1-UTFPR Caldeiras Serta 2013

Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Campus Curitiba UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

PR

Especialização em Engª de Seg. do Trabalho

PCRMEI- Caldeiras e Vasos de Pressão

Parte 1: Caldeiras

Prof. Roberto Serta

2013

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PR

Ementa

1- Definições 2- Tipos de caldeiras

3- Utilização

4- Componentes

5- Legislações e normas

6- Inspeção

7- Categorias

8- Procedimentos em situações de emergência em caldeiras

9- Dispositivos de segurança e caldeiras

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• Objetivo:

• Importância de vasos de pressão e Caldeiras

em Segurança em Industrias

VASOS SOB PRESSÃO E CALDEIRAS



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1- Definições

Caldeira é um trocador de calor que, trabalhando com

pressões superior a pressão atmosférica, produz

vapor, a partir da energia térmica gerada por uma

fonte de energia qualquer.

Conforme NR-13 item 13.1.1. Caldeiras a vapor são equipamentos

destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à

atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, excetuando-se os

aquecedores ou equipamentos similares utilizados em unidades de

processo.

PMTA/PMTP: pressão máxima de trabalho admissível/permitida




PR

Caldeira é uma “chaleira gigante”, para esquentar ou

para ferver água ou outro fluído.




PR

- Flamotubular ( gases quentes nos tubos)

- Aquatubular ( água na tubulação)

-Combustíveis(sólido,líquido,gasoso,energia

elétrica/nuclear)

-Circulação de água(natural/ forçada)

-Tiragem dos gases(natural/forçada)

-Operação( manual/automática)


2-Tipos de Caldeiras



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PRVASOS SOB PRESSÃO E CALDEIRAS

Caldera flamotubular



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Caldeira flamotubular



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Tipos de Caldeiras - Flamotubulares



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Tipos de Caldeiras - Aquatubulares




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Caldeira aquatubular

SUPERAQUECEDOR

TUBULAÇÃO

DE ÁGUA

FORNALHA

DISTRIBUIDOR

TUBULAÇÃO DE VAPOR

ECONOMIZADOR

GRELHA

PR

EA

QU

EC

ED

OR



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Tipos de Caldeiras - Mistas




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-industrias: produzir vapor saturado e vapor

superaquecido (fonte de calor)


3- Utilização



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- geração de energia elétrica ( vapor x turbina x energia elétrica)




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• Fornalha: principal equipamento para a queima do combustível. Entre as suas funções estão incluídas: a mistura ar-combustível, a atomização e vaporização do combustível e a conservação de uma queima contínua da mistura.

• Câmara de Combustão: às vezes se confundem com a fornalha, sendo que, em outras é completamente independente. É um volume que tem a função de manter a chama numa temperatura elevada com duração suficiente para que o combustível queime totalmente antes dos produtos alcançarem os feixes (dutos) de troca de calor.


4- Componentes



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• Caldeira de Vapor (Tambor de Vapor): constituída por um vaso fechado à pressão contendo água que será transformada em vapor.

• Superaquecedor: consiste de um ou mais feixes tubulares, destinados a aumentar a temperatura do vapor gerado na caldeira.

• Cinzeiro: local de deposição das cinzas e restos de combustível que caem da fornalha.




PR

• Economizador: utilizando o calor residual dos gases, aquece a água de alimentação. É normalmente instalado após os superaquecedores. Além de melhorar o rendimento da unidade, sua instalação minimiza o choque térmico entre a água de alimentação e a já existente no tambor.

• Aquecedor de Ar: aproveita o calor residual dos gases de combustão pré-aquecendo o ar utilizado na queima de combustível. Aquece o ar entre 120 e 300 ºC, dependendo do tipo de instalação e do tipo de combustível queimado.




PR

• Reaquecedor: tem função equivalente a

dos superaquecedores. A sua presença

torna-se necessária quando se deseja

elevar a temperatura do vapor proveniente

de estágios intermediários de uma turbina.

• Grelhas: utilizadas para amparar o material

dentro da fornalha, podendo ser fixas,

rotativas e inclinadas.




PR

• Condutos de Fumo: são canais que conduzem os gases da combustão até a chaminé.

• Chaminé: tem função de retirar os gases da instalação lançando-os na atmosfera (tiragem).

• Retentor de Fuligem: tem como função separar a fuligem, resultante da queima não estequiométrica do combustível, dos gases antes dos mesmos saírem pela chaminé.




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• Visor de Nível: é um tubo de vidro colocado no tambor de vapor, que tem por finalidade dar ao operador a noção exata da altura onde se encontra a água da caldeira.

• Controlador de Nível: são equipamentos que controlam o nível de água na caldeira. Podem ser constituídos de várias formas, sendo os mais usados os de eletrodos e o sistema de bóia.

• Alarme de Falta D’água: sinal sonoro e luminoso que dispara quando o nível de água na caldeira está muito baixo.




