Edson Luiz Neri - Rosylene dos Santos Carvalho - Sthenyo Ribeiro de Souza

CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

OPERAÇÃO DE CALDEIRAS

AutorEdson Luiz NeriAtuando no setor de Educação, Tecnologia e Inovação, do SENAI do Distrito Federal nos últimos 20 anos. Graduado em Ciências e Pedagogia, Pós Graduado em Consultoria Empresarial e EaD, Elaboração de Planos de Negócios e Plano de Marketing pelo Ibemec, extensão em Marketing na ESPM, Desenvolvimento, Elaboração e Vendas de Serviços Técnicos e Tecnológicos, pelo SENAI SC, Gestão de Projetos, Elaboração de Projetos, adquiriu experiência em Coordenação de Proje-tos, realização de eventos de educação, e atua como palestrante e educador.

Rosylene dos Santos CarvalhoAtuando no setor de Educação e Tecnologia, do SENAI do Distrito Federal nos últimos 06 anos. Licenciada em Pedagogia, Pós Graduada em Psicopedagogia. Atua também como Técnica em Segurança do Trabalho, há mais de 15 anos, prestando Consultoria à empresas, elaborando laudos técnicos, elaboração de materiais didáticos e diagnósticos na área de Segu-rança, além da Instrutoria no SENAI e diversas outras empresas de educação.

Sthenyo Ribeiro de SouzaAtuando no setor de Educação, Tecnologia e Inovação, do SENAI do Distrito Federal nos últimos 03 anos. Graduado em Engenharia de Controle e Automação e Técnico Mecânico. Atuou no SENAI no suporte em estudos de viabilidade técnica e econômica, para na implantação de novos produtos e serviços. Prospecção de mercado para serviços de educação e tecnologia. Proposição de condições adequadas de infraestrutura, material didático, recursos para realização de cursos e serviços técnicos.

RevisãoGrupo NT

Projeto GráficoNT Editora

Editoração EletrônicaNT Editora

IlustraçãoMárcio RochaJorge Olaff

CapaNT Editora

NT Editora, uma empresa do Grupo NTSCS Q.2 – Bl. D – Salas 307 e 308 – Ed. Oscar NiemeyerCEP 70316-900 – Brasília – DFFone: (61) 3421-9200sac@grupont.com.br - www.nteditora.com.br e www.grupont.com.br

Operação de Caldeiras. / NT Editora.

-- Brasília: 2014. 125p. : il. ; 21,0 X 29,7 cm.

ISBN - 978-85-68004-43-2

1. Doenças profissionais – 2. Segurança e saúde do trabalhador – 3. controle de riscos.

Copyright © 2014 por NT Editora.Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por

qualquer modo ou meio, seja eletrônico, fotográfico, mecânico ou outros, sem autorização prévia e escrita da NT Editora.

LEGENDA

ÍCONES

Prezado(a) aluno(a),Ao longo dos seus estudos, você encontrará alguns ícones na coluna lateral do material didático. A presença desses ícones o ajudará a compreender melhor o conteúdo abor-dado e também como fazer os exercícios propostos. Conheça os ícones logo abaixo:

Saiba MaisEste ícone apontará para informações complementares sobre o assunto que você está estudando. Serão curiosidades, temas afins ou exemplos do cotidi-ano que o ajudarão a fixar o conteúdo estudado.

ImportanteO conteúdo indicado com este ícone tem bastante importância para seus es-tudos. Leia com atenção e, tendo dúvida, pergunte ao seu tutor.

DicasEste ícone apresenta dicas de estudo.

Exercícios Toda vez que você vir o ícone de exercícios, responda às questões propostas.

Exercícios Ao final das lições, você deverá responder aos exercícios no seu livro.

Bons estudos!

