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Caldeiras

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Transcript

  • 1. CALDEIRAS
  • 2. HISTÓRICO
    • ( EOLÍPILA) PRIMEIRA TENTATIVA
    • NA PRODUÇÃO DE VAPOR;
    • IMPULSÃO NA UTILIZAÇÃO DO
    • VAPOR DURANTE A REVOLUÇÃO
    • INDUSTRIAL;
    • INTENSIFICAÇÃO DA
    • UTILIZAÇÃO DO VAPOR APÓS
    • A 1ª GUERRA MUNDIAL;
    • ATUALMENTE HÁ UMA GAMA
    • DE SERVIÇOS PARA O EMPREGO
    • DAS CALDEIRAS.
  • 3. DEFINIÇÕES
    • NR-13: “ Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados em unidades de processo. “
  • 4. DEFINIÇÕES
    • 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.”
  • 5. OUTRAS DEFINIÇÕES
    • “ É um sistema de geração de vapor, na qual a água em estado líquido, circulando em seu interior é transformada em vapor através do calor liberado na queima de um combustível (combustão). “
  • 6. OUTRAS DEFINIÇÕES
    • As caldeiras em geral são empregadas para alimentar máquinas térmicas, autoclaves para esterilização de materiais diversos, cozimento de alimentos através do vapor, ou calefação ambiental.”
  • 7. CLASSIFICAÇÃO
    • As Caldeiras podem ser classificadas de acordo com:
      • Classes de Pressão;
      • Grau de Automação;
      • Tipo de Energia Empregada;
      • Tipo de Troca Térmica.
  • 8. CLASSIFICAÇÃO
    • OUTRAS CLASSIFICAÇÕES:
      • quanto ao tipo de montagem,
      • circulação de água,
      • sistema de tiragem
      • tipo de sustentação.
  • 9.
    • TIPOS DE CALDEIRAS
  • 10. 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.
  • 11. CALDEIRAS FLAMOTUBULARES OU FOGOTUBULARES:
  • 12. CALDEIRAS FLAMOTUBULARES OU FOGOTUBULARES:
      • RENDIMENTO TÉRMICO BAIXO E ESPAÇO OCUPADO MAIOR;
      • ADEQUADAS PARA PEQUENAS INSTALAÇÕES;
      • COSNTRUÇÃO MAIS
      • SIMPLES.
  • 13. 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.
  • 14. CALDEIRAS DE TUBOS VERTICAIS
      • 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.
  • 15. CALDEIRAS DE TUBOS VERTICAIS
  • 16. 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.
      • Cornuália;
      • Lancaster;
      • Multitubular;
      • Locomóvel;
      • Escocesa.
  • 17. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • Cornuália: é constituída de um tubulão horizontal ligando a fornalha ao local de saída de gases;
      • Funcionamento simples;
      • Rendimento Baixo;
  • 18. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • Cornuália:
  • 19. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • Lancaster: A caldeira Lancaster é de construção idêntica à anterior, porém tecnicamente mais evoluída;
      • constituída de dois a quatro tubulões internos;
      • Algumas delas apresentam tubos de fogo e de retorno.
  • 20. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • LANCASTER:
  • 21. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • Multitubular: a queima de combustível é efetuada em uma fornalha externa;
      • Os gases quentes passam pelos tubos de fogo;
      • Queima de qualquer tipo de Combustível.
  • 22. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • Multitubular :
  • 23. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • Locomóvel: apresenta uma dupla parede em chapa na fornalha, pela qual a água circula;
      • Fácil transferência de Local;
      • Produção de Energia Elétrica;
      • Utilizada em Serrarias e em Campos de Petróleo.
  • 24. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • Locomóvel:
  • 25. CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS
    • Escocesa: o modelo de caldeira industrial mais difundido no mundo;
      • É destinada à queima de óleo ou gás;
      • Criada basicamente para uso marítimo.
