03.2 - Caldeiras - Considerações Gerais

CALDEIRAS

HISTÓRIA DO VAPOR

História do vapor • Não é de hoje que o homem percebeu que o vapor podia fazer as coisas se movimentarem. • No primeiro século da era cristã, portanto há mais mais de 1800 1800 anos, anos, um estudio estudioso so chamad chamado o Heron de Alexandria, construiu uma espécie de turbina a vapor, vapor, chamada eolípila. eolípila .

invenção de Thomas Savery patenteada em 1698 e aperfeiçoada em 1712 por Thomas Newcomen e John Calley.

No fim do século XVIII, as máquinas a vapor produzidas por Watt e seu companheiro Matthew Boulton forneciam energia para fábricas, moinhos e bombas na Europa e na América.

retirava a água de poços de mina inundados.

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Revolução Industrial máquin inaa a vapor apor foi a prim primei eirra mane maneir iraa • máqu eficiente de produzir energia indepen independent denteme emente nte da forç forçaa muscul muscular ar do homem e do animal, e da força força do vento e das águas correntes.

O VAPOR NO SÉCULO XX

século lo XX, XX, a máqu máquin inaa a vapo vaporr, como como • No sécu fornecedora de energia foi sendo substituída por: – turbinas a vapor, para a geração de energia elétrica; – motores de combustão interna para transporte; transporte; – geradores para fontes portáteis de energia; por motor motores es elétri elétricos cos,, para para uso indus industri trial al e – por doméstico.

• Nos

processos de fabricação e de beneficiamento, o vapor é empregado em: – Indústria de bebidas e conexos: nas lavadoras de garrafas, tanques de xarope pasteurizadoras. Indústrias ias madeireir madeireiras: as: no cozimen cozimento to de toras, toras, – Indústr secagem secagem de tábuas tábuas ou lâminas em estufas, estufas, em

• 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.

– Curtumes: no aquecimento de tanques de água, secagem secagem de couros couros,, estufas estufas,, prensa prensas, s, prensa prensass a vácuo. – Indúst Indústria riass de laticí laticínio nios: s: na past pasteu euriz rizaçã ação, o, na esterilização esterilização de recipientes, na fabricação de creme de leite, no aquecimento de tanques de água, na prod produç ução ão de quei queijo jos, s, iogu iogurt rtes es e requ requei eijõ jões es





– Indústria de doces em geral: no aquecimento do

Indústria têxtil: utiliza vapor vapor no aquecime aquecimento nto de – Indústria

tanqu tanquee de glico glicose, se, no cozim cozimen ento to de massa massa em panelas sob pressão, em mesas para o preparo de massa, em estufas. estufas. Indústria ia de vulcaniz vulcanizaçã ação o e recauch recauchuta utagem gem:: na – Indústr vulcanização, vulcanização, nas prensas. – Indústrias químicas: nas autoclaves, nos tanques de armaz armazen ename amento nto,, nos nos reato reatore res, s, nos nos vasos vasos de pressão, nos trocadores de calor. calor.

grandes quantidades de água para alvejar e tingir tecidos, tecidos, bem como para realizar realizar a secagem secagem em estufas. Indúst stri riaa de petr petról óleo eo e seus seus deri deriva vado dos: s: nos nos – Indú refervedores, nos trocadores de calor, nas torres de fracionamento e destilação, nos fornos, nos vasos de pressão, no reatorese turbinas. – Indústria Indústria metalúr metalúrgica gica:: nos banhos banhos químicos químicos,, na secagem e pintura. pintura.

Classificação das caldeiras • As caldeiras podem ser classificadas de acordo

CLASSIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DAS CALDEIRAS

com: – classes de pressão; – grau de automação; – tipo de energia empregada; – tipo de troca térmica.

TIPOS DE CALDEIRAS

NR-13

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• Categoria A: caldeira cuja pressão de operação é superior a 1960 kPa (19, 98kgf/cm); • Categoria C: caldeiras com pressão de operação igual ou inferior a 588 kPa (5,99kgf/cm (5, 99kgf/cm ) e volume interno interno igual ou inferior a 10 100 0 litros; • Categoria B: caldeiras que não se enquadram 2

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EXISTEM DIVERSAS FORMAS DE CLASSIFICAÇÃO DAS CALDEIRAS:

QUANTO À LOCALIZAÇÃO ÁGUA-GASES A) FLAMOTUBULARES VERTICAIS HORIZONTAIS FORNALHAS CORRUGADAS FORNALHAS LISAS TRASEIRA SECA TRASEIRA MOLHADA * TODOS OS TIPOS COM 1, 2 OU 3 PASSES

B) AQUOTUBULARES





CALDEIRA FLAMOTUBULAR • Caldeiras flamotubulares ou fogotubulares são aquel aquelas as em que que os gases gases prov proveni enien ente tess da combustão (gases quentes) circulam no interior dos dos tubos e a água a ser ser aquec uecida ou vaporizada circula pelo lado de fora. • Os tubos podem estar dispostos na vertical ou na horizontal. horizontal.