PR

• Fusível Térmico (tampão): consiste de um parafuso com um furo no centro, sendo este preenchido com uma liga de metal de baixo ponto de fusão. É instalado num ponto abaixo do qual a água não pode ficar. Se ocorrer o problema, a temperatura do material aumenta, provocando a fusão do metal de preenchimento e dando passagem para a água, que apagará o fogo da fornalha.

• Indicadores de Pressão (manômetros): são instrumentos utilizados para medir a pressão de líquidos, gases e vapores.




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• Injetor de Água: é um dispositivo destinado à alimentação de água, como alternativa em caso de falha nas bombas. Seu funcionamento é baseado no escoamento de vapor, proveniente da própria caldeira através de uma série de tubos, convertendo a energia do vapor em energia cinética criando uma depressão suficiente para succionar a água e pressurizá-la até o nível de operação da caldeira.

• Purificadores de Vapor: são dispositivos auxiliares que tem a finalidade de minimizar o arraste de umidade, sais e sólidos em suspensão.




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• Pressostatos: são dispositivos de segurança que comandam o regime de trabalho das caldeiras, de acordo com a pressão do vapor.

• Válvulas de Segurança: têm como função promover o escape do excesso do vapor caso a pressão de trabalho venha a ser ultrapassada e os outros dispositivos não atuem.

• Válvulas: têm como função interromper ou regular a passagem de um fluido.




PR

• De retenção: colocadas nas linhas de vapor e óleo para evitar o refluxo;

• De extração de fundo (dreno): permite a retirada de impurezas da água que se deposita no fundo do tambor de vapor;

• De descarga lenta: tem como função assegurar uma perfeita vedação no sistema;

• Solenóide: comandada eletricamente, abre ou fecha a passagem de um fluido;

• De alívio: para retirar o excesso de pressão no aquecedor de óleo das caldeiras;

• De escape de ar: controla a saída ou entrada de ar na caldeira, no início e no fim das operações;

• De serviço: tem seção correspondente a 10% da válvula principal. Tem como função garantir o acionamento de órgãos da caldeira (injetor, aquecimento de óleo, água, etc.);


Tipos de válvulas



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-LEI Nº 6.514 DE 22 DE DEZEMBRO DE 1977

SEÇÃO XII (Das caldeiras, fornos e recipiente

sob pressão)

Art. 187 e Art. 188

27 12/1994 – Portaria 23 (Novo texto da NR 13)

-NBR 12177 da ABNT (inspeções)


5- Legislação/Normas



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6- Inspeção

Fases da inspeção:

- Projeto

- Fabricação

- Operação

- Manutenção

- Compra/venda




PR

Categoria A – Pressão de Operação igual ou

superior a 1960KPa (19.98 Kgf/cm2)

Categoria C – Pressão de Operação igual o menor

a 580KPa (5.88 Kgf/cm2), V</= 100 litros

Categoria B – são todas as caldeiras que não se

enquadram nas categorias anteriores.


7- Categorias



PR

Periodicamente - Uma vez ao ano para todas a

categorias (A,B e C) ou a cada dois anos para

categoria A, desde que no final do primeiro

ano seja feito um teste de abertura de válvulas

de segurança por um engenheiro habilitado.




PR

Extraordinária - Quando houve qualquer anomalia

na caldeira,(ex.:incêndio, contra

pressão,superaquecimento, explosão ...), quando

for feita alterações ou reparos importantes,

depois de ter permanecido inativa por mais de 6

(seis) meses ou quando mudar de local.




PR

8-Procedimentos em situações de Emergência

em Caldeiras:

A - VAZAMENTO DE ÁGUA OU VAPOR

Causas:

•Sede das válvulas danificadas ou emperradas.

•Junta de tampa ou de flanges mal colocada.

•Tubo furado ou rachado.

•Superaquecimento seguido de resfriamento rápido, soltando os

tubos dos espelhos.




PR

Como evitar:

•Inspecionar periodicamente as válvulas e fazer manutenção.

•Jamais deixar faltar água na caldeira.

•Manter um tratamento de água adequado a caldeira.

Medir periodicamente a espessura dos tubos.

Como proceder:

•Se o vazamento for nos tubos ou espelhos, fazer procedimento de

parada da caldeira.

•Se for em válvulas, flange ou tampa, avaliar a intensidade e decidir

por uma parada imediata ou parada programada.




PR

B - RETROCESSO

Este fato ocorre quando a pressão interna na fornalha da caldeira é

maior que a pressão ambiente (Casa de Caldeira).

Causas:

•Vazamento do sistema de alimentação de óleo;

•Entupimento da chaminé;

•Temperatura inadequada do óleo (com queima parcial do óleo);

• Tentativa de reacender um maçarico usando uma parede

incandescente;

•Formação de coque incandescente dentro da fornalha;




PR

COMO EVITAR:

•Não se deve permitir o acúmulo de óleo na fornalha (as válvulas

devem estar vedando bem);

•Nunca tente reacender um maçarico através de paredes ou

formações de coques incandescentes;

• Seguir corretamente as indicações contidas no Manual da

Caldeira;

•Nunca abrir a boca da fornalha de forma brusca.