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Sumário

1. PRESSÃO .................................................................................................................... 71.1 Unidades de pressão .........................................................................................................................11

2. CALOR E TEMPERATURA ........................................................................................ 16

3. CONHECENDO AS CALDEIRAS .............................................................................. 243.1 Tipos de caldeiras ...............................................................................................................................24

4. PARTES DE UMA CALDEIRA ................................................................................... 35

5. TRABALHANDO NAS CALDEIRAS .......................................................................... 495.1 Regulagem e controle ......................................................................................................................545.2 Queimadores .......................................................................................................................................57

6. ROTEIROS E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE CALDEIRAS ...................................... 646.1 Roteiro de vistoria diária ..................................................................................................................646.2 Procedimento em situações de emergência ............................................................................78

7. TRATAMENTO DE ÁGUA ......................................................................................... 877.1 Composição da água .......................................................................................................................877.2 Deterioração causada pela água .................................................................................................907.3 Método de tratamento de água ...................................................................................................92

8. MANUTENÇÃO DAS CALDEIRAS .......................................................................... 968.1 Tipos de manutenção em caldeiras .............................................................................................978.2 Segurança durante a manutenção ........................................................................................... 101

9. PANORAMA HISTÓRICO SOBRE SEGURANÇA DO TRABALHO ........................ 1049.1 Segurança do Trabalho no Brasil ............................................................................................... 1069.2 Riscos ocupacionais ....................................................................................................................... 1069.3 Medidas de controle ...................................................................................................................... 111

10. ACIDENTES DO TRABALHO ............................................................................... 114

10.1 CAUSAS .............................................................................................................. 11410.2 Riscos gerais de acidentes e riscos à saúde ......................................................................... 11710.3 Legislação ........................................................................................................................................ 120

BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................... 125

APRESENTAÇÃO

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SUMÁRIO

Olá! Seja bem-vindo (a) ao curso de Operador de Caldeiras.

São objetivos deste curso: transmitir conhecimentos básicos sobre Segurança na Operação de Caldeiras, como: conhecer as unidades de pressão; conceituar calor e temperatura; conhecer os tipos de caldeias e suas utilizações; conhecer como acontece o tratamento da água da caldeira e prevenir acidentes.

Com base nestes objetivos, você aprenderá os elementos teóricos para a aplicação no seu dia a dia da Segurança em Operação de Caldeiras. Aprenderá sobre caldeiras e suas utilizações, operação de caldeiras, dispositivos de segurança, tratamento de água, noções de manutenção de Caldeiras, prevenção contra explosões. Com essa capacitação, você estará apto a ingressar no estágio prático para se tornar um excelente Operador de Caldeiras.

O curso de Operador de Caldeiras é destinado aos profissionais que já trabalham nessa área, bem como, profissionais da área de manutenção, segurança e áreas afins, que estejam interessados em ingressar na função de operar caldeiras. Espera-se com isso, um melhor atendimento às expecta-tivas do mercado.

Bom aprendizado!

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Olá, eu me chamo Dreithe. Trabalho como operador de caldeira. A partir de agora, nós

vamos aprender sobre da segurança na operação de caldeiras. Você pode estar se perguntando o que a física tem em comum com a operação

de caldeiras a vapor. Você encontrará a resposta no decorrer do curso, mas posso dizer que essa

magnífica engenhosidade humana funciona graças a ela. Nesta lição vamos recordar

algumas grandezas, tais como, pressão, calor e temperatura e suas unidades representativas.

Conceito

Pressão é uma força exercida sobre uma determinada área. A força é a causa que pode modifi-car o estado de repouso ou movimento de um corpo. Para calcular qualquer tipo de pressão utiliza-se a fórmula:

Uma mesma força poderá produzir pressões diferentes, dependendo da área sobre a qual atuará. Assim, se a área for muito pequena, poderemos obter alta pressão, mesmo com pouca força.

Para verificar a pressão interna da caldeira, o operador usa o manômetro.

Mas o que é um manômetro? É um instrumento utilizado para medir a pressão de fluidos contidos em recipientes fechados. A figura ao lado apresenta a foto de um manômetro.

1. PRESSÃO

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SUMÁRIO

Exemplo de cálculo de pressão.

Ex.: 01 - Supondo que uma força de 30 kgf é aplicada sobre uma área de 2 cm², calcule a pressão resultante.

Resolução

Dados: F = 30 kgf Temos pela fórmula que:

A = 2 cm²

Então: P = 30 ÷ 2 » P = 15 kgf/cm²

Exercitando o conhecimento...Calcule a pressão resultante, supondo que uma força de 90 kgf é aplicada sobre uma

área de 4 cm².

Utilize a fórmula:

a) 22,5 b) 20 c) 30,5

Pressão atmosférica

Nosso planeta está envolto por uma camada de ar chamada atmosfera. O ar da atmosfera em torno de nós é tão leve que podemos nos mover através dele sem fazermos esforço. No entanto, esse ar tem peso. Como ele é atraído pela gravidade, faz força sobre nós em todas as direções, exercendo uma pressão de várias toneladas sobre nosso corpo. Não percebemos essa força porque a pressão do ar dentro dos nossos pulmões é igual a da atmosfera.