Um fabricante de caldeiras Bastante









CALDEIRA FLAMOTUBULAR VERTICAL À GAS

FORNALHA LISA E CORRUGADA

FORNALHA CORRUGADA FORNALHA LISA

CALDEIRA FLAMOTUBULAR HORIZONTAL DE TRES PASSAGENS TRASEIRA MOLHADA(H3N-WET MOLHADA(H3N-WET BACK)

TUBOS DE ÁGUA

TUBOS







CALDEIRA AQUOTUBULAR tubos que, nas caldeir caldeiras as flamotub flamotubular ulares, es, • os tubos condu conduzi ziam am gases gases aquec aquecid idos os,, passa passara ram m a condu conduzi zirr a água água,, o que que aume aument ntou ou muit muito o a super superfí fíci ciee de aquec aquecim iment ento, o, aume aument ntan ando do bastante a capacidade de produção de vapor vapor..





TUBULÃO PARA CALDEIRA

FLAMOTUBULARES X AQUATUBULARES REALIZA REALIZANDO NDO-SE -SE UMACOMPARA UMACOMPARAÇÃO ÇÃO ENTRE ENTRE AS CARA CARACTER CTERÍST ÍSTICA ICAS S DOS DOIS DOIS TIPOS TIPOS PRINCI PRINCIP PAIS DE CALD CALDEIR EIRAS, AS, ENCONT ENCONTRAMO RAMOS S VANTAGE ANTAGENS NS E DESVANTAGEN ANTAGENS S DE UMA E O UT UTRA. NÃO SE TR ATA DE DEFI NI NIR Q UA UAL DELAS É A MEL HO HO R E S IM IM A MA IS IS APROPRI APROPRIADA ADA PARA PARA O SERVI SERVIÇO ÇO A QUE SE PROPÕE PROPÕE,, VERIFI VERIFICAN CANDODO-SE SE OS DIVERSO DIVERSOS S ASPECTOS ASPECTOS ENVOL ENVOLVIDOS VIDOS:: ECONÔMI ECONÔMICOS, COS, PRÁTICOS, PRÁTICOS, OPERACION OPERACIONAIS, AIS, ETC.

FLAMOTUBULARES FLA FLAMOTUB OTUBUL ULA ARES RES ÁGUA ALIMENTAÇÃO

NÃ NÃO O NECESSIT NECESSITAMDE AMDE ÁGUA ÁGUA COM T RATAMENT O RIGOROSO(MENORCUSTO) RIGOROSO(MENORCUSTO) OPERAÇÃO MAIS FÁCIL( FÁCIL(MEN MENOS OS PESSOAL PESSOAL ENVOLVIDO)

AQUATUBULARES AQUA QUATUBU TUBULA LARE RES S DE NECES NECESSI SITA TAM M DE ÁGUA ÁGUA COM T RA RAT AM EN ENT O RI GO GO RO RO SO SO (MAIORCUSTO) MAIS DIFÍCIL(MAIS C IL(MAIS PESSOAL PESSOAL ENVOLVIDO)

MANUTENÇÃO MAIS MAIS SIMPL SIMPLES ES E COMPA COMPACT CTAS AS,, F ÁC ÁC IL IL M AN AN UT UT EN ENÇ ÃO ÃO C OM OM O REM OÇÃO DE FULIGEM E TROCADE TROCADE TUBOS TUBOS

MA AII S C O OM MP PL L EX EX AS AS E M A AII OR OR ES ES COM M ANUT ENÇÃO M AIS DIFÍCIL E DIFICULDADE DE SUBSTITUIÇÃODE SUBSTITUIÇÃODE TUBOS

TUBULÃO PARA CALDEIRA

FLAMOTUBULARES X AQUATUBULARES AQUATUBULARES INSTALAÇÃO E INSPEÇÃO FACILIDADE DE INSTALAÇÃO E INSPEÇÃO(MAIS COMPACTAS)

DIFICULDADE DE INSTALAÇÃO E INSPEÇÃO(MENOS COMPACTAS)

CAPACIDADE CAPACIDADE DE PRODUÇÃO DE VAPOR MENORES SUPERFÍCIES DE AQUECIMENTO, LIMITADAS APRODU ÇÕES DE VAPOR DE ATÉ 40.000kg/h(40 ton/h)

MAIORES SUPERFÍCIES DE AQUECIMENTO, PROD UÇÕES DE VAPOR DE ATÉ 4.000.000kg/h(4.000 ton/h)

