O que é uma caldeira? Para que serve ? suas caracteristicas e tipos mais comuns.

 

As caldeiras produzem vapor d’agua para diferentes atividades: desde aquecimento de água domiciliar, em pequenos equipamentos, até vapor a temperaturas altíssimas, em grandes instalações industriais.

 

                                      exemplo correto instalação caldeiras
Existem vários tipos e modelos, desde equipamentos compactos, usados em restaurantes e hotéis, até grandes instalações, em siderúrgicas  e  outras indústrias de porte.
 
Além de variarem quanto a modelos e tamanhos, as caldeiras se diferenciam pelo tipo de energia que usam em seu funcionamento, por sua potência, pressão de trabalho, vazão de vapor, pela forma de circulação da água e dos gases em seu interior etc.
 
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.
 
Destinado a Produzir e Armazenar Pressão;
 
Fluido Vapor;
 
Diversos tipos e construções;
                                                              caldeiras007
 
Exemplo prático conhecido por todos nós:

 

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Na panela de pressão, não há consumo contínuo de água. A quantidade de água pré-estabelecida é toda aquecida e transformada em vapor, aumentando a pressão e temperatura no interior da panela, o que acelera a cocção dos alimentos. Em função da pressão interna, a temperatura de ebulição da água no interior da panela de pressão, é da ordem de 110º C.
Quanto à pressão de trabalho, por exemplo, a Norma Regulamentadora n.º 13 (NR 13), do Ministério do Trabalho, classifica as caldeiras em três categorias:
 
CATEGORIA “A”;

 

Pressão Operação igual ou maior a 19,98kgf/cm²;
 
CATEGORIA “C”;
Pressão Operação igual ou inferior a 5,99kgf/cm² e volume interno menor ou igual a 100 litros;
 
CATEGORIA “B”;
Todas as caldeiras que não se enquadram nas anteriores;
 
QUANTO À PRESSÃO (NR-13 subitem 13.4.1.2)

 

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DIFERENÇAS BÁSICAS ENTRE AS CALDEIRAS

 

A classificação mais usada para caldeiras industriais, entretanto, divide-se em elétricas, flamotubulares e aquatubulares.
Uma diferença básica distingue as caldeiras aqua e flamotubulares das caldeiras elétricas: o tipo de energia utilizado para gerar a energia térmica que transforma a água em vapor:
 
As caldeiras flamo e aquatubulares utilizam energia térmica proveniente da queima de combustíveis;
 
As elétricas, como o nome já diz, usam energia elétrica, proveniente da rede de transmissão (ou eventualmente de um gerador).
 
Essa diferença básica explica outras como, por exemplo:
 
Tanto as aqua como as flamotubulares tem um sistema para realizar a combustão, composto basicamente por uma fornalha (ou uma câmara de combustão), por queimadores, por alimentadores de combustível e de ar (para alimentar a mistura que é queimada) e por acessórios para a exaustão dos gases e limpeza da fuligem resultantes da queima; as elétricas, por sua vez, dispõem apenas de eletrodos ou resistências, que são ligados a uma fonte de energia elétrica ( a rede elétrica da empresa) e não geram resíduos.
Já a principal diferença entre as flamotubulares e as aquatubulares está na circulação da água que se transformará em vapor.
 
Nas aquatubulares a água circula por dentro de tubos (serpentina) e os gases quentes gerados pela combustão circulam por fora.
 
Nas flamotubulares os gases a altas temperaturas circulam por dentro dos tubos e a água circula por fora, já que os tubos estão inseridos em todo o reservatório onde fica o líquido (chamado de vaso de pressão).
Além dessas, as caldeiras podem apresentar diferenças no tipo de combustível usado na queima (sólido, líquido ou gás), potência, projeto etc.

