalação” caldeiras a vapor, no que

concerne ao atendimento desta NR, é de responsabilidade de “Profissional

Habilitado”, conforme citado no sub-ítem 13.1.2, e deve obedecer os aspectos

de segurança, saúde e meio ambiente previstos nas Normas

Regulamentadoras, 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”.

13.2.3 - Quando a caldeira for instalada em ambiente aberto, a “Área de

Caldeiras” deve satisfazer os seguintes requisitos:

a) estar afastada de, no mínimo, 3 (Três) metros de:

outras instalações do estabelecimento;

de depósitos de combustíveis, excetuando-se reservatórios para partida

com até 2.000 (dois mil) litros de capacidade;

do limite de propriedade de terceiros;

do limite com as vias públicas;

b) dispor de pelo menos 2 (duas) saídas amplas, permanentemente

desobstruídas e dispostas em direções distintas;

c) dispor de acesso fácil e seguro, necessário à operação e à manutenção da

caldeira, sendo que, para guarda-corpos vazados, os vãos devem ter

dimensões que impeçam a queda de pessoas;

d) ter sistema de captação e lançamento dos gases e material particulado,

provenientes da combustão, para fora da área de operação, atendendo às

normas ambientais vigentes;

e) dispor de iluminação conforme normas oficiais vigentes;

f) ter sistema de iluminação de emergência caso operar à noite.

13.2.4 - Quando a caldeira estiver instalada em ambiente confinado, a

“Casa de Caldeiras” deve satisfazer os seguintes requisitos:

a) constituir prédio separado, construído de material resistente ao fogo,

podendo ter apenas uma parede adjacente a outras instalações do

estabelecimento, porém com as outras paredes afastadas de, no mínimo, 3

(Três) metros de outras instalações, do limite de propriedade de terceiros, do

limite com as vias públicas e de depósitos de combustíveis, executando-se

reservatórios para partida com até 2.000 (dois mil) litros de capacidade;

b) dispor de, pelo menos, 2 (duas) saídas amplas, permanentemente

desobstruídas e dispostas em direções distintas;

c) dispor de ventilação permanente com entradas de ar que não possam ser

bloqueadas;

d) dispor de sensor para detecção de vazamento de gás quando se tratar de

caldeira a combustível gasoso;

e) não ser utilizada para qualquer outra finalidade;


f) dispor de acesso fácil e seguro, necessário à operação e à manutenção da

caldeira, sendo que, para guarda-corpos vazados, os vãos devem ter

dimensões que impeçam a queda de pessoas;

g) ter sistemas de captação e lançamento dos gases e material particulado,

provenientes da combustão, para fora da área de operação, atendendo às

normas ambientais vigentes;

h) dispor de iluminação conforme normas oficiais vigentes e ter sistema de

iluminação de emergência.

13.2.5 - Constitui grave e iminente o não atendimento aos seguintes

requisitos:

a) para todas as caldeiras instaladas em ambiente aberto, as alíneas “b”, “d”

e “f” dos sub-ítem 13.2.3m desta NR;

b) para as caldeiras da categoria “A” instaladas em ambientes confinados, as

alíneas “a”, “b”, “c”, “d”, “e”, “g” e “h” do sub-ítem 13.2.4 desta NR;

c) para as caldeiras das categorias “B” e “C” instaladas em ambientes

confinados, as alíneas “b”, “c”, “d”, “e”, “g” e “h” do sub-ítem 13.2.4 desta NR.

13.2.6 - Quando o estabelecimento não puder atender ao disposto nos sub-

ítens 13.2.3 ou 13.2.4 deverá ser elaborado. “Projeto Alternativo de

Instalação”, com medidas complementares de segurança que permitam a

atenuação dos riscos.

13.2.6.1 - O “Projeto Alternativo de Instalação” deve ser apresentado pelo

proprietário da caldeira para obtenção de acordo com a representação

sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento.

13.2.6.2 - Quando não houver acordo, conforme previsto no sub-ítem

13.2.6.1, a intermediação do órgão regional do MTb, poderá ser solicitada por

qualquer uma das partes e, persistindo o impasse, a decisão caberá a esse

órgão.

13.2.6.3 - As caldeiras classificadas na categoria “A” deverão possuir painel

de instrumentos instalados em sala de controle, construída segundo o que

estabelecem as Normas Regulamentadoras aplicáveis.

13.3 - Segurança na Operação de Caldeiras

13.3.1 - toda caldeira deve possuir “Manual de Operação” atualizado, em

língua 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.

