modulo 4_nr-13_ seg op caldeiras

7/26/2019 Modulo 4_nr-13_ Seg Op Caldeiras

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TREINAMENTO MDULO 4 - 2015Segurana na Operao de Caldeiras

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NR-13Segurana na Operao de Caldeiras

MDULO 4

PROVA INICIAL

1) POR QUE DEVEMOS TRATAR A GUA DAS CALDEIRAS?

2) CITE PELO MENOS DOIS TIPOS DE TRATAMENTO DE GUA PARACALDEIRAS.

3) POR QUE DEVEMOS EFETUAR A DESCARGA DE FUNDO?

4) QUAL O OBJETIVO DA DESCARGA CONTNUA DE SUPERFCIE?

5) POR QUE ACONTECE O ARRASTE DE GUA NA CALDEIRA?

6) O QUE OS CARBONATOS PODEM CAUSAR E QUAIS SUASCONSEQUNCIAS?

7) QUAL O STD (TOTAL DE SLIDOS DISSOLVIDOS) MXIMORECOMENDADO PARA UMA CALDEIRA DE 2 PASSES?

Tratamento de gua para Caldeiras

Comearemos este tpico com uma pergunta simples: Agua encontrada na natureza pode ser boa o suficiente parabeber, mas no boa o suficiente para a caldeira?

A resposta sim, e a seguir justificaremos esta resposta.

Como sabemos, a gua a matria prima mais importante doplaneta Terra. Ela essencial para vida, utilizada paratransportar e possui a capacidade de acumular energia. tambm chamada de o solvente universal.


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A gua pura inspida, incolor e inodora. Porm, bastante incomum encontrar-se gua em seu estado puro.Todas as guas naturais possuem diversos tipos deimpurezas.

Do estoque total de gua do planeta, 97% encontradonos oceanos, e uma significativa parcela est aprisionadanas geleiras polares. Apenas 0,65% do total da gua estdisponvel para o consumo domstico e industrial.

Esta pequena proporo seria rapidamente consumida seno fosse pelo ciclo global tpico da gua, mostrado nafigura abaixo:

Aps a evaporao, a gua se transforma em nuvens,que so em parte condensadas durante sua jornada, eento caem de volta terra em forma de chuva. Apesardisso, errado considerar que a gua da chuva pura,pois durante sua queda ela absorve impurezas daatmosfera tais como cido carbnico, nitrognio e, emreas industriais, dixido sulfrico.

Carregada com estes ingredientes, a gua percolaatravs das camadas superficiais da terra para a tbuade gua, ou flui atravs da superfcie da terra,dissolvendo e coletando impurezas adicionais.

Estas impurezas iro formar depsitos nas superfcies detroca trmica, e podem:

Causar corroso nos metais; Reduzir a taxa de transferncia de calor, levando aosuperaquecimento e perda de fora mecnica.

Devido a estas diversas transformaes e ciclos depassagem, existem alguns fatores importantes a seremobservados e controlados na gua, quando esta forutilizada como gua de alimentao de caldeiras. Soeles:


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- Dureza- Alcalinidade- Cloretos- Fosfatos- PH

Certas guas obrigam a determinao de outros dadoscomo sejam:

- Slidos totais- Resduos calcinado- Matria orgnica- Concentrao de O2 livre.- Slica.

Dureza- O grau de dureza exprime a concentrao dossais de clcio seja na forma de carbonato, sulfato silicato oucloreto. Pode ser expressa em grau alemo, francs ouingls, entre os quais h uma relao:

Grau F = 0,5 grau A Grau A = 0,7 grau IO grau F equivale a 10 mg CaCO3/litroO grau I equivale a 14,3 mg CaCO3/litroO grau A equivale a 10mg CaCO3/litro

Alcalinidade -Exprime a presena de ions dos sais debicarbonato, carbonatos, hidrxidos, fosfatos, silicatos,etc., ou seja, todos os que contribuem para a alcalinidadeda gua. Destes os mais expressivos so os carbonatose hidrxidos.Cloretos - So geralmente muito solveis, sejam de

clcio, magnsio, sdio, ferro e outros. Sua determinaose faz com soluo de Nitrato de Prata N10 padroempregando como indicador o Cromato de Potssio.Estes sais, por serem altamente solveis permitem, emprimeira aproximao, estabelecer a porcentagem dedescarga da caldeira.