  • 26. Partes das Caldeiras Flamotubulares
      • Corpo da Caldeira;
      • Espelhos;
      • Feixe Tubular;
      • Caixa de Fumaça
  • 27. Partes das Caldeiras Flamotubulares
  • 28. CALDEIRAS AQUATUBULARES
      • Maior Rendimento;
      • Maior produção de Vapor;
      • Maior Superfície de
      • Aquecimento.
  • 29. CALDEIRAS AQUATUBULARES DE TUBOS RETOS
      • Feixe Tubular de Transmissão de Calor;
      • Tubulões de Vapor;
      • Formam um Circuito Fechado;
      • Produzem de 3 até 30 t vapor/hora, com pressões de 45 Kgf/cm2.
  • 30. CALDEIRAS AQUATUBULARES DE TUBOS RETOS
  • 31. CALDEIRAS AQUATUBULARES DE TUBOS CURVOS
      • Sem limite de Capacidade de produção de Vapor;
      • Tubos Curvos Interligados aos Tubulões;
      • Possui de 3 a 5 tubulões;
      • Serviu de modelo para outras caldeiras.
  • 32. CALDEIRAS AQUATUBULARES DE TUBOS CURVOS
  • 33. CALDEIRAS AQUATUBULARES DE TUBOS CURVOS
  • 34. CALDEIRAS AQUATUBULARES COMPACTAS
      • Categoria de Caldeiras de Tubos Curvos;
      • Produz em torno de 30 t/h de vapor;
      • Adequada para locais com espaços limitados;
      • Apresenta limite quanto ao aumento da sua capacidade de produção.
  • 35. CALDEIRAS AQUATUBULARES DE CIRCULAÇÃO POSITIVA
      • Circulação por diferença de densidade, ou seja, circulação natural;
      • Circulação deficiente = superaquecimento;
      • Podem apresentar bombas externas.
  • 36. CALDEIRAS AQUATUBULARES DE CIRCULAÇÃO POSITIVA
    • A figura a seguir apresenta alguns tipos de circulação de água.
  • 37. CALDEIRAS PARA QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS
      • Queima de Multi-Combustíveis;
        • Fibroso;
        • Carvão;
        • Óleo;
        • Gás Natural.
  • 38. CALDEIRAS PARA QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS
      • De fácil Operação;
      • Constituídas com paredes de água:
        • Limita o uso de Refratário;
        • Menor Custo de Manutenção;
        • Diminui vazamentos e depósito de cinzas nas fornalhas.
  • 39. CALDEIRAS PARA QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS E GASOSOS
      • Paredes de Água:
        • Tipo Tubos Membranados;
        • Restringe o uso de Refratário.
      • Superaquecedor:
        • Saída da Fornalha.
      • Feixe de Convecção:
        • Formado por um conjunto de tubos que interligam os tubulões.
  • 40. CALDEIRAS PARA QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS E GASOSOS
      • Purificadores de Vapor:
        • Primários tipo centrífugos e secadores chevrons.
      • Recuperadores de Calor:
        • Economizadores de tubos lisos, pré-aquecedores de ar tubular;
      • Aquecedores de Ar de Combustão:
        • Tipo Tubos Membranados;
        • Restringe o uso de Refratário.
  • 41. PARTES DAS CALDEIRAS AQUATUBULARES
        • As partes principais de uma caldeira aquatubular são: tubulão superior (ou tambor de vapor), tubulão inferior (ou tambor de lama), feixe tubular, parede de água, fornalha e superaquecedor.
  • 42. PARTES DAS CALDEIRAS AQUATUBULARES
    • Tubulão superior Tubulão inferior
  • 43. CALDEIRAS ELÉTRICAS
    • Em áreas onde há suprimento abundante de energia elétrica, pode-se analisar se é vantajosa a instalação de equipamentos eletrotérmicos, levando-se em consideração o custo da energia elétrica fornecida pela concessionária local.