13.3.2 - Os instrumentos e controles de caldeiras devem ser mantidos

calibrados e em boas condições operacionais, constituindo condição de risco


grave e iminente o emprego de artifícios que neutralizem sistemas de controle

e segurança da caldeira.

13.3.3 - A qualidade da água deve ser controlada e tratamentos devem ser

implementados, quando necessários, para compatibilizar suas propriedades

físico-químicas com os parâmetros de operação da caldeira.

13.3.4 - Toda caldeira a vapor deve estar obrigatoriamente sob operação e

controle de operador de caldeira, sendo que o não atendimento a esta

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 sub-ítem 13.3.11;

b) possuir certificado de “Treinamento de Segurança para Operação de

Caldeiras” previsto na NR 13 aprovada pela Portaria Nº 02/84 de

08/05/84;

c) possuir comprovação de pelo menos 3 (Três) anos de experiência nessa

atividade, até 08 de Maio de 1984.

13.3.6 - O pré requisito mínimo para participação, como aluno, no

“Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras” é o atestado de

conclusão do 1º grau.

13.3.7 - O “Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras” deve

obrigatoriamente:

a) ser supervisionado tecnicamente por “Profissional Habilitado” citado no

sub-ítem 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.

13.3.8 - Os responsáveis pela promoção do “Treinamento de Segurança na

Operação de Caldeiras” estarão sujeitos ao impedimento de ministrar novos

cursos, bem como a outras sanções legais cabíveis, no caso de inobservância

do disposto no sub-ítem 13.3.7.

13.3.9 - Todo operador de caldeira deve cumprir um estágio prático, na

operação da própria caldeira que irá operar, o qual deverá ser

supervisionado, documentado e ter duração mínima de:

a) caldeiras categoria “A”: 80 (oitenta) horas;

b) caldeiras categoria “B”: 60 (sessenta) horas;

c) caldeiras categoria “C”: 40 (quarenta) horas.


13.3.10 - O estabelecimento onde for realizado o estágio prático

supervisionado deve informar previamente à representação sindical da

categoria profissional predominante no estabelecimento:

a) período de realização do estágio;

b) entidade, empresa ou profissional responsável pelo “Treinamento de

Segurança na Operação de Caldeiras”;

c) relação dos participantes do estágio.

13.3.11 - A reciclagem de operadores deve ser permanente, por meio de

constantes informações das condições físicas e operacionais dos

equipamentos, atualização técnica, informações de segurança, participação

em cursos, palestras e eventos pertinentes.

13.3.12 - constitui condição de risco grave e iminente a operação de

qualquer caldeira em condições diferentes das previstas no projeto original,

sem que:

a) seja reprojetada levando em consideração todas as variáveis envolvidas na

nova condição de operação;

b) sejam adotados todos os procedimentos de segurança decorrentes de sua

nova classificação no que se refere a instalação, operação, manutenção e

inspeção.

13.4 - Segurança na Manutenção de Caldeiras

13.4.1 - Todos os reparos ou alterações em caldeiras devem respeitar o

respectivo código do projeto de construção e as prescrições do fabricante no

que se refere a:

a) materiais;

b) procedimentos de execução;

c) procedimentos de controle de qualidade;

d) qualificação e certificação de pessoal.

13.4.1.1 - Quando não for conhecido o código de projeto de construção, deve

ser respeitada a concepção original da caldeira, com procedimento de

controle do maior rigor prescrito nos códigos pertinentes.

13.4.1.2 - Nas caldeiras de categorias “A” e “B”, a critério do “Profissional

Habilitado”, citado no sub-ítem 13.1.2, podem ser utilizadas tecnologias de

cálculo ou procedimentos mais avançados, em substituição aos previstos

pelos códigos de projeto.

13.4.2 - “Projetos de Alteração ou Reparo” devem ser concebidos previamente

nas seguintes situações:

a) sempre que as condições de projeto forem modificadas;

b) sempre que forem realizados reparos que possam comprometer a

segurança.


13.4.3 - O “Projeto de Alteração ou Reparo” deve:

a) ser concebido ou aprovado por “Profissional Habilitado”, citado no sub-

ítem 13.1.2;

b) determinar materiais, procedimentos de execução, controle de qualidade e

qualificação de pessoal.

13.4.4 - Todas as intervenções que exijam mandrilamento ou soldagem em

partes que operem sob pressão devem ser seguidas de teste hidrostático,

com características definidas pelo “Profissional Habilitado”, citado no

sub-ítem 13.1.2.

13.4.5 - Os sistemas de controle e segurança da caldeira devem ser

submetidos a manutenção preventiva ou preditiva.

