Produo de vapor Operao de caldeira O vapor

Produção de vapor Operação de caldeira O vapor no século XX

No século XX, a máquina a vapor, como fornecedora de energia foi sendo substituída por: § · turbinas a vapor, para a geração de energia elétrica; § · motores de combustão interna para transporte; § · geradores para fontes portáteis de energia; § · por motores elétricos, para uso industrial e doméstico.

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.

Nos processos de fabricação e de beneficiamento, o vapor é empregado em: § · bebidas e conexos: nas lavadoras de garrafas, tanques de xarope, pasteurizadoras. § · Indústrias madeireiras: no cozimento de toras, secagem de tábuas ou lâminas em estufas, em prensas para compensados. § · Indústria de papel e celulose: no cozimento de madeira nos digestores, na secagem com cilindros rotativos, na secagem de cola, na fabricação de papelão corrugado § · Curtumes: no aquecimento de tanques de água, secagem de couros, estufas, prensas a vácuo.

§ · Indústrias de laticínios: na pasteurização, na esterilização de recipientes, na fabricação de creme de leite, no aquecimento de tanques de água, na produção de queijos, iogurtes e requeijões (fermentação). § · Frigoríficos: nas estufas para cozimento, nos digestores, nas prensas para extração de óleo. § · Indústria de doces em geral: no aquecimento do tanque de glicose, no cozimento de massa em panelas sob pressão, em mesas para o preparo de massa, em estufas. § · Indústria de vulcanização e recauchutagem: na vulcanização, nas prensas. § · Indústrias químicas: nas autoclaves, nos tanques de armazenamento, nos reatores, nos vasos de pressão, nos trocadores de calor.

§ · Indústria têxtil: utiliza vapor no aquecimento de grandes quantidades de água para alvejar e tingir tecidos, bem como para realizar a secagem em estufas. § · Indústria de petróleo e seus derivados: nos refervedores, nos trocadores de calor, nas torres de fracionamento e destilação, nos fornos, nos vasos de pressão, nos reatores e turbinas. § · Indústria metalúrgica: nos banhos químicos, na secagem e pintura.

Classificação das caldeiras § As caldeiras podem ser classificadas de acordo com: § classes de pressão; § grau de automação; § tipo de energia empregada; § tipo de troca térmica.

De acordo com as classes de pressão, as caldeiras foram classificadas segundo a NR-13 em § Categoria A: caldeira cuja pressão de operação é superior a 1960 k. Pa (19, 98 kgf/cm 2); § Categoria C: caldeiras com pressão de operação igual ou inferior a 588 k. Pa (5, 99 kgf/cm 2) e volume interno igual ou inferior a 100 litros; § Categoria B: caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores.

De acordo com o grau de automação, as caldeiras podem se classificar em: § Manuais § Semi-automática § Automática.

De acordo com o tipo de energia empregada, elas podem ser do tipo: § Combustível – Sólido, liquido, gasoso § Caldeiras elétricas § Caldeiras de recuperação.

Tipos de caldeiras § A classificação mais usual de caldeiras de combustão refere-se à localização de água/gases e divide-as em: - Flamotubulares - Aquatubulares - Mistas.

§ As caldeiras flamotubulares ou fogotubulares são aquelas em que os gases provenientes da combustão (gases quentes) circulam no interior dos tubos, ficando por fora a água a ser aquecida ou vaporizada. representação esquemática da caldeira flamotubular As caldeiras mistas são caldeiras flamotubulares que possuem uma ante-fornalha com parede d’água. Normalmente são projetadas para a queima de combustível sólido. A caldeira elétrica é um equipamento cujo papel principal é transformar energia elétrica em térmica, para transmiti-la a um fluido apropriado, geralmente água.

Tipos de caldeiras flamotubulares § § - Caldeiras de tubos verticais Caldeiras de tubos horizontais: Cornuália Lancaster Multitubular locomóvel Escocesa

Vantagens e desvantagens das caldeiras flamotubulares As principais vantagens das caldeiras deste tipo são: § custo de aquisição mais baixo; § exigem pouca alvenaria; § atendem bem a aumentos instantâneos de demanda de vapor. § Como desvantagens, apresentam: § § § baixo rendimento térmico; partida lenta devido ao grande volume interno de água; limitação de pressão de operação (máx. 15 kgf/cm²); baixa taxa de vaporização (kg de vapor / m². hora); capacidade de produção limitada; dificuldades para instalação de economizador, superaquecedor e pré-aquecedor

Partes das caldeiras flamotubulares § As caldeiras flamotubulares apresentam as seguintes partes principais: § - Corpo Espelhos Feixe tubular ou tubos de fogo e caixa de fumaça.

Componentes de uma caldeira flamotubular típica.

