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CALDEIRAS

HISTÓRIA DO VAPOR

História do vapor

• Não é de hoje que o homem percebeu que ovapor podia fazer as coisas se movimentarem.

• No primeiro século da era cristã, portanto hámais de 1800 anos, um estudioso chamadoHeron de Alexandria, construiu uma espécie deturbina a vapor, chamada eolípila.

retirava a água de poços de minainundados.

invenção de ThomasSavery 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 companheiroMatthew Boulton

forneciam energia para fábricas, moinhos e

bombas na Europa e naAmérica.

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Revolução Industrial

• máquina a vapor foi a primeira maneiraeficiente de produzir energiaindependentemente da força muscular dohomem e do animal, e da força do vento e daságuas correntes.

O VAPOR NO SÉCULO XX

• No século XX, a máquina a vapor, comofornecedora de energia foi sendo substituídapor:– 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 debeneficiamento, o vapor é empregado em:– Indústria de bebidas e conexos: nas lavadoras de

garrafas, tanques de xarope pasteurizadoras.– Indústrias madeireiras: no cozimento de toras,

secagem de tábuas ou lâminas em estufas, emprensas para compensados.

– Indústria de papel e celulose: no cozimento demadeira nos digestores, na secagem com cilindrosrotativos, na secagem de cola, na fabricação depapelão corrugado.

– Curtumes: no aquecimento de tanques de água,secagem de couros, estufas, prensas, prensas avácuo.

– Indústrias de laticínios: na pasteurização, naesterilização de recipientes, na fabricação de cremede leite, no aquecimento de tanques de água, naprodução de queijos, iogurtes e requeijões(fermentação).

– Frigoríficos: nas estufas para cozimento, nosdigestores, nas prensas para extração de óleo.

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– Indústria de doces em geral: no aquecimento dotanque de glicose, no cozimento de massa empanelas sob pressão, em mesas para o preparo demassa, em estufas.

– Indústria de vulcanização e recauchutagem: navulcanização, nas prensas.

– Indústrias químicas: nas autoclaves, nos tanques dearmazenamento, nos reatores, nos vasos depressão, nos trocadores de calor.

– Indústria têxtil: utiliza vapor no aquecimento degrandes quantidades de água para alvejar e tingirtecidos, bem como para realizar a secagem emestufas.

– Indústria de petróleo e seus derivados: nosrefervedores, nos trocadores de calor, nas torres defracionamento e destilação, nos fornos, nos vasosde pressão, no reatores e turbinas.

– Indústria metalúrgica: nos banhos químicos, nasecagem e pintura.

CLASSIFICAÇÃO DAS CALDEIRAS

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.

NR-13

• Categoria A: caldeira cuja pressão de operação é superior a 1960 kPa (19, 98kgf/cm2);

• Categoria C: caldeiras com pressão de operação igual ou inferior a 588 kPa (5,99kgf/cm2) e volume interno igual ou inferior a 100 litros;

• Categoria B: caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores.

TIPOS DE CALDEIRASTIPOS DE CALDEIRASEXISTEM DIVERSAS FORMAS DE CLASSIFICAÇÃO DAS CALDEIRAS:

QUANTO À LOCALIZAÇÃO ÁGUA-GASESA) FLAMOTUBULARES

VERTICAISHORIZONTAISFORNALHAS CORRUGADASFORNALHAS LISASTRASEIRA SECATRASEIRA MOLHADA

* TODOS OS TIPOS COM 1, 2 OU 3 PASSES

B) AQUOTUBULARES

TUBOS CURVOSTUBOS RETOS

PERFIL APERFIL DPERFIL O

C) MISTAS

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CALDEIRA FLAMOTUBULARCALDEIRA FLAMOTUBULAR

• Caldeiras flamotubulares ou fogotubulares sãoaquelas em que os gases provenientes dacombustão (gases quentes) circulam no interiordos tubos e a água a ser aquecida ouvaporizada circula pelo lado de fora.

• Os tubos podem estar dispostos na vertical ouna horizontal.

Um fabricante de caldeiras Bastante conhecido a AALBORG, comprouA antiga ATA COMBUSTÃOTÉCNICA S/A

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CALDEIRA FLAMOTUBULAR CALDEIRA FLAMOTUBULAR VERTICAL À GASVERTICAL À GAS

FORNALHA LISA E CORRUGADAFORNALHA LISA E CORRUGADA

FORNALHA CORRUGADA

FORNALHA LISA

CALDEIRA FLAMOTUBULAR HORIZONTAL DE TRES PASSAGENS TRASEIRA CALDEIRA FLAMOTUBULAR HORIZONTAL DE TRES PASSAGENS TRASEIRA MOLHADA(H3NMOLHADA(H3N--WET BACK)WET BACK)

TUBOS DE ÁGUA

TUBOS ESPIRALADOS

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CALDEIRA AQUOTUBULARCALDEIRA AQUOTUBULAR

• os tubos que, nas caldeiras flamotubulares,conduziam gases aquecidos, passaram aconduzir a água, o que aumentou muito asuperfície de aquecimento, aumentandobastante a capacidade de produção de vapor.