Fosfatos -Os sais de fosfatos so auxiliares valiosos notratamento de gua. Geralmente no comparecem nasguas naturais. Sua determinao se processa comreagente de molibdato de amnio.

A concentrao feita por teste colorimtrico comparativocom escala padro. A intensidade da cor proporcional concentrao do fosfato. A escala comparativa j indica a

concentrao dos fosfatos.

pH -Indica a acidez ou alcalinidade das guas. As guasnaturais so geralmente ligeiramente cidas: 6,3 - 6,5 pH.O pH determinado por escala comparativa deindicadores padres.


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Matria orgnica - Podem comparecer nas guas naforma coloidal ou de algas microscpicas, respondendopor srios problemas de corroses nos superaquecedores e tambm nas caldeiras. Sua determinaose faz pelo processo do permanganato.

Gases dissolvidos - As guas naturais contm sempregases dissolvidos. O CO2 se apresenta com concentraoat 50 ppm, porm, facilmente eliminvel por aquecimento.A solubilidade do oxignio chega a ser at 5,7 ml/l 25C.O oxignio extremamente agressivo, atacando o metal dacaldeira. O aumento da temperatura da gua acentua aagressividade deste gs. Sua determinao, para caldeirasde presses mais elevadas, acima de 21 kg/cm2 obrigatria. O mtodo para determinao do oxignio exigecuidados especiais e deve-se a Winkler baseado na rpidaao oxidante do elemento em solues de hidrxido

manganoso Mn (OH)2.

Slica:O monitoramento de slica em gua de caldeiras fundamental, tendo em vista sua elevada tendnciapara formao de duras incrustaes de difcil remooe altamente isolantes. Forma tambm outros compostos,denominados de silicatos.

responsvel pelas incrustaes mais difceis de serem

removidas das superfcies metlicas. Sua determinaose faz por processo quantitativo.

Slidos totais - a soma dos slidos em suspenso edos slidos dissolvidos. Os slidos totais so uma medidada possibilidade de formao de espuma, arraste de slicavoltil e formao de depsitos. Supondo que otratamento dgua est obtendo o mximo de eficinciapossvel, necessrio purgar a caldeira para reduzir suaconcentrao. Esta purga realizada pela extrao de

superfcie, que uma purga contnua e, quandonecessrio, pela extrao de fundo, que uma purgaintermitente, limitando assim a concentrao de slidostotais admissveis na gua de caldeira, cujo teor tolervel inversamente proporcional presso de operao


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A tabela a seguir mostra a relao entre as impurezasexistentes na gua e os problemas desencadeados por estas,quando no so corretamente eliminadas:

TRATAMENTOS E APARELHAGENS

Basicamente apresenta-se em dois mtodos sempreassociados, o primeiro mtodo denominado deTRATAMENTO EXTERNO, proporciona omelhoramento da qualidade da gua antes de suaintroduo no gerador de vapor. O outro mtodo chamado de TRATAMENTO INTERNO realizando asreaes qumicas de tratamento no interior da prpriacaldeira.

TRATAMENTOS EXTERNOS

O primeiro passo no tratamento da gua suaclarificao a fim de remover todas as partculas slidasexistentes em suspenso responsveis pela suaturbidez.

O mtodo tradicional de simples filtrao s obtmresultado quando a gua procede de poos artesianosprofundos, os quais as vezes j dispe de uma gualmpida, embora fortemente carregada de saisdissolvidos.

Nessa hiptese, a aplicao de um filtro de areia abertocom remoo das impurezas por gravidade ou umavariante de filtro auto lavvel, tambm aberto, atendemas necessidades do processo. Na ausncia de espaopara se instalar um filtro deste tipo, se recorre a um filtrode camadas de areia e antracito, fechado, compacto que

promove a circulao da gua sob presso at nomximo de 10 m.c.a.



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Quando a presso interna do vaso do filtro acusa valoressuperiores a presso atrs indicada promove-se umainverso do fluxo da gua que passa a circular no sentidoascendente, arrastando para o esgoto todo o materialacumulado sobre a camada superior de areia. Estaoperao se prolonga at o visor existente no circuito,acusar passagem de gua lmpida, com duraoaproximada de 5 a 10 minutos.


Naturalmente durante esta limpeza o suprimento de guafica interrompido, razo pela qual, ser de boa norma,instalar dois aparelhos em paralelo. Enquanto um delesatende a operao de limpeza, o segundo continuasuprindo gua ao processo.