 

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CALDEIRA AQUATUBULAR
                                                   CALDEIRA AQUATUBULAR
 
Horizontal e Vertical;
Caldeira de parede água ou tubos de água
Utiliza-se em Termoelétrica;
 
VANTAGENS

 

                                                                          CALDEIRA AQUATUBULAR 2
 
Médias e altas pressões (265kgf/cm²);
Elevada capacidade de produção (250 kg/m²);
Partida rápida devido ao volume água / câmara;
Pouco espaço em relação à capacidade;
 
DESVANTAGENS
 
Pessoal altamente qualificado;
Tratamento de água rigoroso e adequado;
Construção mais complexa;
Preço elevadíssimo;
 
CALDEIRA FLAMOTUBULAR

 

                                                                            CALDEIRA FLAMOTUBULAR
                             
Horizontal e Vertical;
Fogo dentro dos tubos;
Indústrias;
Hotéis;
Hospitais.
 
VANTAGENS

 

Fácil operação;
Construção fácil; totalmente pré-fabricada;
Não exige tratamento muito apurado de água;
Fácil limpeza da fuligem nos feixes;
Fácil substituição dos tubos;
Possuem grande volume de água.
 
DESVANTAGENS
 
Partida lenta devido ao volume de água;
Capacidade de produção limitada (até 60kg/m²);
Ocupam muito espaço quanto à área de aquecimento;
Circulação de água natural deficiente;
 
CALDEIRA MISTA
                                                              CALDEIRA MISTA
  
Horizontal e Vertical;
Aquatubular e Flamotubular;
Indústrias;
Combustível Lenha;
 
CALDEIRA ELÉTRICA

 

                                                      CALDEIRA ELÉTRICA
 
Horizontal e Vetrical;
Resistores;
Eletrodos;
Média e baixa vazão e pressão;
 
CALDEIRA LOCOMOTIVA

 

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Horizontal e Vertical;
Gera vapor para movimentação própria;
Proporcionam acionamento mecânico onde não provém de energia elétrica;
Pressão até 21kgf/cm² e superaquecido;
 
ACESSÓRIOS E INSTRUMENTOS DE CONTROLE E SEGURANÇA
 
Dispositivos de alimentação
  • Injetam água na caldeira;
  • Devem vencer a perda de carga total no sistema (Tubulação, válvulas, etc.);
  • Normalmente divididos em 03 aparelhos;
 
  • Bombas Centrífugas;
  • Bombas Alternativas;
  • Injetores
 
  • Visor de Nível (13.3.1 alínea “d”)
                                                                                                     VISOR DE NÍVEL
Permite controlar Visualmente o nível da água no interior da caldeira;
  • RGI – ausência de dispositivo operacional de controle de nível de água da caldeira;
  • Recomenda-se que o visor seja drenado a cada início de turno;
Controlador de Nível (13.4.1.3 alínea “e”)
                                                                                                       CONTROLADOR DE NÍVEL
  • Controlam o nível da água (Eletrodos ou sistemas de bóia);
  • RGI – sistema automático de controle de nível de água com intertravamento que evite o superaquecimento por alimentação deficiente;
  • Recomenda-se que a garrafa seja drenada (Lama na garrafa e água turva no visor)
 Indicadores de Pressão (13.4.1.3 alínea “b”)
                                              unnamed
  • Utilizados para medir a pressão interna da Caldeira (MANÔMETRO);
  • RGI – Instrumento que indique a pressão do valor acumulado;
 Válvula Principal de Saída de Vapor
                                                                                                           VÁLVULA SAÍDA DE VAPOR
  • Permite a vazão de todo vapor produzido pela caldeira;
  • Geralmente são utilizados válvulas globo;
  • Válvulas gavetas são menos usadas quando não se tem rigoroso controle de vazão.
 
Válvulas de Segurança (13.3.1 alínea “a”; 13.4.1.3 alínea “a”).
                                                                                                                 VÁLVULA DE SEGURANÇA
Evitar elevação da pressão acima do limite especificado no projeto
  • RGI – Falta de PSV com pressão de ajuste em valor igual ou inferior à PMTA;
  • RGI – Dispositivo de contra bloqueio inadvertido a montante da PSV, conforme NR-13 subitem 13.3.1 alínea “c”;
Quando aberta, atender aos 03 itens básicos:
  • Abrir totalmente a uma determinada Pressão;
  • Permanecer aberta enquanto a pressão retorna ao valor normal de operação;
  • Fechar Instantaneamente após o abaixamento da pressão às condições normais de operação;
  • As PSV’s devem ter saída para fora da área / casa das caldeiras;
  • Devem ser testadas diariamente puxando as alavancas com toda pressão de trabalho da caldeira;
 Válvula de Alimentação
                                                                                            VÁLVULA DE ALIMENTAÇÃO
Permite ou interrompe o suprimento de água na Caldeira

