Caldeira

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Caldeira

Caldeira é um recipiente cuja função é, entre muitas, a produção de vapor através do aquecimento da água. As caldeiras produzem vapor para alimentar máquinas térmicas, autoclaves para esterilização de materiais diversos, cozimento de alimentos e de outros produtos orgânicos, calefação ambiental e outras aplicações do calor utilizando-se o vapor.

Histórico[editar | editar código-fonte]

Conforme Bazzo (1995), nas indústrias do início do século XVIII muitos eram os inconvenientes gerados pela combustão local de carvão para geração de calor. As primeiras máquinas destinadas a geração de vapor surgiram para sanar este problema, uma vez que a energia era captada em uma unidade central e distribuída para os diversos setores da empresa, através do vapor.

Formas construtivas[editar | editar código-fonte]

Caldeiras flamotubulares[editar | editar código-fonte]

As caldeiras flamotubulares geram de  100 à 30.000 Kg/h com  pressão até 30 Kgf/cm². Nas caldeiras flamotubulares os gases quentes provenientes da queima do combustível, passam por tubos imersos em água. Os tubos aquecem a água, formando vapor. Esse tipo de caldeira tem a construção mais simplificada, quanto a distribuição de tubos, podendo ser classificadas em verticais e horizontais.

Caldeiras horizontais[editar | editar código-fonte]

Esse tipo de caldeira abrange várias modalidades, desde as caldeiras cornuália e lancashire, de grande volume de água, até as modernas unidades compactas. As principais caldeiras horizontais apresentam tubulações internas, por onde passam os gases quentes. Podem ter de 1 a 4 tubos de fornalha. As de 3 e 4 são usadas na marinha.

Caldeira cornuália[editar | editar código-fonte]

Fundamentalmente consiste de 2 cilindros horizontais unidos por placas planas. Seu funcionamento é bastante simples, apresentando porém, baixo rendimento. Para uma superfície de aquecimento de 100 m² já apresenta grandes dimensões, o que provoca limitação quanto a pressão; via de regra, a pressão não deve ir além de 10kg/cm².

Caldeira Lancashire[editar | editar código-fonte]

É constituída por duas (às vezes 3 ou 4) tubulações internas, alcançando superfície de aquecimento de 120 a 140 metros quadrados. Atingem até 18 kg de vapor por metro quadrado de superfície de aquecimento. Este tipo de caldeira está sendo substituída gradativamente por outros tipos.

Caldeiras multitubulares de fornalha interna[editar | editar código-fonte]

Como o próprio nome indica, possui vários tubos de fumaça. Podem ser de três tipos:

  • Tubos de fogo diretos
Consiste na passagem de fogo dentro do cano e a água por fora
Os gases percorrem o corpo da caldeira uma única vez.
  • Tubos de fogo de retorno
Os gases provenientes da combustão na tubulação da fornalha circulam pelos tubos de retorno.
  • Tubos de fogo diretos e de retorno
Os gases quentes circulam pelos tubos diretos e voltam pelos de retorno.

Caldeiras a vapor[editar | editar código-fonte]

A água passa por um recipiente (caldeira) que é esquentado, transformando-se em vapor. Foi projetada em 1708(sec XVIII), por José Amilton de Almeida Neto

Caldeiras multitubulares de fornalha externa[editar | editar código-fonte]

Em algumas caldeiras deste tipo a fornalha é constituída pela própria alvenaria, situada abaixo do corpo cilíndrico. Os gases quentes provindos da combustão entram inicialmente em contato com a base inferior do cilindro, retornando pelos tubos de fogo.

Caldeiras escocesas[editar | editar código-fonte]

Esse tipo de caldeira foi concebido para uso marítimo, por ser bastante compacta. São concepções que utilizam tubulação e tubos de menor diâmetro. Os gases quentes, oriundos da combustão verificada na fornalha interna, podem circular em 2,3 e até 4 passes.

Todos os equipamentos indispensáveis ao seu funcionamento são incorporados a uma única peça, constituindo-se, assim, num todo transportável e pronto para operar de imediato.

Essas caldeiras operam exclusivamente com óleo ou gás, e a circulação dos gases é feita por ventiladores. Conseguem rendimentos de até 83%.

Caldeiras locomotivas e locomóveis[editar | editar código-fonte]

Como o sugere o nome, caldeiras locomotivas geram vapor para movimentar a própria máquina e o restante das composições, praticamente fora de uso atualmente.

A caldeira locomóvel é tipo multitubular, apresentando uma dupla parede metálica, por onde circula a água do próprio corpo. São de largo emprego pela facilidade de transferência de local e por proporcionarem acionamento mecânico em lugares desprovidos de energia elétrica. São construídas para pressão de até 21kg/cm2 e vapor superaquecido.

Vantagens das caldeiras a vapor[editar | editar código-fonte]

  • Pelo grande volume de água que encerram, atendem também as cargas flutuantes, ou seja, aos aumentos instantâneos na demanda de vapor.
  • Construção fácil, de custo relativamente baixo.
  • São bastante robustas.
  • Exigem tratamento de água menos apurado.
  • Exigem pouca alvenaria.
  • Pressão elevada.

Desvantagens das caldeiras a vapor[editar | editar código-fonte]

  • Pressão manométrica limitada em até 2,2 MPa (aproximadamente 22 atmosferas), o que se deve ao fato de que a espessura necessária às chapas dos vasos de pressão cilíndricos aumenta com a segunda potência do diâmetro interno, tornando mais vantajoso distribuir a água em diversos vasos menores, como os tubos das caldeiras de tubos de água. Em ciclo a vapor para geração de energia elétrica, esta limitação de pressão faz com que a eficiência do ciclo seja fisicamente mais limitada, não sendo vantojoso o emprego deste tipo de equipamento em instalações de médio (em torno de 10 MW) ou maior porte.

Caldeiras aquatubulares[editar | editar código-fonte]

As caldeiras aquatubulares são classificadas pela vaporização da água que circula dentro dos tubos.

No processo de produção de vapor das caldeiras aquatubulares, a água presente no interior dos tubos absorve calor da combustão dos gases que circulam do lado externo aos tubos dentro da caldeira.

Esta configuração de caldeira a vapor é muito utilizada em modernos projetos de usinas termoelétricas, devido à maior produção de vapor e maior pressão de trabalho, resultando em maior rendimento na geração de energia, além de oferecer um melhor controle operacional e alimentação de combustível.

Regulamentação[editar | editar código-fonte]

  • NORMA REGULAMENTADORA NR - 13
No Brasil, após a publicação da NR-13 (Norma Regulamentadora do Ministério do Trabalho e Emprego), estabeleceram-se critérios mais rigorosos para o projeto, inspeção, manutenção e operação de caldeiras, tendo como objetivo principal a diminuição de acidentes envolvendo estes equipamentos.
  • ASME
Internacionalmente a norma aceita é código ASME. Através da secção I - Power Boilers, orienta de forma rígida e segura a construção das caldeiras. Normalmente os fabricantes brasileiros fabricam de acordo com a ASME, porém poucos no Brasil podem estampar o equipamento com o selo "S", já que para tal necessita-se de um maior controle de qualidade e inúmeras inspeções tanto na fase de projeto quanto na execução, através de uma instituição certificadora.

Ver também[editar | editar código-fonte]