A periodicidade da operao limpeza depende daqualidade da gua, porm, na maioria dos casos noultrapassa 24 horas com um mnimo de 12 horas.


Todavia, a turbidez da gua igualmente se deve a presena dematrias coloidais dificilmente retidas nos filtros anteriores.Esta ocorrncia comum nos mananciais de superfcies queagregam guas correntes com todos os tipos de rejeitos poronde passam, humanos, vegetais e minerais.

Dificilmente hoje se encontra um crrego, rio ou lago quedisponha de gua lmpida sendo foroso o acrscimo de umpr-tratamento, antes da filtrao, denominado clarificao.



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Os aparelhos clarificadores recebem a gua bruta tal qualprocedem das fontes de suprimento juntamente comagentes coaguladores que promovem a formao deflocos gelatinosos dotados de grande capacidade deabsoro das impurezas existentes no fluido.

Os agentes coagulantes minerais mais divulgados socompostos de ferro e de alumnio estes ltimos de maioraplicao. O hidrxido de alumnio formado no aparelhocom o aspecto de flocos gelatinosos vo paulatinamentedecantando, arrastando para o fundo do aparelho toda a

turbidez da gua.


Os aparelhos destinados a formar os flocos so denominadosfloculadores, os destinados a decantar so os decantadores.As duas funes podem ser verificar num nico aparelhodenominado Clarificador. A figura a seguir mostra um esquemade um decantador esttico tipo cilndrico cnico.


A gua lmpida a seguir deve ser submetida a outrostratamentos para eliminar as impurezas dissolvidas. Seroparmetros determinantes na deciso do processo detratamento a ser adotado, a qualidade da gua, a pressoda caldeira e a pureza do vapor.

Determinadas guas uma vez isentas de turbidez, podemser introduzidas diretamente no interior das unidadesgeradoras de vapor de baixa presso, e ali seremsubmetidas ao chamado tratamento interno descritopginas adiante.


Caldeiras de maior responsabilidades, principalmenteaquelas que se destinam a suprir vapor para centraistrmicas exigem guas absolutamente isentas deimpurezas.

A segunda etapa dos tratamentos externos praticados pela

tecnologia, encontram-se aqueles que promovem apenaso abrandamento da gua, ou seja, que eliminam a suadureza, e outros projetados para fornecer uma guatotalmente desmineralizada. Em ambos, em seguida, seacrescenta a degaseificao.



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ABRANDAMENTO

Existem na literatura diversos mtodos para se obter oabrandamento da gua, dentre eles o mais difundidoatualmente o abrandamento por troca de ons. Estemtodo se baseia na propriedade de certas areiasnaturais que imersas em gua provocam umintercmbio de ons.


O abrandamento da gua consiste em passar a gua duraatravs de uma coluna de resina aninica a base de sdio.O sdio presente na resina substitu o clcio e o magnsioda gua num processo contnuo at o seu exaurimento,momento a partir do qual se torna foroso a regenerao.Neste estgio se interrompe a passagem da gua a sertratada substituindo-a por uma soluo de cloreto de sdio aqual recompe o ction consumido e remove o clcio e omagnsio do aparelho diretamente para o esgoto.


Feita a regenerao, volta a operao do ciclo detratamento. As figuras a seguir exibe um aparelhoabrandador de um estgio, com tanque de salmourapara regenerao e todas as tubulaes de operao.Representam o corte em perspectiva de um abrandador

de leito misto.



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DESMINERALIZAO

Efetuada sobre uma srie de trocadores de ons, otratamento escolhido para a alimentao das caldeirascom presses acima de 40kgf/cm2, especialmentequando estas caldeiras comportam superaquecedoresou alimentam turbinas, caso nas usinas trmicas paragerao de potncia.


Uma unidade para suprimento de gua desmineralizadacontm os aparelhos de troca aninicos e catinicos,conforme a exigncia da qualidade da gua e secomplementa com outros aparelhos como preparadoresdas solues regenerativas, bombas dosadoras eaparelhos registradores.


DESMINERALIZAO

DESGASEIFICAO

Tem a finalidade de eliminar todos os gases aindadissolvidos na fase lquida, para a atmosfera, como porexemplo o oxignio, gs carbnico, sulfdrico e outros.

A eliminao dos gases Normalmente executada poraparelhagem especfica, denominada DEGASEADOR.

Todavia, unidades que operam com baixas presses,podem dispensar o acrscimo da aparelhagem, adotandomtodos qumicos para atenuar o efeito corrosivo,sobretudo o oxignio.