Caldeiras aquatubulares § Tipos de caldeiras aquatubulares: § Caldeiras aquatubulares de tubos retos, com tubulão transversal ou longitudinal; § Caldeiras aquatubulares de tubos curvos, com diversos tubulões transversais ou longitudinais utilizados na geração (máximo 5); § Caldeiras aquatubulares de circulação positiva; § Caldeiras aquatubulares compactas.

Caldeiras aquatubulares de tubos retos

Vantagens e desvantagens das caldeiras aquatubulares de tubos retos § As principais vantagens das caldeiras deste tipo são: - Facilidade de substituição dos tubos; - Facilidade de inspeção e limpeza; - Não necessitam de chaminés elevadas ou tiragem forçada. § Como desvantagens apresentam: - Necessidade de dupla tampa para cada tubo, (espelhos); - Baixa taxa de vaporização específica; - Rigoroso processo de aquecimento e de elevação de carga (grande quantidade de material refratário).

Caldeiras aquatubulares de tubos curvos

Caldeiras aquatubulares de tubos curvos

Caldeiras aquatubulares de tubos curvos

Vantagens das caldeiras aquatubulares de tubos curvos: § § § Redução do tamanho da caldeira; Queda da temperatura de combustão; Vaporização específica maior, variando na faixa de 30 kg de vapor/m² a 50 kg de vapor/m² para as caldeiras com tiragem forçada; § Fácil manutenção e limpeza; § Rápida entrada em regime; § Fácil inspeção nos componentes.

Caldeiras compactas § Dentro da categoria das caldeiras de tubos curvos surgiram as caldeiras compactas. § Com capacidade média de produção de vapor em torno de 30 ton/h, elas são equipamentos apropriados para instalação em locais com espaço físico limitado § Por se tratar de equipamento compacto, apresenta limitações quanto ao aumento de sua capacidade de produção.

Caldeira de circulação positiva § A circulação da água nas caldeiras ocorre por diferenças de densidade, provocada pelo aquecimento da água e vaporização, ou seja circulação natural. Se a circulação for deficiente, poderá ocorrer um superaquecimento localizado, com conseqüente ruptura dos tubos.

As figuras a seguir apresentam alguns tipos de circulação de água

Vantagens e desvantagens: § As vantagens das caldeiras de circulação positiva são: - Tamanho reduzido; Não necessitam de grandes tubulões; Rápida geração de vapor; Quase não há formação de incrustações, devido à circulação forçada. § § § As desvantagens são: Paradas constantes, com alto custo de manutenção; Problemas constantes com a bomba de circulação, quando operando em altas pressões.

Caldeiras elétricas § A caldeira elétrica é um equipamento que transforma energia elétrica em energia térmica, transmitindo-a para um fluido apropriado (geralmente água) e transformando-o em vapor.

Princípio de funcionamento da caldeira elétrica § A produção do vapor em uma caldeira elétrica baseia-se em um princípio pelo qual a corrente elétrica, ao atravessar qualquer condutor, encontra resistência à sua livre circulação e desprende calor (efeito Joule). § A água pura é considerada um mau condutor de corrente elétrica. Portanto, para que se possa obter a condutividade desejada devem ser adicionados a ela determinados sais. Alguns fabricantes recomendam a adição de produtos para o ajuste da condutividade (soda cáustica, fosfato trisódico, etc. ) na água de alimentação. Essa adição deve ser calculada e colocada após o tratamento químico da água de alimentação, com acompanhamento por técnicos especializados de empresas químicas especialistas em tratamento de água para caldeiras.

Características As principais características das caldeiras elétricas são: § § § § § · não necessita de área para estocagem de combustível; · ausência total de poluição (não há emissão de gases); · baixo nível de ruído; · modulação da produção de vapor de forma rápida e precisa; · alto rendimento térmico (aproximadamente 98%); · melhora do Fator de Potência e Fator de Carga; · área reduzida para instalação da caldeira; · necessidade de aterramento da caldeira de forma rigorosa; · tratamento de água rigoroso. A quantidade de vapor gerada (kgf/h) depende diretamente dos seguintes parâmetros: § · condutividade da água; § · nível de água; § · distância entre os eletrodos.

Tipos de caldeiras elétricas § Com resistência, § Com eletrodo submerso § jato de água.

Caldeira elétrica com eletrodos submersos

§ Caldeira elétrica tipo jato de água A caldeira elétrica tipo jato de água (cascata) é usada para aplicações de maior produção de vapor

§ § 1. corpo da caldeira 3. contra-eletrodo 5. bomba de circulação 7. válvula de controle de produção alimentação § 9. saída de vapor (vent) § 11. válvula de segurança de água § 13. descarga de fundo 2. eletrodo 4. corpo da cascata 6. bomba de alimentação 8. válvula de controle de 10. válvula respiro 12. controle de nível