Tipos de Caldeiras e sua Finalidade

SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL[pic 1]

CURSO BÁSICO DE MECÂNICA DE MANUNTENÇÃO DE MÁQUINAS INDUSTRIAIS

EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS:

CALDEIRA

        

LORENA LOPES DOS SANTOS

TAISE LORENA FREITAS BARRETO

Alagoinhas - BA

Maio, 2016

1 HISTÓRIA DA EVOLUÇÃO DAS CALDEIRAS

Embora existam referências a diversos equipamentos produtores de vapor para obtenção de força motriz, as indústrias começaram a generalizar uso das caldeiras, que ao longo dos anos foram aperfeiçoando para ter um melhor aproveitamento da energia fornecida pelo combustível.

A primeira evolução ocorreu na caldeira tipo cornualha, em que o fogo acontece na parte interna de um tubo que atravessa o cilindro de água. Ainda caldeiras com grande volume de água e de rendimento consideradamente baixo. Nos fins do século XVIII e início do século XIX, faz se aperfeiçoamento que elevam gradativamente às caldeiras de tubos de fogo, aparecendo tubos de retorno para os fumos, para ampliar a superfície de troca de calor. A etapa seguinte constituiu o aparecimento das caldeiras de tubo de água, nesse caso para a utilização do vapor na movimentação de turbinas, é necessário que este esteja totalmente seco, ou seja, não tenha qualquer água no estado líquido.

2 TIPOS MAIS COMUNS DE CALDEIRAS

As caldeiras podem ser classificadas quanto a pressão de serviço de acordo a NR-13 em três categorias:  

1. Caldeiras da categoria “A” são aquelas cuja pressão de operação é igual ou superior a 1960 kPa.
2. Caldeiras categoria “C” são aquelas em que a pressão de operação é igual ou inferior a 588 kPa e o volume é igual ou inferior a 100 litros.
3. Caldeiras da categoria “B” são todas aquelas que não condizem nas categorias anteriores.

Já as caldeiras que realizam vapor pela queima de combustíveis são distribuídas em dois grandes grupos de acordo com o conteúdo nos tubos são elas: as flamotubulares e aquatubulares.

As caldeiras de tubos de fogo ou flamotubulares são aquelas em que os gases originados da combustão atravessam a caldeira na parte interna dos tubos que permanecem imersos na água a ser vaporizada, cedendo calor à mesma. As caldeiras flamotubulares são empregadas exclusivamente para pequenas capacidades e quando deseja apenas vapor saturado de baixa pressão. Este tipo de caldeira é apresenta construção mais simples, e pode ser classificada quanto à distribuição dos tubos, que podem ser tubos verticais ou horizontais.

Caldeiras aquatubulares são também conhecidas como caldeiras de tubos de água. Como o próprio nome informa nesse caso a circulação de água ocorre dentro dos tubos e os gases quentes pelo exterior deles, que por sua vez são aquecidos pelas chamas. São usadas para instalações de maior porte e na obtenção de vapor superaquecido, empregado em plantas termelétricas ou geração de energia elétrica em geral. Alguns de seus componentes são:

• A câmara de combustão que é o local que ocorre a queima do combustível que fornece calor à água.
• Os tubos que servem para circular vapor e água dentro da caldeira a fim de admitir a troca de calor.
• O tubulão é um tambor horizontal que além de acumular o vapor tem a função de acumular lama formada pela reação dos produtos químicos com a água da caldeira.
• O pré-aquecedor de ar é utilizado para aquecer o ar de alimentação das chamas.
• Os sopradores de fuligem são tubos com orifícios inseridos em diversos locais externo da caldeira para filtrar as fuligens nos tubos que ocorre durante a operação da caldeira devido o processo de combustão, que acaba dificultando a transferência de calor.
• A chaminé é a membro que conduz os gases de combustão à atmosfera, deve-se ter uma altura suficiente para que não venham a ser danosos ao meio ambiente.
• As válvulas de segurança são instaladas no tubulão para oferecer saída ao vapor na ocorrência deste atingir uma pressão superior admitido pelas condições de segurança operacional.

3 FUNCIONAMENTO

        Caldeira é um recipiente metálico cuja função é a produção de vapor através do aquecimento da água. No geral, elas produzem vapor pra alimentar máquinas terminas, para cozimento, esterilização de matérias ou em atividades que exijam altas temperaturas em forma de vapor.

        Seu funcionamento se dá basicamente pela entrada de água e saída de vapor. Existem dois modelos mais comuns de caldeiras, o primeiro se da por conta da existência de água dentro de grandes tubos e a imersão de pequenos tubos com a presença de ar quente proveniente da queima de combustíveis, com o objetivo de aquecer a água e eliminar vapor. Em outro modelo e ainda mais comum, a água é passada por um conjunto de tubos, que estão imersos em outro grande tubo chamado de tubulão, onde haverá o grande aquecimento através da passagem de gases quentes, proveniente da queima de combustível, e consequentemente aquecimento dos pequenos tubos, levando o aquecimento continuo da água e a sua posterior transformação em vapor quente. Nesse caso, o objetivo é extrair todo calor possível, melhorando assim a sua eficiência.

        

4 MATERIAIS DE FABRICAÇÃO

        As caldeiras possuem muitos componentes que são fabricados por diversas matérias, porém no geral são fabricadas basicamente de aço carbono e aço inoxidável, conforme a ASME (. O American Society of Mechanical Engineers ) e NR 13. O aço carbono possui uma grande vantagem de suportar altas temperaturas sem ocorrer a deforma do material, já o aço inox tem a grande vantagem de quando em contato com qualquer material fluido, no caso a água geralmente usada nas caldeiras, ele possui a capacidade de não se oxidar com facilidade.

Em especifico sobre os componentes principais das caldeiras, como os tubulões, tubos e superaquecedos, os tubulões basicamente são fabricados em aço carbono de baixa liga e especificados conforme a pressão e temperatura de trabalho. Os tubos para caldeiras são geralmente feitos de materiais metálicos, principalmente o aço-liga, o aço-carbono e o aço inox. Eles suportam uma série de esforços de outros materiais, como os plásticos, por exemplo, não sendo capazes de aguentar as altas temperaturas. O superaquecedor é constituído de tubos lisos ou aletados de aço resistente a altas temperaturas, distribuídos em forma de serpentina, que aproveitam os gases de combustão para dar o devido aquecimento ao vapor saturado, transformando-o em vapor superaquecido.

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