Caldeiras AquatubularPor:

DefinioQualquer equipamento em que ocorra a vaporizao da gua uma caldeira.

Caldeiras a vapor so equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob presso superior atmosfera, utilizando qualquer fonte de energia.

Combustveis utilizados:SlidosLquidosGasosos

Histrico

Primeiros registros de utilizao de vapor para trabalho: 150 A.C1769 James Watt patenteou a primeira mquina a vaporSurgiu a necessidade crescente de gerao de vaporAtualmente so capazes de produzir acima de mil toneladas de vapor por hora;Necessita de investimentos elevadosAvano tecnolgico x segurana (NR-13)

Para qu gerar vapor?Processos de fabricao e beneficiamento;Gerao de energia eltrica;Gerao de trabalho mecnico;Aquecimento de linhas e reservatrios de leo combustvel;Prestao de servios;

Na indstria petroqumica o vapor utilizado em:Refervedores;Trocadores de calor;Torres de fracionamento e destilao;Fornos;vasos de presso;Reatores;Turbinas;

Gerao de vaporProcesso fsico envolve aquecimento da fase lquida at oPonto de ebulio na presso desejada.Etapas:

Conceitos bsicosPor que se gera vapor atravs da gua?Baixo custo e fcil obteno;Limpo, inodoro e no txico;Alto poder de armazenamento de energia sob a forma de calor.

Temperatura de saturaoSuperaquecimentoRendimento trmicoCapacidadePresso de regimePresso mximaRamonagem

ClassificaoFlamotubulares os gases da combusto circulam no interior de tubos ou serpentinas imersas em gua

Aquotubulares gua circula no interior de tubos que cercam a regio de combusto e a passagem dos gases.

Caldeiras aquatubularesOs gases de combusto envolvem os tubos por onde circula, internamento, a gua.Grandes capacidadesProduzem vapor de mdia e alta presso;Geralmente incorporam uma seo de superaquecimento do vapor;

ClassificaesQuanto a aplicao:Para usina de fora termoeltrica produzem vapores de alta presso e temperatura para gerao de energia eltrica.Caldeiras industriais gerao de vapor saturado ou levemente superaquecido para consumo na rea industrial;Caldeiras combinadas usadas para as duas finalidades.

Quanto presso:Baixa presso: 6 a 16 kgk/cmMdia presso: 22 a 39 kgf/cmAlta presso: 60 a 140 kgf/cmSuperalta presso: acima de 230 kgf/cm

Tipos de Caldeiras

caldeiras aquatubulares de tubos retos, com tubulo transversal ou longitudinal; caldeiras aquatubulares de tubos curvos, com diversos tubules transversais ou longitudinais; caldeiras aquatubulares de circulao positiva; caldeiras aquatubulares compactas.

Caldeiras Aquatubulares de Tubos RetosComo desvantagens apresentam: necessidade de dupla tampa para cada tubo, (espelhos); baixa taxa de vaporizao especfica; rigoroso processo de aquecimento e de elevao de carga (grande quantidade de material refratrio).As principais vantagens das caldeiras deste tipo so: facilidade de substituio dos tubos; facilidade de inspeo e limpeza; no necessitam de chamins elevadas ou tiragem forada.

Caldeiras Aquatubulares de Tubos CurvosVantagens das caldeiras aquatubulares de tubos curvos: reduo do tamanho da caldeira; queda da temperatura de combusto; vaporizao especfica maior, variando na faixa de 30 kg de vapor/m a 50 kg de vapor/m2 para as caldeiras com tiragem forada; fcil manuteno e limpeza; rpida entrada em regime; fcil inspeo nos componentes.

Caldeira de Circulao PositivaVantagens e desvantagens As vantagens das caldeiras de circulao positiva so: tamanho reduzido; no necessitam de grandes tubules; rpida gerao de vapor; quase no h formao de incrustaes, devido circulao forada.As desvantagens so: paradas constantes, com alto custo de manuteno; problemas constantes com a bomba de circulao, quando operando em altas presses.

Circulao da guaNatural pela ao da gravidade;Decorrente da diferena de densidade da gua que circula no interior dos tubosForada pela ao de uma bomba;Usada quando h pequena diferena de densidade entre gua e vapor. Utilizada em caldeiras que operam em condies crticas ou subcrticas.

Componentes Cmara de combusto Tubos Coletores Tubulo (superior/ inferior) Superaquecedor Sopradores de fuligem Pr-aquecedor de ar. Economizador Alvenaria (refratrios) Queimadoras Ventiladores Chamin Vlvulas de segurana

Operao da CaldeiraUma unidade nova deve ser inspecionada e testada para comprovao das especificaes apresentadas pelo fabricante.

