Caldeiras

Caldeiras a vapor so equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob presso atmosfrica, utilizando qualquer fonte de energia. (NR, 13, p.1). 18 So recipientes metlico cuja funo , entre muitas, a produo de vapor atravs do aquecimento da gua. A primeira tentativa em produzir vapor na evoluo da histria da humanidade foi no sculo II A.C, quando Heron de Alexandria concebeu um aparelho que vaporizava gua movimentando uma esfera em torno de seu eixo. Entretanto, foi na poca da revoluo industrial que teve impulso o uso do vapor sobre presso para movimentar mquinas. Conforme Bazzo (1995), os primeiros equipamentos destinados a gerar vapor surgiram estimulados pela necessidade de encontrar uma fonte de calor que substitusse os inconvenientes apresentados pela queima direta do carvo. O objetivo era captar e centralizar a energia liberada pelo combustvel e distribu-la aos pontos de consumo. Atualmente o vapor dgua usado em grande escala e com inmeras aplicaes indispensvel em muitos processos industriais. Sua preferncia justificada pelo alto poder calorfico que possui pela ampla disponibilidade da gua no meio industrial. Os geradores de vapor atuais e popularmente denominadoscaldeiras so definidos tambm como trocadores de calor. Na definio de Braga (2001, p. 285): Em um trocador de calor os fluidos com temperaturas diferentes permanecem separados e o calor transferido continuamente atravs de uma parede, pela qual se realiza a transferncia de calor, no contato direto ou indireto. Estes equipamentos possuem estruturas bastante diversificadas, sendo construdos de forma a melhor aproveitar a energia liberada pela queima do combustvel. So capazes de operar, em grande parte das aplicaes industriais, com presses vinte vezes maiores que atmosfrica, podendo constituir durante sua operao, um risco grave e iminente para a integridade fsica dos trabalhadores. Caldeiras so construdas com chapas e tubos, o calor liberado pelo queima do combustvel faz com as partes metlicas da mesma se aquea transferindo calor gua e produzindo o vapor. Para Alves (2002), todos os tipos de caldeira possuem trs partes essenciais, que so: a fornalha ou cmara de combusto, a cmara de gua e a cmara de vapor. Os acessrios para descarga dos gases e a chamin no formam 19 parte integral da caldeira, pois constituem construes independentes que so adicionadas ao corpo resistente da mesma, no estando expostas presso do vapor. Conforme Chd Vlvulas (2005), de maneira geral, as caldeiras podem ser classificadas de acordo com: Classes de presso; Grau de automao; Tipo de energia empregada; e Tipo de troca trmica. Segundo a NR 13, pelas classes de presso as caldeiras foram classificadas em: Categoria A: Presso de operao superior a 1960 KPa (19,98 kgf/cm); Categoria C: Presso de operao igual ou inferior a 588 KPa (5,99 kgf/cm) e volume interno igual ou inferior a 100 litros; e Categoria B: caldeiras que no se enquadram nas categorias anteriores. Conforme o grau de automao, as caldeiras podem se classificar em: Manuais; Semi-automtica; e Automtica. Com relao ao tipo energia empregada (combustveis), elas podem ser: Slido; Lquido; Gasoso; Caldeiras eltricas; e Caldeiras de recuperao. Existem outras maneiras particulares de classificao, como por exemplo: quanto ao tipo de montagem, circulao de gua, sistema de tiragem e tipo de sustentao, (ALVES, 2002). Porm, segundo uma classificao mais genrica, as caldeiras so flamotubulares e aquotubulares. A seguir segue a apresentao destas duas classes, com maior nfase ao tipo em estudo a flamotubular. Caldeiras Flamotubulares Nas caldeiras flamotubulares os gases de combusto circulam por dentro dos tubos, ao redor dos quais est a gua a ser aquecida e evaporada. Os tubos 20 so montados maneira dos feixes de permutadores de calor, com um ou mais passos dos gases quentes Caldeira Flamotubular (HowStuffWorks, 2008). Este tipo de caldeira o de construo mais simples, e pode ser classificado quanto distribuio dos tubos, que podem ser tubos verticais ou horizontais.Caldeiras Aquotubulares As caldeiras aquotubulares so de uso mais abrangente, a gua circula por dentro dos tubos e os gases quentes envolvendo-os. Nesse tipo de caldeira, os tubos conduzem a gua, o que aumenta muito a superfcie de aquecimento, aumentando bastante a capacidade de produo de vapor.So caldeiras de maior rendimento, rapidez de gerao de grandes quantidades de vapor com nveis de presso mais elevados. Estas podem ser constitudas de tubos retos, curvos ou de circulao forada. Conforme Chd Vlvulas (2005), as caldeiras aquotubulares de tubos retos consistem de um feixe tubular de transmisso de calor, com uma srie de tubos retos e paralelos, interligados a uma cmara coletora. J as caldeiras de tubos curvos no apresentam limites de capacidade de produo de vapor. As mais compactas possuem capacidade mdia de produo de vapor em torno de 30 ton/h e so equipamentos apropriados para instalao em locais com espao fsico limitadOtimizao e falhas que podem ocorrer no processo A vida til de uma caldeira depende fundamentalmente do mtodo de trabalho que realizado, do sistema de vaporizao (regime constante ou varivel), da qualidade da gua de alimentao, freqncia das limpezas externas e internas, etc. Conforme Pipesystem (2004), as falhas que podem ocorrer esto ligadas ao superaquecimento, fadiga trmica (corroso/trincas) e ocultamento (falta da concentrao de sais minerais na gua). As falhas e na maioria dos casos, os 23 acidentes, ocasionadas no funcionamento de uma caldeira dependem muito da qualificao e responsabilidade do operador. Para o desempenho do equipamento funo dele desempenhar as seguintes aes bsicas: Descargas de fundo e ateno ao tratamento da gua: Evitando as incrustaes e conseqentemente a baixa condutividade para a troca de calor; Remoo/limpeza da fuligem dos tubos: Garante melhor eficincia j que os tubos no estaro incrustrados; Tiragem: A movimentao dos gases da entrada influencia na queima e na troca de calor; Utilizao do condensado: Aumento da eficincia da queima. Na grande maioria das vezes, a gua utilizada no processo de gerao de vapor depende de um pr tratamento que permita reduzir suas impurezas, pois a gua de alimentao no deve corroer os metais e acessrios da mesma, depositar incrustaes prejudicando seu funcionamento ou arraste de impurezas pelo vapor. 2.3.4 Dispositivos de segurana De acordo com a NR 13, os dispositivos de segurana das caldeiras tm por finalidade proteger o pessoal e os equipamentos o

Dispositivos de segurana De acordo com a NR 13, os dispositivos de segurana das caldeiras tm por finalidade proteger o pessoal e os equipamentos de possveis falhas em seu funcionamento. Os principais so: Vlvula de segurana com presso de abertura ajustada em valor igual ou Inferior a Presso Mxima de Trabalho Admissvel; Manmetro: instrumento que indica a presso do vapor acumulado; Injetor ou outro meio de alimentao de gua, independente do sistema principal, em caldeiras a combustvel slido; Sistema de indicao para controle do nvel de gua ou outro sistema que evite o superaquecimento por alimentao deficiente.