  • 44. CALDEIRAS ELÉTRICAS
    • As caldeiras elétricas oferecem certas vantagens, que são:
    • Ausência de poluição ambiente.
    • Manutenção simples – apenas bombas.
    • A falta d’água não provoca danos à caldeira.
    • Área reduzida de instalação.
    • Não necessita de área para estocagem de combustível.
    • Melhora o fator de carga elétrica instalada, e com isto reduz o preço médio de kWh consumido na indústria.
  • 45. CALDEIRAS ELÉTRICAS
  • 46. COMPONENTES DAS CALDEIRAS
    • Fornalha
    • A fornalha, também chamada de câmara de combustão, é o
    • local onde se processa a
    • queima de combustível.
  • 47. Fornalha
    • De acordo com o tipo de combustível a ser queimado, a fornalha pode ser dividida em:
    • Fornalhas para queima de combustível sólido
    • Fornalha com grelhas basculantes
    • Fornalha com grelha rotativa
    • Fornalhas para queima de combustível em suspensão
  • 48. Queimadores
    • Os queimadores são peças destinadas a promover, de forma adequada e eficiente, a queima dos
    • combustíveis em
    • suspensão.
  • 49. Superaquecedor
    • São equipamentos destinados a elevar a temperatura do vapor saturado sem aumentar sua pressão.
    • O superaquecedor é constituído de tubos lisos ou aletados de aço resistente a altas temperaturas, distribuídos em forma de serpentina, que aproveitam os gases de combustão para dar o devido aquecimento ao vapor saturado, transformando-o em vapor superaquecido.
  • 50. Superaquecedor
    • As vantagens do uso do vapor superaquecido são, basicamente, duas: a primeira é meramente contar com maior disponibilidade de energia, e a Segunda, a mais importante, é o aumento do resfriamento das turbinas, devido, principalmente, ao maior salto entálpico disponível.
    • O total de ganhos de calor ou de energia, com vapor superaquecido, é de aproximadamente 3% para cada 60ºC de superaquecimento.
  • 51. Superaquecedor
  • 52. Economizador
    • O economizador tem a finalidade de aquecer a água de alimentação da caldeira.
    • Normalmente está localizado na parte alta da caldeira entre o tambor de vapor e os tubos geradores de vapor, e os gases são obrigados a circular através dele, antes de saírem pela chaminé.
  • 53. Economizador
    • Existem vários tipos de economizadores e na sua construção podem ser empregados tubos de aço maleável ou tubos de aço fundido com aletas.
  • 54. Pré-aquecedor de ar
    • O pré-aquecedor de ar é um equipamento (trocador de calor) que eleva a temperatura do ar antes que este entre na fornalha. O calor é cedido pelos gases residuais quentes ou pelo vapor da própria caldeira.
  • 55. Pré-aquecedor de ar
  • 56. Pré-aquecedor de ar
    • A instalação desses equipamentos oferece a vantagem de melhorar a eficiência da caldeira pelo aumento da temperatura de equilíbrio na câmara de combustão.
  • 57. EQUIPAMENTOS AUXILIARES
  • 58. Sopradores de fuligem
    • Os sopradores de fuligem (ramonadores) permitem uma distribuição rotativa de um jato de vapor no interior da caldeira e tem por finalidade, fazer a remoção da fuligem e depósitos formados na superfície externa da zona de convecção das caldeiras.
  • 59. Sopradores de fuligem
    • A figura a seguir mostra como é feita esta sopragem.
  • 60. Válvulas de Segurança
    • As válvulas de segurança e de alívio de pressão são dispositivos que protegem automaticamente os equipamentos de processo de um eventual excesso de pressão, caldeiras e vasos de pressão obrigatoriamente necessitam desses dispositivos de segurança para sua proteção, em cumprimento à legislação através de normas como a NR-13 , e atendendo aos códigos nacionais e internacionais de projeto
  • 61. Indicador de nível
    • Os indicadores de nível tem por objetivo indicar o nível de água dentro do tubulão de evaporação. Em geral, são constituídos por um vidro tubular.