Os produtos mais difundidos neste tipo de tratamento soo Sulfito de Sdio e a Hidrazina

TRATAMENTOS EXTERNOSTRATAMENTOS EXTERNOS

A Hidrazina simples ou catalizada vem sendo maisutilizada para neutralizar a corroso do oxignio,porquanto ela sequestra este gs dissolvido na gua.

Aparelhos Desgaseificadores

O desgaseificador a pulverizao dispersa a gua emfinas gotas atravs de pulverizadores na cmara devapor do aparelho proporcionando um aumento dasuperfcie de contato das fases.

DESGASEIFICAO


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O degaseador de cascata, tambm conhecido como tipode bandejas, operam em contra corrente, despejando agua a partir de um distribuidor superior na forma demltiplas cascatas atravs do qual o vapor flui emsentido contrrio. A fase lquida se aquece ao longo dopercurso at se acumular no vaso de reserva. O vapor,parte condensa parte escoa pelo escape na atmosferaarrastando consigo os gases incondensveis.

TRATAMENTOS EXTERNOSDESGASEIFICAO


Uma variao mais moderna deste tipo, aplicabandejas perfuradas de forma a criar uma srie de

jatos cilndricos de gua em queda verticalaumentando a superfcie de contato das fases.

TRATAMENTOS EXTERNOSDESGASEIFICAO

Os gases incondensveis so arrastados pelas bolhasde vapor em excesso para a coluna do aparelho quedispe de uma distribuio da gua de ingresso naforma de cascatas.



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REMOO DA SLICA

Como j foi observado anteriormente, a slica estpresente na gua como cido saliclico e silicatossolveis. Forma incrustaes de difcil remoo quepodem ser retirados pelo tratamento com xidos portroca inica.

TRATAMENTO INTERNO

Aplica-se em gua de baixa dureza, no turvas,adicionando-se produtos qumicos que reagem no interiorda caldeira.

H varias composies no mercado, cujas doses soprescritas pelos fabricantes em funo das impurezasencontradas pela anlise da gua.

O produto bsico destas composies, porm, otrifosfato de sdio.

TRATAMENTO INTERNO

o mtodo mais econmico que consiste emadicionar uma soluo dos sais de tratamento noprprio tanque de alimentao de gua ou no tubo deinjeo desta, no interior da caldeira, mediante umdosador contnuo.

As reaes do fosfato no interior da caldeiraprecipitam os sais de clcio, numa forma no aderentea superfcie metlica e tornam altamente solveis ossais que davam dureza a gua.

O precipitado formado pelas reaes, sob forma deum lodo, depositam-se nas partes inferiores dacaldeira, de onde so eliminados por meio dedescargas intermitentes.

TRATAMENTO INTERNO


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CONSIDERAES FINAIS

TRATAMENTO DE GUA DE CALDEIRAS

Apesar do tratamento mais rigoroso que se possaadotar, impossvel eliminar da gua todos os sais emsoluo. Excetua-se o mtodo da destilao.

A caldeira com a gua que produz vapor, portanto, vaiacumulando e concentrando os sais que ingressamcom a gua. A concentrao deve ser mantida at olimite de solubilidade a partir do qual h precipitaesque concorrem para incrustao, arraste de partculas

slidas pelo vapor e formao de espuma.

a descarga da caldeira que mantm a concentraodestes sais dentro dos limites convenientes, alm dearrastar o lodo que se acumula nas partes inferiores dacaldeira.

TRATAMENTO DE GUA DE CALDEIRASCONSIDERAES FINAIS

FORMAO DE ESPUMAE ARRASTE

O arraste consiste de diminutas gotculas de gua que socarregadas pelo vapor no momento que este se desprende

da superfcie da gua. Em condies normais de operao,o arraste de gua uma possibilidade remota pois osinternos do tubulo superior so projetados para evitar queisto ocorra. Entretanto, pode ocorrer este tipo de arraste sehouver:


- danos nos aparelhos separadores de vapor- nvel alto no tubulo- variao brusca de carga- presena de espuma no tubulo superior

A formao de espuma devida a concentrao deprodutos qumicos provocando reduo de tensosuperfcial da pelcula de gua que envolvem as bolhasde vapor em gerao. As causas da formao espumaso:



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- excessiva concentrao de slidos na gua- excessiva alcalinidade custica- matria orgnica em suspenso na gua como leo,graxas, etc.

