O que é uma caldeira? Para que serve? Suas características e tipos mais comuns.

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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.

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;

Exemplo prático conhecido por todos nós:

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)

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.

CALDEIRA AQUATUBULAR

Horizontal e Vertical;

Caldeira de parede água ou tubos de água

Utiliza-se em Termoelétrica;

VANTAGENS

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

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

Horizontal e Vertical;

Aquatubular e Flamotubular;

Indústrias;

Combustível Lenha;

CALDEIRA ELÉTRICA

Horizontal e Vetrical;

Resistores;

Eletrodos;

Média e baixa vazão e pressão; 

CALDEIRA LOCOMOTIVA

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”)

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”)

• 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”)

• Utilizados para medir a pressão interna da Caldeira (MANÔMETRO);
• RGI – Instrumento que indique a pressão do valor acumulado;

 Válvula Principal de 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”).

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

Permite ou interrompe o suprimento de água na Caldeira

 Válvula de Retenção

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

 Válvula de Descarga

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

PRESSOSTATOS

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

• 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;

Instalação incorreta:

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;