Agua de Caldeira 1

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  • 7/25/2019 Agua de Caldeira 1

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    GERADORES DE VAPOR

    1. INTRODUO

    Equipamento destinado produo de vapor.

    vapor gerado pode ser utilizado para diversos fins:

    aquecimento, processos industriais, como fluido de trabalho em

    mquinas motoras.

    Para gerar vapor necessrio calor. As fontes mais utilizadas

    so: energia liberada pela combusto, energia eltrica,

    aproveitamento de calor residual de um outro processo.1

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    COMPONENTES DE UM GERADOR DE VAPOR

    fornalha;

    caldeira;

    superaquecedor;

    economizador;

    aquecedor de ar;

    sistema de tiragem.

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    3FORNALHA DE UMA CALDEIRA

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    CALDEIRA

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    5SUPERAQUECEDOR

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    6ECONOMIZADOR

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    FOTOGRAFIA DE UMA

    CALDEIRA EXIBINDO UMAQUECEDOR DE AR.

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    CALDEIRAS

    Superfcie de troca de calor entre os gases de

    combusto e o fluido de trabalho a servaporizado - geralmente gua.

    O vapor produzido saturado.

    A classificao bsica: "aquatubulares" e "flamotubulares".

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    Caldeiras Flamotubulares - ou "Caldeiras de tubo de fogo".

    Vantagens:

    atendem bem a demanda variveis de vapor, so de fcilconstruo, no requerem tratamento apurado de gua, requerempouca ou nenhuma alvenaria;

    Desvantagens:

    partida lenta devido a grande massa de gua, ocupam muitoespao para uma dada superfcie de aquecimento, possuem

    circulao de gua deficiente (conveco natural ou induzida), etrabalham com presses moderadas - at 15 atm

    Aplicaes:onde o vapor requerido saturado e a presses "baixas". So as

    mais baratas.

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    Caldeiras Aquatubulares

    Neste tipo de caldeira existem paredes que encerramcompletamente o conjunto. A gua circula pelos tubos, onde se

    aquece e vaporiza. A circulao de gua se d por conveconatural ou forada.

    Vantagens:suportam altas presses (centenas de atm), grande rea

    de troca de calor/volume, partida proporcionalmente mais rpida,capacidade de gerao alta (em Kgf/h), boa circulao de gua.

    Desvantagens: requerem tratamento de gua apurado, exigemsempre paredes de alvenaria especial (refratria), so sensveis ademandas variveis de vapor, exigem controle automtico de fogo.

    Aplicaes:quando se necessita de grandes quantidades de vapora alta presso, quando se necessita de vapor superaquecido. Tem

    projeto, construo e manuteno mais caros.

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    As caldeiras podem ser divididas em 04 classes de acordo com apresso de trabalho, segundo a American Boiler Manufacture andAffiliated Industries Association:

    CLASSIFICAO FAIXA DE PRESSO

    (psi)

    FAIXA DE PRESSO

    (kgf/cm2)

    Baixa presso 100400 728

    Mdia presso

    400800

    2857

    Alta presso 8003.000 57212

    Presso supercrtica 3.000 em diante 212 em diante

    Classificao de caldeira em funo da presso de trabalho.

    Onde: 1psi ou lbf/in2= 0,0703 Kgf/cm2

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    14ILUSTRAES MOSTRANDO UMA CALDEIRA FOGOTUBULAR HORIZONTAL

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    ESQUEMA DE UMA CALDEIRA AQUATUBULAR DE COMBUSTVEL SLIDO

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    16ESQUEMA DE UMA CALDEIRA AQUATUBULAR DE COMBUSTVEL SLIDO

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    GUA PARA GERAO DE VAPOR

    A operao segura e eficiente de uma caldeira extremamente dependente da qualidade da guadisponvelpara alimentao da mesma.

    De nada adianta a instalao de um equipamento ultramoderno, com todos os acessrios/ perifricos disponveis eautomatizado totalmente se no levada em considerao aqualidade da gua e o tratamento qumicoaplicado.

    Como sabemos, a gua tem uma tendncia a dissolver umasrie de substncias, tais como sais, xidos/ hidrxidos,diversos materiais e inclusive gases, motivo pelo qual nunca

    encontrada pura na natureza.

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    Alm das espcies dissolvidas, pode apresentar material emsuspenso, tais como argila, material orgnico, leos, etc.

    A presena de todas estas impurezas muitas vezes causa problemasno uso da gua para gerao de vapor, podendo formarincrustaes e/ ou acelerar os processos corrosivos.

