Slide sobre Caldeiras

CALDEIRASCALDEIRASMÁQUINAS TÉRMICASMÁQUINAS TÉRMICAS

Curso: Técnico em Mecânica Instrutora: Luiza Siqueira Nunes

SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

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O que é uma Caldeira?

GERADOR DE VAPOR

Máquina ou dispositivo de engenharia onde a energia química, através da queima de um combustível, transforma-se em energia térmica.

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Vapor de água

Amplamente utilizado na indústria, tanto para aquecimento, quanto para acionamento mecânico, e geração de energia.

Preferido dentre outras substâncias em função de seu alto calor específico aliado a ampla disponibilidade da água no meio industrial.

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Relação Pressão X Temperatura

1 atm = 101 325 Pa = 1,01325 bar = 760 Torr ≈ 14,696 psi

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Aplicação na IndústriaTêxtil: tinturariaAlimentos: Processo de industrialização.Bebidas : lavação de garrafas; tanques de xaropes, pasteurizadores.Papel: Obtenção da celulose, fabricação e secagem do papel.Indústria Madeireira: cozimento de toras; secagem em estufas.Indústria de vulcanização e recauchutagem: estufas para secagem de pneus, vulcanização, prensas.Metalúrgica.Hospitais e hotéis: na lavanderia para esterilização de roupas, na cozinha.

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Combustíveis

Sólido: Madeira, cascas de árvores, carvão, bagaço de cana, etc.

Líquido: Óleo combustível (óleo grosso), óleo diesel, álcool, etc.

Gasoso: Gás Natural.

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CombustíveisPoder calorífico

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Queimador de óleo combustível

Bomba para pressurizar o combustível e um bico injetor para pulverizá-lo em altas pressão na câmara de combustão. 

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Queimador de gásOcorre sem as etapas de nebulização e destilação das gotículas de combustível.

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Queimador de carvãoÉ comum a utilização de carvão em caldeiras de forma pulverizada.

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Queimador de grelhaDispositivos tipo grade, podendo ser fixas ou móveis, onde são queimados os seguintes combustíveis: Madeira em cavacos, em lenha ou tipo serragemCasca de ArrozBagaço de Cana

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CALDEIRAS AQUATUBOLARESA água circula por dentro de diversos tubos, posicionados lado a lado, formando uma parede do tipo feixe tubular. Os tubos são aquecidos pelo calor da fornalha, transformando a água dentro do tubo em vapor.

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CALDEIRAS FLAMOTUBOLARESOs gases de combustão circulam por dentro dos tubos, um ou mais passe de gases de combustão.

Uso limitado às instalações de pequeno porte, com pressões inferiores a 15 bar.  

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CALDEIRAS ELÉTRICASResistências Tubulares de Imersão ligados a energia elétrica para aquecimento da água no interior das caldeiras.  As resistências de imersão são fabricadas em tubos geralmente de cobre.

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CARGA TÉRMICA VOLUMÉTRICAPotência = J/s = WVolume = m3 = 1000 litros

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SEGURANÇA em CALDEIRASControle do nível de água automático ou manual (visor de nível).

Controle de pressão de trabalho pressostatos e manômetros.

Válvulas de segurança evitando aumento excessivo da pressão.

Sopradores de fuligem evitar que ocorra depósito de cinzas nas paredes externas dos tubos, reduzindo a troca de calor.

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Norma Regulamentadora 13

Por trabalhar com altas pressões de vapor, as caldeiras estão enquadradas na NR13, onde esta define parâmetros legais e técnicos para garantir a segurança das mesmas.

Pressão Máxima de Trabalho Permitida – PMTP

Pressão Máxima de Trabalho Admissível – PMTA

compatível com o código de projeto, a resistência dos materiais utilizados, as dimensões do equipamento e seus parâmetros operacionais.

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Ciclo Rankine

Processo fechado de operação de vapor das máquinas térmicas. Ex.: usinas de geração elétrica a combustão de combustíveis fóssil como o carvão, gás natural, e gasolina.

Ciclo termodinâmico reversível que converte CALOR TRABALHO.

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Ciclo Rankine1. O fluido é bombeado para uma

pressão alta utilizando-se uma bomba.

2. O fluido pressurizado é aquecido a pressão constante até se tornar vapor.

3. O vapor superaquecido expande através de uma turbina para gerar trabalho. Com esta expansão, tanto a pressão quanto a temperatura se reduzem.

4. O vapor então entra num condensador, onde ele é resfriado até a condição de líquido saturado.

Este líquido então retorna à bomba e o ciclo se repete.

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MOTORES A VAPOR

Vapor na Caldeira conduzido para realizar trabalho mover algum tipo de motor para que este, converta

CALOR E PRESSÃO ENERGIA MECÂNICA (movimento)

podendo movimentar máquinas ou geradores elétricos. Os mais utilizados são:

Turbinas Vapor e Motor tipo Pistão.

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TURBINA A VAPOR energia do vapor energia cinética.

O elemento básico é o rotor, que conta com paletas, hélices ou lâminas o fluido em movimento produz uma força tangencial que impulsiona o rotor, fazendo-o girar.

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MOTOR A VAPOR PISTÃO Movimentaram as primeiras locomotivas, barcos a vapor e fábricas, foram a base da Revolução Industrial.