Objetivos da operao:

Garantir alto nvel de segurana.Mximo aproveitamento do combustvel.Transferir para o vapor a maior quantidade possvel de energia trmica.Evitar a formao de incrustao ou depsitos sobre as superfcies.Operar com o menor nmero possveis de paradas da unidade.Conduzir a operao de maneira a assegurar a longevidade do equipamento

Operao da CaldeiraPartida:

A caldeira deve entrar em funcionamento lentamente, com carga abaixo do normal e com a vlvula principal de vapor totalmente aberta. Se a caldeira possuir, deve-se deixar os drenos do superaquecedor abertos para eliminao do condensado. Aps determinado tempo acompanhando os parmetros da operao, pode-se gradualmente chegar carga mxima. Deve-se ter cuidado especial com o nvel de gua na caldeira.

Operao da CaldeiraParada:

Preferencialmente, deve-se diminuir gradualmente a carga da caldeira. Para os equipamentos em que utiliza mais de um tipo de combustvel (ex.: leo Diesel e leo BPF), antes de parar totalmente a caldeira, deve abrir totalmente o by-pass do pr-aquecedor de leo diesel para introduzir o combustvel no sistema, e assim realizar a parada.Aps a parada deve-se fechar totalmente a vlvula de sada de vapor e se necessrio, completar de gua a caldeira.

Funcionamento da Caldeira

Partes de CaldeirasFeixe tubular Feixe tubular reto: Feixe tubular curvado Feixe tubular com fluxo cruzado Feixe tubular com fluxo axial

Partes de CaldeirasParede dgua Parede dgua com tubos tangentes Paredes de gua com tubos aletados

Partes de CaldeirasFornalha Fornalhas para queima de combustvel slido:

Fornalhas para queima de combustvel em suspenso:

Fornalha com grelhas basculantes:

Fornalha com grelha rotativa:

Partes de CaldeirasQueimadoresOs queimadores so peas destinadas a promover, de forma adequada e eficiente, a queima dos combustveis em suspenso. auxiliar na homogeneizao da mistura ar/combustvel, graas ao seu formato; aumentar a eficincia da queima, dar forma ao corpo da chama. direcionar a mistura nebulizada na cmara de combusto.

Partes de Caldeiras (Equipamentos perifricos)SuperaquecedorSuperaquecedores operam sempre mesma presso da caldeira, respondendo pela elevao da temperatura do vapor saturado, aproveitando o calor sensvel dos gases de combusto.Existem alguns tipos de caldeiras nas quais o superaquecedor instalado separadamente da caldeira e outros que ficam dentro da caldeira aproveitam os gases de combusto.

Partes de Caldeiras (Equipamentos perifricos)EconomizadorPr-aquecedor de arSopradores de fuligemVlvulas de segurana

gua de alimentao para as caldeirasTratamentos usuais;

Desmineralizao da gua;

Desaerao mecnica da gua;

Desaerao qumica;

Correo do pH;

Tratamento do vapor condensado;

Sempre uma gua de maior pureza, quanto maior for a presso de trabalho da caldeira;

Manuteno das Caldeiras Para garantir a segurana e a boa operao do equipamento deve-se seguir rigorosamente o plano de manuteno pr-estabelecido pelo fabricante. Alm disso, ter os seguintes controles: Controle qumico

Inspees peridicas Limpeza qumica das caldeiras

Proteo de caldeiras contra corroses

Manuteno das Caldeiras Superaquecimento: a elevao da temperatura, normalmente localizada, dos materiais acima dos limites de projeto.

Causas: - Deposio nas paredes dos tubos;incidncia de chama provocada por mal funcionamento dos queimadores;circulao deficiente de gua;deteriorao do refratrio.

Manuteno das Caldeiras Corroso: D-se internamente nos tubos devido a deficincias no tratamento da gua e presena de gases dissolvidos.

Procedimentos: - limpeza frequente dos tubos;

manuteno da temperatura de sada dos gases acima dos limites de condensao do vapor dgua;

manter a temperatura da gua de alimentao acima de certos valores mnimos.

Manuteno das Caldeiras Deteriorao mecnica: o aparecimento de trincas que podem levar ruptura, devido fadiga trmica, fluncia, choques trmicos, exploses na cmara de combusto etc.

Procedimentos: - Inspeo durante as paradas do equipamento.Tratamento da gua.

NORMA REGULAMENTADORA NR 13 - Caldeiras e Vasos de Presso

ConclusoPara se obter bons resultados, vai se depende de um controle eficiente e sistemtico, quer dos parmetros qumicos e fsicos, como de certas operaes e procedimentos.

Referncias bibliogrficas

DANTAS, Joo. Caldeiras industriais. Departamento de Tecnologia mecnica e materiais. Centro Federal de Educao Tecnolgica da Bahia. Salvador, Bahia.2009http://www.tenge.ind.br/equipamentos_caldeiras.htmhttp://ferrimodel.tripod.com/hist_maq_vap_.htmhttp://www3.mte.gov.br/seg_sau/ManualTecnicoCaldeiras_2006.pdf