Assim, os produtos qumicos so lanados no espao devapor e carregados por ele. A intensidade desta espumadepende da natureza dos compostos qumicos na gua dacaldeira. O problema de arraste provoca a formao dedepsitos no superaquecedor, nas ps das turbinas e nosistema de condensado, alm de problemas de corroso eeroso, nas caldeiras aquatubulares.


Logo, podemos concluir que os principais objetivos dotratamento de gua em caldeiras so:

Impedir a formao de crostas na caldeira eequipamentos auxiliares, que causam aumento datemperatura dos gases de exausto e consequentementeum baixo rendimento;

Controlar a formao de slidos em suspenso edepsitos nas caldeiras;


Reduzir ou eliminar corroso na caldeira e tubulao dedistribuio de vapor (pelo dixido de carbono do vapor),que elevam os gastos com manuteno;

Evitar contaminao do vapor pela gua da caldeira quepode ser arrastada ou por formao de espuma na

tubulao de distribuio;

Minimizar corroso devido ao oxignio dissolvido na guade alimentao.

CONSIDERAES FINAIS

TRATAMENTO DE GUA DE CALDEIRASControle de Slidos Totais Dissolvidos

Conforme j comentamos, quando a caldeira gera vapor,todas as impurezas que vm na gua de alimentao e novaporizam iro se concentrar na gua da caldeira.

medida em que os slidos dissolvidos tornam-se mais emais concentrados, as bolhas de vapor na superfcietendem a tornarem-se estveis e no chegam a estourarquando alcanam a superfcie da gua da caldeira.


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Chega um momento (dependendo da presso dacaldeira, tamanho e vazo de vapor) em que uma grandeparte do espao que era para ser ocupado pelo vapor nointerior da caldeira passa a ser ocupado pelas bolhas, e aespuma arrastada para a tubulao de sada de vapor.

Isto obviamente indesejvel, no apenas pelo fato dovapor ser altamente mido na sada da caldeira, mastambm pelo fato da gua arrastada conter alto nvel deslidos dissolvidos, alm de slidos em suspenso. Estes

slidos iro contaminar vlvulas de controle, trocadoresde calor e purgadores.

Controle de Slidos Totais Dissolvidos

Enquanto a espuma na superfcie da gua pode sercausada devido a altos nveis de slidos em suspenso ealcalinidade alta ou contaminao pode ser causada porleos ou gorduras, a causa mais comum de arraste de guapara o sistema um alto nvel de slidos totais dissolvidos.Um cuidadoso controle no nvel de slidos totais dissolvidosna gua da caldeira juntamente com a ateno nestesoutros fatores podero garantir que os nveis de espuma earraste sero mnimos.


O teor de slidos totais dissolvidos pode ser expresso pordiferentes unidades, e a tabela abaixo mostra converses doteor em p.p.m. (partes por milho) para outras unidades.Graus Baum e graus Twaddle so escalas alternativasde hidrmetros:



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A anlise da gua da caldeira pode ser feita de duasformas:

De forma manual, atravs da anlise fsico-qumica dagua que define os perodos em que a descarga deve serfeita;

De forma automtica, atravs da leitura dacondutividade eltrica de gua.

Quando for feita a coleta de uma amostra da gua da

caldeira para anlise externa importante assegurar queseja retirada uma quantidade significativa.


No recomendvel que a amostra seja retirada dadescarga do visor de nvel ou de cmaras de controleexternas. A gua nestes casos corresponde acondensado puro formado pela condensao contnuado vapor no visor/cmara externa.

Similarmente, amostras retiradas de perto da conexode entrada do tanque de alimentao da caldeiratambm proporcionaro uma falsa leitura.


Em alguns casos, fabricantes de caldeiras instalam umaconexo para descarga dos slidos totais dissolvidos, egeralmente possvel obter uma amostra significativa destelocal. Porm, se a gua for simplesmente drenadadiretamente da caldeira, uma parcela ir flashear

(reevaporar) violentamente devido queda brusca depresso. Isto no s ser extremamente perigoso para ooperador que coletar a amostra, como qualquer anlisesubseqente ser incorreta.