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TUBULÃO PARA CALDEIRATUBULÃO PARA CALDEIRA TUBULÃO PARA CALDEIRATUBULÃO PARA CALDEIRA

FLAMOTUBULARES X AQUATUBULARESFLAMOTUBULARES X AQUATUBULARESREALIZANDO-SE UMA COMPARAÇÃO ENTRE AS CARACTERÍSTICAS DOS DOIS TIPOSPRINCIPAIS DE CALDEIRAS, ENCONTRAMOS VANTAGENS E DESVANTAGENS DE UMAE OUTRA. NÃO SE TRATA DE DEFINIR QUAL DELAS É A MELHOR E SIM A MAISAPROPRIADA PARA O SERVIÇO A QUE SE PROPÕE, VERIFICANDO-SE OS DIVERSOSASPECTOS ENVOLVIDOS: ECONÔMICOS, PRÁTICOS, OPERACIONAIS, ETC.

FLAMOTUBULARESFLAMOTUBULARES AQUATUBULARESAQUATUBULARESÁGUA DEALIMENTAÇÃONÃO NECESSITAM DE ÁGUA

COM TRATAMENTORIGOROSO(MENOR CUSTO)

NECESSITAM DE ÁGUA COMTRATAMENTO RIGOROSO(MAIOR CUSTO)

MAIS FÁCIL(MENOS PESSOALENVOLVIDO)

OPERAÇÃO

MAIS DIFÍCIL(MAIS PESSOALENVOLVIDO)

MANUTENÇÃO

MAIS SIMPLES E COMPACTAS,FÁCIL MANUTENÇÃO COMOREMOÇÃO DE FULIGEM ETROCADE TUBOS

MAIS COMPLEXAS E MAIORESCOM MANUTENÇÃO MAISDIFÍCIL E DIFICULDADE DESUBSTITUIÇÃO DE TUBOS

FLAMOTUBULARES X AQUATUBULARESFLAMOTUBULARES X AQUATUBULARESINSTALAÇÃO E INSPEÇÃO

FACILIDADE DE INSTALAÇÃOE INSPEÇÃO(MAIS COMPACTAS)

DIFICULDADE DE INSTALAÇÃOE INSPEÇÃO(MENOS COMPACTAS)

MENORES SUPERFÍCIES DE AQUECI-MENTO, LIMITADAS A PRODUÇÕESDE VAPOR DE ATÉ 40.000kg/h(40 ton/h)

CAPACIDADE DE PRODUÇÃO DE VAPOR

MAIORES SUPERFÍCIES DE AQUECI-MENTO, PRODUÇÕES DE VAPOR DE ATÉ 4.000.000kg/h(4.000 ton/h)

PRESSÃO DE TRABALHO

LIMITE DE CAPACIDADE E PRESSÃONÃO TRABALHAM COM PRESSÕESMAIORES DO QUE 20 kgf/cm2(300lbs/pol2)

TRABALHAM COM ALTAS PRESSÕESDE SERVIÇO, CHEGANDO A 225 kgf/cm2

(3200lbs/pol2)QUE É A CHAMADA PRESSÃO CRÍTICA ONDE NÃO OCORRE A VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA

EM PRINCÍPIO PODERIA SE DIZER QUE A CALDEIRA AQUATUBULAR É MELHOR 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/cm2(150 lbs/pol2)

CALDEIRA MISTACALDEIRA MISTA

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• A caldeira elétrica é um equipamento quetransforma energia elétrica em energiatérmica, transmitindo-a para um fluidoapropriado (geralmente água) etransformando-o em vapor.

CALDEIRAS ELÉTRICAS DE RESISTÊNCIASCALDEIRAS ELÉTRICAS DE RESISTÊNCIAS

HÁ MAIS DE SETENTA ANOS FORAM INTRODUZIDAS ASCALDEIRAS ELÉTRICAS E OS GERADORES DE ÁGUA QUENTE.PORÉM SOMENTE A PARTIR DOS ANOS 70, QUANDO OSPREÇOS DO PETRÓLEO E GÁS SUBIRAM VERTIGINOSAMENTEE O INÍCIO DA CAMPANHA DE CONTROLE DO MEIO AMBIENTE,É QUE ELAS SE TORNARAM ATRAENTES ECONOMICAMENTENO MEIO INDUSTRIAL.

NESTAS CALDEIRAS A CORRENTE ELÉTRICA PASSA ATRAVÉS DE VÁRIAS RESISTÊNCIAS IMERSAS NA ÁGUA E POR EFEITOJOULEAQUECEM A ÁGUA ATÉ A SUA VAPORIZAÇÃO DENTRO DE UM VASO DE PRESSÃO

Caldeiras NuclearesCentral nuclear de Valencia na Espanha

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Chamam-se Nucleares por que utilizam a fissão nuclear, isto é, os átomos são quebrados numa máquima chamada reator, emitindo uma grande quantidade de calor. Esse calor é usado para aquecer a água. Além do calor, produzem um produto chamado Rejeito Nuclear, material que contém altíssimas quantidades de radioatividade, 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.

1 A Energia Elétrica é produzida por um Gerador.

2 O Gerador possui um eixo que é movido por uma Turbina.

3A Turbina é movida por um Jato de Vapor sob forte pressão. Depois do uso, o vapor é jogado fora na atmosfera.

4 O Vapor é produzido por um Caldeira.

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

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

O reator é a 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 turbina-gerador elétrico. Assim, este sistema nuclear gerador de vapor equivale às caldeiras de carvão, a óleo combustível ou a gás das usinas termoelétricas convencionais