Essa pressão se chama pressão atmosférica. Ela pode ser comprovada por meio de uma experiência simples: molha-se a borda de um desentupidor de pia que é comprimido contra uma superfície plana. Isso expulsa a maior parte do ar que havia dentro do desentupidor e será preciso fazer muita força para retirá-lo do lugar.

Isso acontece porque, sem ar no seu interior, o desentupidor sofre uma pressão externa muito maior do que a pressão interna.

A pressão atmosférica varia de acordo com a altitude, ou seja, ela é maior nos locais mais baixos e menor nos locais mais altos.

Quem comprovou isso pela primeira vez foi um físico italiano chamado Evangelista Torricelli. Emborcando em uma cuba cheia de mercúrio um tubo de vidro de 1 m de comprimento, fechado em uma das extremidades, e também cheio de mercúrio, ele observou que, ao nível do mar, a coluna de mercúrio contida dentro do tubo descia até atingir 760 mm de altura (0,76 m).

Envolto: envolvido, coberto.

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SUMÁRIO

O que Torricelli criou para fazer essa experiência chama-se barômetro. Quando a experiência foi

repetida, com o auxílio do barômetro em locais de altitudes variadas, ficou comprovado que a altura da

coluna de mercúrio também variava. Com isso, concluiu-se que a pressão atmosférica

varia em função da altitude. Isso pode ser demonstrado nos exemplos do quadro a seguir:

Exercitando o conhecimento...Por meio do experimento, o que Torricelli comprovou?

( ) Ele comprovou que a pressão atmosférica, agindo sobre a superfície livre do mer-cúrio que estava dentro da cuba, equilibrou a pressão exercida pela coluna de mercúrio contra o fundo da cuba. Para esse valor de 76 cm (760 mm) de altura de mercúrio (Hg), ele deu o nome de atmosfera (atm).

( ) Ele comprovou que um fluido (líquido ou vapor), dentro de um vaso ou tubo, exerce uma pressão sobre suas paredes, em direção perpendicular à superfície.

Pressão interna de um vaso

Um fluido (líquido ou vapor), dentro de um vaso ou tubo, exerce uma pressão sobre suas paredes, em direção perpendicular à superfície. Veja a figura abaixo.

A pressão dentro do tubo é medida por um manômetro, acoplado à tubulação.

Perpendicular: em ângulo reto.

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SUMÁRIO

Pressão manométrica

A caldeira é um equipamento destinado a produzir e acumular vapor a uma pressão maior do que a

pressão atmosférica. A essa característica damos o nome de pressão relativa, pois ela descarta a pressão do ambiente que, por convenção, ao nível do mar vale 1 (uma) atmosfera (atm).

Como esse fator é crítico para a operação do equipamento, seria interessante estudar o que acontece

com o vapor encerrado em um recipiente fechado.

Para o operador de caldeira, há dois fatores muito importantes a serem observados:

• gases encerrados em recipientes, mesmo sem aquecimento,exercem pressão igual em todos os sentidos sobre as paredes do vaso que os contêm. Um exemplo disso é o pneu do automóvel.

• essa pressão se eleva sempre que a temperatura aumenta.Isso significa que, se uma dona de casa descuidada e distraída colocar ao fogo uma panela de pressão com as válvulas entupidas, o aumento da temperatura levará a um aumento constante da pressão interna da panela, até ela explodir.

É isso que acontece com a caldeira, se essa pressão interna não for controlada.

Essa pressão, medida dentro de um recipiente fechado (caldeira, por exemplo) que tem como referência a pressão atmosférica do

local onde o recipiente está, é chamada de pressão relativa ou manométrica.

A pressão relativa pode ser positiva ou negativa.

Se a pressão relativa é positiva, ou seja, se ela for maior que zero, ela é medida por meio de um instrumento chamado de manômetro. É com o manômetro que o operador verifica os níveis de pressão dentro da caldeira e os mantém dentro de faixas seguras de operação.

Se a pressão relativa for negativa, isto é, se ela for menor que zero, o vacuômetro, veja a imagem ao lado, é usado na medição.

Se no local onde é feita a medição a pressão relativa (ou manométrica) for somada com a pressão atmosférica, obteremos a pressão absoluta.