Controle de Slidos Totais Dissolvidos Para se conseguir uma amostra resfriada de formacorreta e evitar falsas leituras, necessria a utilizaode um sistema resfriador de amostras, que economizartempo e facilitar testes mais freqentes.Um resfriador de amostras um pequeno trocador decalor que utiliza gua fria para resfriar a amostra degua da descarga, conforme mostrado na figura:



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Medindo o nvel de STD atravs do mtodo dadensidade relativa

A densidade relativa da gua est relacionada aocontedo dos seus slidos dissolvidos.Para gua bruta, gua de alimentao e condensado adensidade relativa to prxima da gua pura que nopode ser medida satisfatoriamente utilizando umhidrmetro. Para a gua da caldeira, no entanto, umhidrmetro pode ser utilizado para obter uma medioaproximada dos slidos dissolvidos, isto porque para

gua de caldeira, cada acrscimo de 0,0001 nadensidade relativa a 15,5C aproximadamente igual a110 p.p.m.


Um hidrmetro altamente sensvel, que precisa sercuidadosamente manuseado, necessrio para se obteruma medio de slidos totais dissolvidos satisfatria. Oprocedimento geralmente o seguinte:

Filtrar a amostra da gua da caldeira resfriada, pararemover qualquer slido em suspenso, que poderoproporcionar uma leitura falsa;

Resfriar at 15,5C;

Adicionar algumas gotas de um agente umidificante, araajudar a prevenir a aderncia de bolhas ao hidrmetro;


Colocar o hidrmetro na amostra e girar levementepara remover as bolhas;

Leitura da densidade relativa;

Leitura dos slidos totais dissolvidos atravs da tabela

fornecida com o hidrmetro, ou calcular a concentraodos slidos totais dissolvidos em p.p.m. atravs dafrmula a seguir:


OBS: O hidrmetro um equipamento altamentedelicado, que pode facilmente ser danificado. Paraprevenir a obteno de falsas leituras, ele deve serregularmente checado com gua destilada.



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Medindo o nvel de STD atravs do mtodo dacondutividade

A condutividade eltrica da gua depende tanto do tipocomo da quantidade de slidos dissolvidos contidos. Aacidez e alcalinidade tm um grande efeito nacondutividade eltrica, por isso faz-se necessria aneutralizao da amostra de gua da caldeira antes demedir sua condutividade. O procedimento o seguinte:

Adicionar pequenas gotas de uma soluo indicadorade fenoftalena na amostra resfriada (


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Um aumento de temperatura resulta em um aumento decondutividade eltrica. Para gua da caldeira, acondutividade aumenta na razo de aproximadamente 2%(do valor a 25C) para cada 1C no aumento datemperatura. Esta condutividade pode ser expressa pelaequao a seguir:

As pequenas variaes na presso da caldeira durante asvariaes de vazo causam um efeito relativamentepequeno, porm se leituras precisas de slidos totaisdissolvidos forem necessrias em caldeiras onde ocorramaiores variaes de presso ento a compensaoautomtica de temperatura ser essencial.

A concentrao exata de slidos totais dissolvidos na qualocorrer a formao de espuma varia de caldeira paracaldeira. Os cascos de caldeiras convencionais operamnormalmente com os slidos totais dissolvidos variando emum range que vai de 2.000 p.p.m. (para caldeiras muitopequenas) at 3.500 p.p.m. para caldeiras maiores, desde

que:

A caldeira esteja operando com presso prxima presso de projeto; As condies de vazo de vapor no forem muito severas;


Outras condies da gua da caldeira sejamcorretamente controladas.

Descargas na gua da caldeira para se manter estesnveis de slidos totais dissolvidos podero ajudar a

garantir que um vapor relativamente limpo e seco serenviado planta.


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A tabela a seguir mostra algumas diretrizes gerais dosnveis de slidos totais dissolvidos mximos permitidos emcertos tipos de caldeiras. Nveis acima destes poderocausar problemas:

OBS:Estes valores so estimativos, e o fabricante da caldeira deve serconsultado para obteno de valores especficos.

Calculando a vazo de descarga

Para efetuar o clculo, so necessrias as seguintesinformaes:

A concentrao de slidos totais dissolvidos na gua dacaldeira (em p.p.m.).Pode ser obtida atravs do mtododa condutividade;

A concentrao de slidos totais dissolvidos na gua dealimentao (em p.p.m.). Um valor mdio do S.T.D. dagua de alimentao pode ser obtido atravs da

observao dos registros do tratamento de gua, ou umaamostra da gua de alimentao pode ser retirada e suacondutividade medida;

A quantidade de vapor gerada pela caldeira, usualmentemedida em kg/h. Para a seleo de um sistema dedescarga, usualmente o fator mais importante aquantidade mxima de vapor que a caldeira pode gerar carga mxima de operao.