  • 62. Injetores
    • O injetor é um dispositivo empregado como alimentador auxiliar de caldeiras para situações de falta de energia elétrica
  • 63. Sistemas de controle de água de alimentação
    • Os sistemas de controle de água de alimentação devem regular o abastecimento de água ao tubulão de evaporação para manter o nível entre limites desejáveis. Esse limites devem ser observados no indicador de nível. A quase totalidade das caldeiras são equipadas com sistemas automatizados, que proporcionam maior segurança, maiores rendimentos e menores gastos de manutenção.
  • 64. APLICAÇÃO
    • O vapor produzido em um gerador de vapor pode ser usado de diversas formas:
    • · em processos de fabricação e beneficiamento;
    • · na geração de energia elétrica;
    • · na geração de trabalho mecânico;
    • · no aquecimento de linhas e reservatórios de óleo combustível;
    • · na prestação de serviços.
  • 65. TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CALDEIRAS
    • A água para caldeiras deve receber tratamento que permita: remoção total ou parcial de sais de cálcio e magnésio, os quais produzem incrustações e levam à ruptura dos tubos. O processo, designado por abrandamento da água pela cal soldada, consiste na injeção de soluções de CaO (cal) e NaCO3 (carbonato de sódio ou soda) para precipitar o carbonato de cálcio e formar hidróxido de magnésio floculado, de modo a serem removidos antes de a água ser bombeada para a caldeira.
  • 66. TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CALDEIRAS
    • As principais grandezas de qualidade da água são:
    • Dureza total
    • PH
  • 67. MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
    • Clarificação
    • O processo consiste na previa
    • floculação, decantação e filtração
    • da água com vistas a reduzir
    • a presença de sólidos em suspensão.
    • Abrandamento
    • Consiste na remoção total ou parcial
    • dos sais de cálcio e magnésio
    • presentes na água, ou seja,
    • consiste na redução de sua dureza.
  • 68. MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
    • Desmineralização ou troca iônica
    • Desgazeificação
    • São empregados equipamentos especiais que aquecem a água e desta forma, são eliminados os gases dissolvidos. Pode ser utilizado vapor direto para o aquecimento da água a ser desgazeificada.
  • 69. MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
    • Remoção de sílica
    • Como já foi abordado, a sílica produz uma incrustação muito dura e muito perigosa. Os tratamentos normalmente empregados no interior da caldeira não eliminam a sílica. Os métodos mais usados para essa finalidade são a troca e tratamento com óxido de magnésio calcinado.
  • 70. MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
    • Métodos internos
    • Os tratamentos internos se baseiam na eliminação da dureza, ao controle do pH e da sua alcalinidade, na eliminação do oxigênio dissolvido e no controle dos cloretos e do teor total de sólidos.
  • 71. MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
    • Eliminação da dureza
    • Precipitação com fosfatos
    • Tratamento com quelatos
    • Controle do pH e da alcalinidade
    • Eliminação do oxigênio dissolvido
    • Controle do teor de cloretos e sólidos totais
  • 72. Manutenção das caldeiras
    • Todo tratamento para obter bons resultados depende de um controle eficiente e sistemático, quer dos parâmetros químicos e físicos, como de certas operações e procedimentos.
  • 73. Manutenção das caldeiras
    • Controle químico
    • Limpeza química das caldeiras
    • Proteção de caldeiras contra corrosões
  • 74. DETERIORAÇÃO
    • Um dos principais responsáveis pela deterioração das caldeiras é a corrosão, que age como fator de redução da espessura das superfícies submetidas à pressão. A corrosão não é sentida pelos instrumentos de operação da caldeira, ou seja, os pressostatos e as válvulas de segurança não detectam sua evolução por que não é acompanhada por elevação de pressão de trabalho.