PR

Como proceder:

•Desligue imediatamente o queimador ou pare de

alimentar a caldeira;

•Interrompa o suprimento de combustível;

•Verifique se a caldeira sofreu algum dano, em caso

afirmativo chame o departamento de manutenção;

•Verifique se há acúmulo de óleo no interior da fornalha; em

caso afirmativo, limpe-a completamente;

•Procure determinar a causa da explosão;




PR

C - NÍVEL DE ÁGUA ABAIXO DO LIMITE MÍNIMO

CAUSAS:

•Defeito(s) no sistema de controle automático de nível;

•Válvula de retenção do sistema de alimentação de água está com

defeito;

•Falta água no reservatório (caixa de água ou tanque de

condensado);

•Descuido do Operador (Caldeiras manuais);

•Defeito elétrico e/ou mecânico na bomba de alimentação;

•Filtro da linha de sucção da bomba entupido;

•Aquecimento excessivo da água de alimentação, prejudicando o

funcionamento da bomba.




PR

COMO EVITAR:

•Drenar (purgar) o visor de nível e a garrafa que contém

os eletrodos (ou bóia) pelo menos uma vez por dia;

•Verificar constantemente o reservatório de água (caixa

d’água e/ou tanque de condensado);

•Maior atenção do operador (no caso de controle visual

em caldeiras manuais);

•Realização de manutenção preventiva e/ou corretiva do

sistema de alimentação de água;

•Quando você for realizar a descarga de fundo, jamais

deixe a água desaparecer do visor de nível;




PR

COMO PROCEDER:

• Caldeira a óleo

a. Coloque a chave do queimador na posição desligado;

b. Feche imediatamente a válvula de saída de vapor da caldeira

(evitando-se assim que o vapor saia e diminua ainda mais o nível de

água);


c. Se a água é ainda visível no nível de vidro (visor), acione o

controle manual da bomba fazendo com que se restabeleça o

nível normal; se a bomba não funcionar utilize a bomba de

reserva ou o injetor;

d. Se a água não é visível no nível de vidro (visor), não reponha

água, alivie a pressão usando a válvula de segurança; deixe a

caldeira esfriar, pois do contrário a água pode causar sérios danos à

caldeira (choque térmico, explosões);



PR

e. No caso anterior e após o resfriamento da caldeira, deve-se realizar

uma inspeção minuciosa a fim de que se possa identificar os danos

causados. O motivo que ocasionou a falta de água deverá ser

identificado e corrigido antes de voltar a completar o nível da água;


f. Verificar o sistema de instrumentação elétrica.



PR

COMO PROCEDER:

• Caldeira a lenha, carvão, ...

a. Interrompa imediatamente a alimentação do

combustível;

b. Feche imediatamente a válvula de saída de vapor da

caldeira (evitando-se assim que o vapor saia e diminua

ainda o nível de água);

c. Abra a porta da fornalha ou ante-fornalha e feche as

portas (entradas de ar) do cinzeiro;

d. Feche o registro (borboleta) existente na chaminé;

e. Não tente apagar o fogo da fornalha com água




PR

f. Se a água é ainda visível no nível de vidro (visor), acione o

controle manual da bomba fazendo com que se

restabeleça o nível normal: se a bomba não funcionar

utilize a bomba reserva ou o injetor;


g. Se a água não é visível no nível do vidro (visor), não reponha

água, alivie a pressão do vapor usando a válvula de segurança;

deixe a caldeira esfriar, pois do contrário a água pode causar sérios

danos à caldeira (choque térmico, explosões);

h. No caso anterior e após o resfriamento da caldeira, deve-se

realizar uma inspeção minuciosa a fim de que se possa

identificar os danos causados. O motivo que ocasionou a falta

d’água deverá ser identificado e corrigido antes de voltar a

completar o nível da água;



PR

D - NÍVEL DE ÁGUA ACIMA DO LIMITE MÁXIMO.


E - A PRESSÃO DO VAPOR SOBE MAS A VÁLVULA

DE SEGURANÇA NÃO ABRE . ( > P.M.T.A.)

F - A VÁLVULA DE SEGURANÇA ABRE MAS

A PRESSÃO DO VAPOR CONTINUA A SUBIR.

G - FALTA DE ENERGIA ELÉTRICA.

H - INCÊNDIOS DE ÓLEO.



PR

A. válvula de segurança com pressão de abertura ajustada em

valor igual ou Inferior a PMTA;

B. instrumento que indique a pressão do vapor acumulado;


9- Dispositivos de Segurança em caldeiras

C. sistema de drenagem rápida de água, em caldeiras de

recuperação de álcalis;

D. sistema de indicação para controle do nível de água ou outro

sistema que evite o superaquecimento por alimentação

deficiente.

E. injetor ou outro meio de alimentação de água, independente

do sistema principal, em caldeiras a combustível sólido;



PR

Bibliografia

• MTE- Ministério do Trabalho e Emprego,

http://www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/default

.asp

• FUNDACENTRO, http://www.fundacentro.gov.br/

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http://www.fundacentro.gov.br/

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