De posse destas informaes, a vazo de descarganecessria pode ser determinada pela equao a seguir:


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Sistema automtico de controle de slidos totaisdissolvidos

O funcionamento do sistema automtico de controle deslidos totais dissolvidos de caldeiras o seguinte: umsensor de condutividade eltrica instalado na caldeira,efetuando a leitura da condutividade da gua e enviandoesse sinal para o controlador. Caso o valor lido sejasuperior ao set point instalado na memria docontrolador, enviado um sinal de abertura para a vlvulade controle. Caindo esse valor de condutividade, ocorrer

operao inversa.

importante observar que o controlador trabalhacom sinal de condutividade da gua neutra (pH=7),sendo que o ideal, na caldeira, que a gua sejamantida com pH 8,5-11,5. O controlador no possuirecursos para manter a alcalinidade constante, tendoque ser calibrado previamente com um fator fixo para

atender essa condio.

A seguir mostraremos as vantagens de se efetuar ocontrole de slidos totais dissolvidos atravs dosistema de descarga automtica, ao invs de efetu-lo de forma manual:

O sistema automtico mantm o nvel de S.T.D. da gua dacaldeira prximo ao limite mximo permitido, o que minimizaperdas energticas (descargas excessivas de guaaquecida) alm dos custos de tratamento de gua;

O sistema previne um nvel excessivo de S.T.D. que

poderia proporcionar um vapor de baixa qualidade (devidoao arraste de gua da caldeira), resultando emcontaminao do produto, alm de danos em vlvulas,purgadores e tubulaes;


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O controle automtico ajuda a manter a caldeira limpa,sem variaes de escala, garantindo condies de guaprevisveis, que pode ento ser corretamente tratada. Anecessidade de limpezas qumicas tambm evitada;

Os sistemas automticos de controle de S.T.D. podemtambm ser conectados a sistemas de gerenciamentoBMS (Building Management Systems) ou EMS(Energy Management Systems) para proporcionar umhistrico das condies da gua da caldeira.

Como exemplo prtico, ao observarmos os grficos aseguir verificaremos que, enquanto na descarga manual ovalor mdio de S.T.D. se mantm distante do valor mximoadmissvel, na descarga automtica esse valor encontra-semuito prximo do mximo:

DESCARGA MANUAL

DESCARGA AUTOMTICA

Se avaliarmos numericamente de forma percentual, apartir da equao, temos:

1) Para a descarga manual:

Bmximo = 3000 ppm (Valor mximo de S.T.D. permitido

na Caldeira) Bmdio = 2000 ppm (Valor mdio de S.T.D.alcanado com a descarga manual) F = 300 ppm (Valor doS.T.D. da gua de alimentao)

% descarga = 300 * 100% = 17,6 % 2000 - 300


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2) Para a descarga automtica:

Bmximo = 3000 ppm (Valor mximo de S.T.D.permitido na Caldeira) Bmdio = 2900 ppm (Valormdio de S.T.D. alcanado com a descarga automtica)F = 300 ppm (Valor do S.T.D. da gua de alimentao)

% descarga = 300 * 100% = 11,5 % 2900 - 300

Economia com o sistema automtico = 6,1 pontos

percentuais a menos!

Na tabela abaixo, temos a economia de consumo decombustvel obtida para cada 1% de descarga de S.T.D.economizada:

Descarga de Fundo de Caldeiras

Os slidos em suspenso podem se manter em suspensoenquanto a gua da caldeira se manter agitada, pormassim que cessar a agitao eles iro afundar para a parteinferior da caldeira. Se estes slidos no forem removidosde forma correta, com o passar do tempo iro se acumulare podero inibir a transferncia de calor atravs dos tubosde chama da caldeira, que podero superaquecer ou atmesmo romperem-se.

O mtodo recomendado para remover este lodo atravsde pequenas descargas rpidas, utilizando-se umavlvula relativamente grande, no fundo da caldeira. Oobjetivo proporcionar ao lodo tempo para que ele seredistribua, para que uma quantidade maior possa serremovida na prxima descarga.

Por esta razo podemos dizer, por exemplo, que umasimples descarga de trs segundos a cada hora, por oitohoras de trabalho, ser mais eficiente para a caldeira queoito descargas de trs segundos em uma hora apenas, enenhuma descarga mais no restante do dia.


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A gua da descarga defundo poder tanto passaratravs de uma galeria dedescargas revestida de tijolosno subsolo, ou atravsde um vaso metlico deblowdown situado acimado solo.