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1.1 Unidades de pressãoAs unidades de medidas de pressão, peso, força e área, muito utilizadas para o funcionamento

de qualquer tipo de caldeira, variam de acordo com as normas de cada país. As normas brasileiras, estabelecidas pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) recomendam a utilização das unidades do Sistema Internacional (SI). A tabela a seguir apresenta a correspondência entre várias unidades de medida de pressão.

Agora vamos conhecer melhor cada uma destas unidades.

Não esqueça que Pressão é a Força distribuída em uma determinada área.

• bar

Equivale exatamente a 100.000 Pa (105 Pa).

• kgf/cm²

Equivale a 1 quilograma força(kgf)aplicada uniformemente sobre uma área de 1cm².

• psi[ibf/pol2]

Unidade de medida inglesa. Significa Libra Força por Polegada Quadrada, utilizada na indústria americana e inglesa. No Brasil, comum para calibrar pneus.

• atm

É pressão exercida pelo ar atmosférico ao nível do mar.

• mmHg [torr]

Mesmo princípio de mmH20, porém o líquido em questão é o mercúrio (Hg).

• mH2O [metro de coluna d’água - mca]

É pressão equivalente a uma coluna (altura) de água (H2O), dada em metros, sobre uma superfície qualquer.

• kPa [kN/m²]

[k] representa 1000 unidades, independe da grandeza.

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[Pa] equivale à força de 1 Newton (N) aplicada uniformemente sobre uma área de 1 m².

A seguir você verá a forma correta de consultar a pressão na tabela e converter suas unidades.

A regra de três simples é a base de cálculo.

Abaixo, a fórmula utilizada para conversão de pressão.

Onde, P1 (unidade dada) e P3 (unidade desejada): são encontrados na mesma linha na tabela. Sempre coloque P1 com o valor igual a 1 (um) e na mesma linha encontre seu equivalente na unidade desejada.

P2: Valor de pressão que será convertido.

Px: Valor procurado na unidade desejada.

Exemplo de conversão de pressão com auxílio da tabela.

Ex. 01 - Converter 4,0 bar para atm.

Resolução

Dados: P1 = 1,0 bar P3 = 0,9869 [da tabela]

P2 = 4,0 bar Px = ?

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Fórmula:

Multiplique cruzado, lembra?

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SUMÁRIO

Ex. 02 - Converter 15,0 psi para bar.

Resolução

Dados: P1 = 1,0 psi P3 = 0,9869 [da tabela]

P2 = 15,0 psi Px = ?

Fórmula:

Resolução passo a passo.

Você acabou de aprender como converter unidades de pressão. Provavelmente ainda ficaram algumas dúvidas e a

melhor forma de eliminá-las é exercitando mais. Brinque com as tabelas apresentadas, simule conversões, afinal foi assim

que fizemos com estes dois exemplos. Com isso você chegou ao final da primeira lição. Por meio dela,

você pôde verificar o conceito, os tipos e as unidades de pressão.

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Exercícios

Questão 1 - Pressão pode ser definida por:

a) ( ) força distribuída por volume.

b) ( ) força distribuída por área.

c) ( ) força distribuída por comprimento.

d) ( ) força pela distância.

Questão 2 - É um exemplo de unidade de pressão:

a) ( ) kg/m²

b) ( ) lbf/in

c) ( ) kgf/cm²

d) ( ) g/cm³

Questão 3 - Pressão manométrica pode ser considerada como:

a) ( ) pressão ao nível do mar.

b) ( ) pressão do meio ambiente.

c) ( ) pressão no interior de um vaso, medida pelo manômetro, também chamada de pressão relativa.

d) ( ) diferença entre a pressão externa e externa de um vaso.

Questão 4 - Para verificar a pressão interna da caldeira o operador usa o:

a) ( ) manômetro.

b) ( ) termômetro.

c) ( ) pressostato.

d) ( ) dinamômetro.

Questão 5 - Pressão absoluta é a:

a) ( ) pressão do meio ambiente.

b) ( ) pressão no interior de um vaso, medida pelo manômetro.

c) ( ) diferença entre a pressão externa e interna de um vaso.

d) ( ) é a medição que soma a pressão relativa (ou manométrica) com a pressão atmosférica.

Parabéns, você fina-lizou esta lição!

Agora responda às questões ao lado.