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 exame interno e externo, teste hidrostático e de acumulação.

13.5.3 - A inspeção de segurança periódica, constituída por exame 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 ítem

13.5.5.

13.5.4 - Estabelecimentos que possuam “Serviço Próprio de Inspeção de

Equipamentos”, conforme estabelecido no Anexo II, podem estender os

períodos entre inspeções de segurança, respeitando os seguintes prazos

máximos:

a) 18 (dezoito) meses para caldeiras das categorias “B” e “C”;

b) 30 (trinta) meses para caldeiras da categoria “A”.

13.5.5 - As caldeiras que operam de forma contínua e que utilizam gases ou

resíduos das unidades de processo, como combustível principal para

aproveitamento de calor ou para fins de controle ambiental, podem ser


consideradas especiais quando todas as condições seguintes forem

satisfeitas:

a) estiverem instaladas em estabelecimentos que possuam “Serviço Próprio

de Inspeção de Equipamentos” citado no Anexo II;

b) tenham testados a cada 12 (doze) meses o sistema de intertravamento e a

pressão de abertura de cada válvula de segurança;

c) não apresentem variações inesperadas na temperatura de saída dos gases

e do vapor, durante a operação;

d) exista análise e controle periódico da qualidade da água;

e) exista controle de deterioração dos materiais que compõem as principais

partes da caldeira;

f) seja homologada como classe especial mediante:

acordo entre a representação sindical da categoria profissional

predominante no estabelecimento e o empregador;

intermediação do órgão regional do MTb, solicitada por qualquer uma das

partes, quando não houver acordo;

decisão do órgão regional do MTb quando persistir o impasse.

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.

13.5.6.1 - Nos estabelecimentos que possuam “Serviço Próprio de Inspeção de

Equipamentos” citado no Anexo II, o limite de 25 (vinte e cindo) anos pode ser

alterado em função do acompanhamento das condições da caldeira, efetuado

pelo referido órgão.

13.5.7 - As válvulas de segurança instaladas em caldeiras devem ser

inspecionadas periodicamente conforme segue:

a) pelo menos 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

flageladas 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

sub-ítem 13.5.2 ou 13.5.4, se aplicável, para caldeiras de categorias “A” e

“B”.

13.5.8 - Adicionalmente aos testes prescritos no sub-ítem 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 caldeira ou

variação na PMTA;

d) quando houver modificação na sua tubulação de admissão ou descarga.


13.5.9 - A inspeção de segurança extraordinária deve ser feita nas

seguintes oportunidades:

a) sempre que a caldeira for danificada por acidente ou outra ocorrência

capaz de comprometer sua segurança;

b) quando a caldeira for submetida a alteração ou reparo importante capaz

de alterar suas condições de segurança;

c) antes da caldeira ser recolocada em funcionamento, quando permanecer

inativa por mais de 6 (seis) meses;

d) quando houver mudança de local de instalação da caldeira.

13.5.10 - A inspeção de segurança deve ser realizada por “Profissional

habilitado”, citado no sub-ítem 13.1.2, ou por “Serviço Próprio de Inspeção

de Equipamentos”, citado no Anexo II.

13.5.11 - Inspecionada a caldeira, deve ser emitido “Relatório de Inspeção”,

que passa a fazer parte da sua documentação.

13.5.12 - Uma cópia do “Relatório de Inspeção” deve ser encaminhada pelo

“Profissional Habilitado”, citado no sub-ítem 13.1.2, num prazo máximo de

30 (trinta) dias a contar do término da inspeção, à representação sindical

da categoria profissional predominante no estabelecimento.

13.5.13 - O “Relatório de Inspeção” mencionado no sub-ítem 13.5.11, deve

conter, no mínimo:

a) dados constantes na placa de identificação da caldeira;

b) categoria da caldeira;

c) tipo da caldeira;

d) tipo de inspeção executada;

e) data de início e término da inspeção;

f) descrição das inspeções e testes executados;

g) resultado das inspeções e providências;

h) relação dos ítens desta NR ou de outras exigências legais que não estão

sendo atendidas;

i) conclusões;

j) recomendações e providências necessárias;

k) data prevista para a nova inspeção da caldeira;

l) nome legível, assinatura e número do registro no conselho profissional do

“Profissional Habilitado”, citado no sub-ítem 13.1.2, e nome legível e

assinatura de técnicos que participaram da inspeção.

13.5.14 - Sempre que os resultados da inspeção determinarem alterações dos

dados da placa de identificação, a mesma deve ser atualizada.