  • 75. DETERIORAÇÃO
    • Corrosão interna
    • Oxidação generalizada do ferro
    • Corrosão galvânica
    • Corrosão por aeração diferencial
    • Corrosão salina
    • Fragilidade cáustica
    • Corrosão por gases dissolvidos
  • 76. DETERIORAÇÃO
    • Corrosão externa
    • Esse tipo de corrosão acontece nas superfícies expostas aos gases de combustão e é função do combustível utilizado e das temperaturas. Nas caldeiras aquotubulares, as superfícies de aquecimento mais quente são aquelas do superaquecedor, podendo ocorrer corrosão tanto nas caldeiras que queimam o oleio como carvão.
  • 77.
    • INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS
  • 78. Caldeira Digital
    • Características Técnicas
    • Queimadores de aço inoxidável
    • multigás (gás natural ou GLP);
    • Bomba circuladora com pós-circulação;
    • Termostato de sobretemperatura;
    • Controle de saída de gases;
    • Controle de circulação de água do
    • circuito de calefação;
    • Controle de tiragem de gases forçado;
    • Controle de chama por ionização;
    • Conexão para termostato de ambiente;
    • Conexão para sonda anticipadora
    • em instalações de piso radiante.
  • 79. Controle Digital
    • O controle digital permite selecionar o serviço desejado facilmente segundo as opções de água quente sanitária ou calefação e água quente sanitária. Regular as temperaturas da água de consumo e do circuito de calefação de forma simples e precisa. Contém todos os dados necessários para conhecer o estado funcional da caldeira com simbologia simples. Incorpora todas as funções de segurança com um novo código de falhas por controle numérico.
  • 80. Caldeira Digital S 30
    • Dimensões reduzidas;
    • Acendimento suave e progressivo;
    • Funcionamento silencioso;
    • Regulação digital de temperatura do circuito de calefação;
    • Indicação digital da temperatura da água no circuito de calefação;
    • Indicador de anomalias de funcionamento;
    • Tiro natural ou tiro balanceado
    • forçado;
    • Opção para piso radiante.
  • 81. Caldeira De Piso Digital M 60
    • Dimensões reduzidas;
    • Acendimento suave e progressivo;
    • Funcionamento silencioso;
    • Regulação digital de temperatura do circuito de calefação;
    • Indicação digital da temperatura da água no circuito de calefação;
    • Indicador de anomalias de funcionamento;
    • Tiro natural;
    • Opção para piso radiante;
    • Opção de instalação de mais caldeiras
    • em paralelo, elevando a potência para
    • mais de 100.000 Kcal/h.
  • 82. NORMAS REGULAMENTADORAS
    • NR 4 - Serviços Especializados Em Engenharia de Segurança E Em Medicina do Trabalho (SESMT).
    • NR-5 - Comissão Interna de Prevenção de Acidentes
    • NR 6 - Equipamento de Proteção Individual – EPI
    • NR 10 - Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade
    • NR 13 - Caldeiras e Vasos de Pressão
  • 83. NORMAS REGULAMENTADORAS
    • NR-15 Atividades e Operações Insalubres
    • NR 17 - Ergonomia
    • NR 23 - Proteção Contra Incêndios
    • NR 26 - Sinalização de Segurança
  • 84. LEGISLAÇÃO COMPLEMENTAR
    • Consolidação das Leis do Trabalho - CLT
    • SEÇÃO XII
    • (Redação dada pela Lei nº 6.514, de 22.12.1977)
    • DAS CALDEIRAS, FORNOS E RECIPIENTES SOB PRESSÃO
    • (Redação dada pela Lei nº 6.514, de 22.12.1977)
  • 85. Doenças Ocupacionais
    • Asbestose
    • Perda Auditiva Induzida pelo
    • Ruído relacionada ao trabalho
    • Choques térmicos
    • Riscos de acidentes