De acordo com a legislao ambiental, os efluentesindustriais no devem ser descarregados para o esgoto aaltas temperaturas.

Por este motivo, no caso da descarga de fundo decaldeiras, os vasos de descarga so uma opoprefervel utilizao de galerias, para que a gua sofrao resfriamento antes de ser jogada no esgoto. A pressode projeto do vaso deve corresponder, no mximo, a25% da presso de trabalho mxima da caldeira. Suatemperatura de projeto dever ser maior ou igual

temperatura de saturao correspondente presso deprojeto do vaso.

Clculo da vazo de descarga de fundo

Conforme mostramos anteriormente, a descarga defundo deve ser feita em intervalos de tempo curtos, viade regra por cerca de 5 segundos, de hora em hora.

Alm de facilitar a redistribuio, para que uma maior

quantidade de lodo seja retirada na prxima descarga,este intervalo rpido de abertura da vlvula previnecontra a formao de um vrtice na superfcie dagua no interior da caldeira, o que provocaria umdesperdcio com a descarga de gua limpa dasuperfcie.

A seguir mostraremos como calcular o intervalo deabertura ideal para a vlvula de descarga de fundo,baseado nos dados fsico-qumicos da gua dealimentao da caldeira, que devem ser fornecidos pelaempresa responsvel pelo tratamento da gua.

A quantidade de gua a ser descarregada em cada

descarga pode ser calculada atravs da equao aseguir:


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Para efetuarmos este clculo, sero necessrios algunsdados referentes caldeira e gua de alimentao. Soeles:

Presso de trabalho da caldeira (Kgf/cm2); Vazo de vapor (Kg/h); Porcentagem de retorno de condensado; Teores na gua de alimentao de: cloreto, slica, slidostotais dissolvidos, slidos em suspenso e ferro; Vazo de gua de alimentao (Kg/h).

De posse destes dados, os ciclos de concentrao doselementos fsico-qumicos podem ser calculados atravsda equao 10 a seguir:

A tabela a seguir mostra as concentraes mximaspermitidas para cada elemento:

O primeiro passo o clculo dos ciclos deconcentrao de cada componente, atravs daequao a seguir:


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Portanto, o Ferro o componente crtico, ou seja, atingirsua concentrao mxima permissvel no interior da Caldeiraantes dos demais.

Com isso, podemos agora calcular a vazo de gua a serdescarregada, atravs daequao abaixo:

Para facilitar o entendimento, vejamos o exemplo aseguir:

Dados da Caldeira:

Presso de Trabalho = 10,5 Kgf/cm2;

Dados fsico-qumicos da gua de alimentao:

Cloreto = 12,4 p.p.m. Slica = 8,0 p.p.m. S.T.D. = 79,2 p.p.m.

Slidos em suspenso = 11,1 p.p.m. Ferro Total = 0,45 p.p.m.

Considerando que a vlvula instalada no exemploanterior DN 1.1/2, podemos ver na tabela que eladescarrega 74 litros/segundo, para a presso daCaldeira de 10,5 bar.

Assim, temos:Em 1 segundo 74 litrosEm X segundos 297,03 litros

X = 4,01 segundos

Portanto devemos abrir totalmente as vlvulas dedescarga de fundo por 4 segundos alternadamente, dehora em hora.

Sistemas automticos de descarga de fundo

Conforme mostramos anteriormente, quando a descargade fundo de uma caldeira feita de forma manualpodem ocorrer srias perdas financeiras, devido aoexcesso no tempo de abertura da vlvula, o que ira gerardesperdcio de gua tratada (produtos qumicos) e

aquecida (combustvel).No acionamento automtico no ocorrem desperdcios,pois o tempo de abertura e os intervalos so registradosnum controlador/temporizador, que aciona o atuadorpneumtico da vlvula de descarga automtica, emantm a operao uniforme.


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Alm disso, deve-se ressaltar a segurana operacional eeconomia no tempo do operador da caldeira, que estarlivre de efetuar as descargas manualmente. A figura aseguir mostra os detalhes do sistema automtico dedescarga de fundo:

Principais vantagens do sistema automtico:

Dispensa a superviso do operador;

Minimiza o desperdcio de gua tratada e aquecida;

Minimiza o risco de incrustao;

Elimina o risco de envio de gua aquecida para oesgosto.

modulo 4_nr-13_ seg op caldeiras

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