ANEXO I-A

Currículo Mínimo para “Treinamento de Segurança

na Operação de Caldeiras”

1 - Noções de Grandezas Físicas e Unidades

Carga Horária: 04 horas

1.1 - Pressão

1.1.1 - Pressão atmosférica;

1.1.2 - Pressão interna de um vaso;

1.1.3 - Pressão manométrica, pressão relativa e pressão absoluta;

1.1.4 - Unidades de pressão;

1.2 - Calor e temperatura

1.2.1 - Noções gerais: o que é calor, o que é temperatura;

1.2.2 - Modos de transferência de calor;

1.2.3 - Calor específico e calor sensível;

1.2.4 - Transferência de calor a temperatura constante;

1.2.5 - Vapor saturado e vapor superaquecido;

1.2.6 - Tabela de vapor saturado.

2 - Caldeiras - Considerações Gerais


2.1 - Tipos de caldeiras e suas utilizações

2.2 - Partes de uma caldeira

2.2.1 - Caldeiras flamotubulares;

2.2.2 - Caldeiras aquotubulares;

2.2.3 - Caldeiras elétricas;

2.2.4 - Caldeiras a combustíveis sólidos;

2.2.5 - Caldeiras a combustíveis líquidos;

2.2.6 - Caldeiras a gás;

2.2.7 - Queimadores

2.3 - Instrumentos e dispositivos de controle de caldeira

2.3.1 - Dispositivo de alimentação;

2.3.2 - Visor de nível;

2.3.3 - Sistema de controle de nível;

2.3.4 - Indicadores de pressão;

2.3.5 - Dispositivos de segurança;

2.3.6 - Dispositivos auxiliares;

2.3.7 - Válvulas e tubulações;

2.3.8 - Tiragem de fumaça

3 - Operação de Caldeiras


3.1 - Partida e parada;

3.2 - Regulagem e controle

3.2.1 - de temperatura;


3.2.2 - de pressão;

3.2.3 - de fornecimento de energia;

3.2.4 - do nível de água;

3.2.5 - de poluentes.

3.3 - Falhas de operação, causas e providências;

3.4 - Roteiro de vistoria diária;

3.5 - Operação de um sistema de várias caldeiras;

3.6 - Procedimentos em situações de emergência.

4 - Tratamento de Água e Manutenção de Caldeiras


4.1 - Impurezas da água e suas conseqüências;

4.2 - Tratamento de água;

4.3 - Manutenção de caldeiras

5 - Prevenção contra Explosões e Outros Riscos


5.1 - Riscos gerais de acidentes e riscos à saúde;

5.2 - Riscos de explosão

6 - Legislação e Normalização


6.1 - Normas Regulamentadoras;

6.2 - Norma Regulamentadora 13 (NR 13).


XI - Referências bibliográficas

1. HORTA, Luiz Augusto. Notas de Aula. EFEI. 1991.

2. STONE, Richard. Internal Combustion Engines. 2th Edition. S.A.E. 1995

3. MESNY, Marcelo. Generación del Vapor. Buenos Aires, Centro Estudiantes

Ingenieria. “La linha recta”, 1972.

4. PETRÓLEO BRASILEIRO S/A. Estudo técnico-econômico para produção de

gás de carvão no Rio Grande do Sul. Rio de Janeiro, PETROBRÁS, 1977. v.1 p.31.

5. INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO. Curso de informação sobre

combustíveis e combustão. Rio de Janeiro. IBP, 1977.

6. FIASCHI, A.A. Palestra proferida no projeto de conservação de energia na

indústria cerâmica. São Paulo, IPT, 1979, p.5.

7. 5.PERA, Hildo. Geradores de vapor de água (Caldeiras). São Paulo,

Departamento de Engenharia Mecânica, Escola Politécnica da Universidade de São

Paulo, 1996.

8. INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO

PAULO. Conservação de Energia na Indústria Cerâmica - Manual de

Recomendações. São Paulo, IPT, 1980. (Publicação IPT Nº 1161).

9. INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO

PAULO. Tópicos sobre gaseificação e gaseificadores. São Paulo, IPT,

Setembro/Outubro, 1981.

10. STAMBULEANU, A. Flame combustion processes in industry. Ken,

Abacus Press, 1976, p. 533.

11. NATIONAL INDUSTRIAL FUEL EFFICIENCY SERVICE LTD. Boiler

Operators Handbook. London, Grahan and Trotman Limited, 1981.

12. MILLAN, Pedro 1. Sistemas de gaseificação e utilização de gás pobre como

combustível industrial. São Paulo, ABACE, Março, 1981

manual operador de caldeira -...

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