 

 Válvula de Retenção

 

                                                                                             VÁLVULA DE ALIMENTAÇÃO
Evita o retorno de água sob pressão do interior da caldeira;

 

 Válvula de Descarga

 

                                             VÁLVULA DESCARGA
  • Descarga rápida;
  • Permite a purga da caldeira ocasionando a desconcentração do equipamento;
 
PRESSOSTATOS

 

                                                                                                           PRESSOSTATO

 

Pressostato de Modulação;

 

Modifica a vazão do combustível e do ar secundário, alternando chama alta e baixa do sistema queimador;
 
Pressostato de Máxima;

 

Faz parte do sistema de segurança da caldeira; Desliga automaticamente o sistema quando atinge a pressão máxima de trabalho;

 

 Detector de Chamas
                                                            DETECTOR DE CHAMAS
  • Detectar a luminosidade da chama emitindo um pulso elétrico;
  • Protegem falhas acidentais de chama ou falha de ignição;
 
RISCO GRAVE E IMINENTE (RGI) ITEM 3.1 DA NR-13
  • Alínea “a” – Válvula de Segurança;
  • Alínea “b” – atraso na inspeção de segurança;
  • Alínea “c” – Bloqueio inadvertido;
  • Alínea “d” – falta de controle de nível;
  • Alínea “e” – operação de equipamento deteriorado (INAPTO);
  • Alínea “f” – trabalhador sem qualificação na operação de caldeiras.
  •  
4.1.3 – Caldeiras devem ser dotadas dos itens:
 
  • Alínea “a” – Válvula de Segurança
  • Alínea “b” – instrumento de controle;
  • Alínea “c” – Injetor (combustíveis sólidos);
  • Alínea “e” – controle de nível com intertravamento evitando o superaquecimento;
  •  
 4.1.5 – Placa de identificação e CAT

 

4.1.6 – Documentação
  • Alínea “a” – Prontuário;
  • Alínea “b” – Registro de Segurança;
  • Alínea “c” – Projeto de Instalação;
  • Alínea “d” – PAR;
  • Alínea “e” – Relatório de Inspeção (RI);
  • Alínea “f” – Certificados de Calibração (PSV/PI)
 
4.3.1 – Manual de operação
 
  • Procedimentos de parada e partida;
  • Procedimentos e parâmetros operacionais de rotina
  • Procedimentos de EMERGÊNCIA;
  • Procedimentos gerais de segurança, saúde e Meio ambiente;
  •  
 4.2.3 e 13.4.2.4 – Instalação de Caldeiras
 
  • 02 saídas amplas e distintAcesso fácil e seguro (Manutenção, guarda corpos);
  • Ventilação permanente e que não se bloqueie;
  • Iluminação de emergência caso opere a noite;
                           exemplo correto instalação caldeiras
 
Instalação incorreta:

 

                             exemplo incorreto
 
4.4 – Inspeção de Segurança
 
Teste Hidrostático de fabricação;
Caso não possua comprovação do TH.
Realizar na Inspeção Inicial;
Equipamentos em Operação (realizar na próxima Inspeção de segurança);

 

ITENS IMPORTANTES NR-13

 

13.4.4.12 – Imediatamente após a Inspeção, deverá ser anotado no Registro de Segurança a sua condição e, em até 60 dias, a Emissão do Relatório de Inspeção;
13.4.4.13 – O Empregador deve informa o Sindicato da categoria, num prazo de 30 dias após o término da inspeção a condição operacional da Caldeira;
13.4.4.13 – Recebido formalmente o RI, o empregador deve encaminhar ao Sindicato, no prazo máximo de 10 dias após elaboração, a cópia do RI;