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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