    Cientes de todos os detalhes mencionados, consideramos ideal

    para gerao de vapor uma gua com as seguintes caractersticas:

    Menor quantidade possvel de sais e xidos dissolvidos Ausncia de oxignio e outros gases dissolvidos

    Isenta de materiais em suspenso Ausncia de materiais orgnicos Temperatura elevada pH adequado (faixa alcalina)

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    FINALIDADES DO TRATAMENTO DE GUA DEALIMENTAO

    Preveno de processos corrosivos;

    Evitar a formao de incrustaes;

    Evitar o fenmeno de carreamento;

    Evitar o ataque caustico;

    Prevenir contra danos provocados por

    hidrognio.

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    A Tabela mostra os limites de concentrao de algunsconstituintes para a gua da caldeira em funo da pressode trabalho.

    PRESSO

    (psi)

    pH Alcalinidade

    (mg HO-/L)

    NaOH

    (mg/L)

    Na2SO3

    (mg/L)

    Na3PO4

    (mgPO4/L

    SIO2Mx.

    (mg/L)

    STDMx.

    (mg/L)

    50100

    11 - 12

    200-500

    200300

    4060

    4060 250

    3.000

    100400 10,5 - 12 100-300 150200 3050 3050 200 3.000

    400600

    10 - 11,5

    50100

    50100

    2040

    2040

    50

    2.500

    600750 10 - 11 25 - 50 2550 - 510 10 2.000

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    TRATAMENTO INTERNO DA CALDEIRA

    usado para caldeiras de baixa e mdia presso operacional.Consiste na adio de produtos qumicos apropriados gua dealimentao. Exatamente que produtos e em que propores, s aanlise da gua disponvel pode revelar; porm iremos indicar queprodutos so mais usados e com que finalidades:

    Redutores de dureza- geralmente um fosfato; precipita Ca, Na, K,Mg;

    lcalis (NaOH ou KOH) - neutraliza a acidez da gua, catalisa oprocesso acima;

    Coagulante- em geral polmeros - impedem a aderncia dos saisformados s paredes metlicas, indo ao fundo da caldeira emforma de "lama";

    Sequestrantes de O2- em geral um sulfito ou Hidrazina (N2H4); Neutralizante de vapor- em geral compostos amoniacais; Antiespumante- em geral silicone.

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    TRATAMENTO COMPLETO DE GUA

    usado quando se trata de gua de rio ou quando a caldeira opera

    a altas presses. Constitui-se em:

    Clarificao - eliminao dos compostos orgnicos em soluocoloidal na gua. So usados sulfato de alumnio ou cal ou sodacustica para flocular os colides.

    Filtrao - separa a gua dos slidos em suspenso.Normalmente so usadas camadas de pedras, areia e antracito.

    Troca inica- substncias porosas por onde passa a gua (resinassintticas) e que retiram os ons de Ca, Mg ou outros.

    Desgaseificao - remoo dos gases dissolvidos na gua.Normalmente se processa por aquecimento da gua a T prximasa T de ebulio nas condies atmosfricas (100 oC).

    Tratamento interno complementar - idntico ao exposto acima,com base na anlise da gua aps o tratamento externo.

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    Da descrio da complexidade do tratamento da gua dealimentao se v a importncia de aproveitar o

    condensadopara a alimentao da caldeira.

    O vapor condensado no s est mais aquecido que agua ambiente mas tambm limpo - no precisa ser

    tratado.

    O retorno do condensado - gua resultante dacondensao do vapor usado em algum processo -

    representa considervel economia de combustvel e detratamento de gua.

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    INCRUSTAOCAUSAS E CONSEQUNCIAS

    Com a vaporizao de gua na caldeira, h um aumento naconcentrao das substncias dissolvidas que permaneceram nafase lquida.

    Se forem ultrapassados os limites de solubilidade destassubstncias, elas podem se precipitar de forma aderente nas

    superfcies de troca trmica (tubos do feixe de conveco, tubos deparede dgua, tubo da fornalha, tubules, etc.) constituindo asincrustaes.

    Outras substncias tambm podem se incrustar ou depositar nacaldeira, tais como produtos de corroso na seo pr e ps-caldeira, slidos em suspenso, material orgnico advindo decontaminaes e produtos insolveis originados de reaesqumicas na gua (incluindo excesso de produtos para

    condicionamento qumico).

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    Os principais responsveis pela formao de incrustaes emcaldeiras so:

    Sais de clcio e magnsio (dureza), principalmente o carbonato declcio (CaCO3) e o sulfato de clcio (CaSO4).

    Slica solvel (SiO2) e silicatos (SiO32-) de vrios ctions. A slica

    solvel oriunda da dissoluo de parte da prpria areia e rochas

    com as quais a gua mantm contato.

    xidos de ferro, tais como o Fe2O3 e de outros metais (cobre,zinco) originado principalmente de processos corrosivos nas linhas