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.

 

                                     

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;