PRESSÃO DE TRABALHO LIMITE DE CAPACIDADE E PRESSÃO NÃO TRABALHAM TRABALHAM C OM PRESSÕES MAIORES DO QUE 20 kgf/cm2(300lbs/pol2)

TRABALHAM COM ALTAS PRESSÕES DE SERVIÇO, CHEGANDO A225 kgf/cm2 (3200lbs/pol 2)QUE É A CHAMADA CHAMADA PRESSÃO PRESSÃO CRÍTICA ONDE NÃO OCORRE AVAPORIZAÇÃO AVAPORIZAÇÃO DA ÁGUA

EM PRINCÍPIO PODERIA SE D IZER QUE A CALDEIRA AQUATUBULAR AQUATUBULAR É M ELHOR DO QUE A FLAMOTUBULAR, E NA REALIDADE NÃO OCORRE POIS AMBAS TEM A SUA APLICAÇÃO E MERCADO, SENDO AS CALDEIRAS FLAMOTUBULARES DE USO DIFUNDIDO EM VIRTUDE DE NA MAIORIA DAS APLICAÇÕES INDUSTRIAIS SE NECESSITAR DE PEQUENAS PRODUÇÕES DE VAPOR A PRESSÕES BAIXAS ATÉ 10,5 kgf/cm 2(150 lbs/pol2)





caldeiraa elétric elétricaa é um equipam equipament ento o que • A caldeir tran transf sfor orma ma ener energi giaa elét elétri rica ca em ener energi giaa térm térmic ica, a, tran transm smit itin indo do-a -a par para um flui fluido do apropriado (geralmente água) e transformando-o em vapor.

CALDEIRAS ELÉTRICAS DE RESISTÊNCIAS HÁ MAIS DE SETENTA ANOS FORAM INTRO TRODUZIDAS AS CALDEIR CALDEIRAS AS ELÉTRIC ELÉTRICAS AS E OS GERAD GERADORE ORES S DE ÁGUA ÁGUA QUENTE. QUENTE. PORÉM SOMENTE A PARTIR DOS ANOS 70, QUANDO OS PREÇOS PRE ÇOS DO PETRÓL PETRÓLEO EO E GÁS SUB SUBIRA IRAM M VER VERTIGI TIGINOSA NOSAMEN MENTE TE E O INÍCI INÍCIO O DACAMPAN DACAMPANHADE HADE CONT CONTROL ROLE E DO MEIO MEIO AMBI AMBIENT ENTE, E, É QUE ELAS ELAS SE TORN TORNAR ARAM AM ATRA TRAEN ENTES TES ECON ECONOM OMIC ICAM AMEN ENTE TE NO MEIO MEIO INDUSTRI INDUSTRIAL. AL. NESTAS CALDEIRAS A CORRENTE ELÉTRICA PASSA ATRAVÉS ATRAVÉS DE VÁRIAS RESISTÊNCIAS RESISTÊ NCIAS IMERSAS NA ÁGUA E POR EFEITO JOULEAQUECEM JOULE AQUECEM A ÁGUA ATÉ A SUA VAPORIZAÇÃO DENTRO DE UM VASO DE PRESSÃO





USINA NUCLEAR Chamam-se Nucleares por que utilizam a fissã o nuclear, isto é, os átomos são quebrados numa máquima chamad a reator, emitindo uma grande quantidade de calor. Esse calor é usado para aq uecer a água. Além do calor, produzem um produto cham ado Rejeito Nuclear, material que contém altíssimas quantidad es de radioatividade, extremamente extremamente nociva para todas as formas de vida, cancerígena, causa leucemia e outras formas de câncer e demoram cerca de 100.000 anos para diminuirem sua carga tóxica.

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A E n er er g i a E l é t ri ri c a é p r od od u zi zi d a p o r u m G e ra ra d o r. r.

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O G e ra ra d o r po po s su su i u m e i x o qu qu e é m o vi vi d o p o r um um a T u rb rb i n a . A Turbina é movida por um Jato de Vapor sob forte pressão. Depois do uso, o vapor é jogado fora na atmosfera. O V ap ap o r é p ro ro d u zi zi d o p or or u m C a l de de i r a. a.

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A Caldeira é aquecida com a fissão nuclea r. O resíduo da reação vai poluir o meio ambiente durante 150.000 anos.

Usina Nuclear Angra 2 Usina Nuclear Angra 2 com reator Siemens a Água Pressurizada, com potência elétrica de 1300 MW

O reator reator é a parte parte da usina nuclear onde o calor é gerado pela fissão de nucleos atômicos, sendo utilizado para a produção de vapor. O vapor aciona um conjunto turbinagerador elétrico. Assim, este sistema nuclear gerador de vapor equivale às caldeiras de carvão, a óleo combustível ou a gás das usinas termoelétricas termoelétricas convencionais

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