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TESTEC COM. E SERV. LTDA CPNJ 000227952/0001-42 F.(XX) 18 33241444 3322 R ANTÔNIO JOSÉ RIBEIRO 63 CEP 19.802-400 NOÇÕES DE GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES 1.1. Pressão 1.1.1. Unidades de Pressão 1.1.2. Pressão manométrica e absoluta 1.1.3. Pressão de Operação e Pressão de Trabalho 1.1.4. Pressão de Projeto ou Pressão de Construção 1.1.5. Pressão de Teste Hidrostático 1.2. Temperatura 1.2.1. Termômetros 1.2.2. Dilatação 1.3. Calor 1.3.1. Calor específico 1.3.2. Quantidade de Calor 1.3.3. Equilíbrio térmico 1.4. Vapor 1.4.1. Vapor úmido ou saturado 1.4.2. Vapor seco ou superaquecido 1.4.3. Calor contido no vapor 1.4.4. Aplicação do Vapor 1.1. PRESSÃO 1.10.2005 PÁGINA 1 DE 50 DOCUMENT.DOC

Apostila Caldeira

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TESTEC COM. E SERV. LTDA CPNJ 000227952/0001-42 F. (XX) 18 33241444 3322 R ANTÔNIO JOSÉ RIBEIRO 63 CEP 19.802-400

NOÇÕES DE GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES

1.1. Pressão 1.1.1. Unidades de Pressão 1.1.2. Pressão manométrica e absoluta1.1.3. Pressão de Operação e Pressão de Trabalho1.1.4. Pressão de Projeto ou Pressão de Construção1.1.5. Pressão de Teste Hidrostático

1.2. Temperatura1.2.1. Termômetros1.2.2. Dilatação

1.3. Calor1.3.1. Calor específico 1.3.2. Quantidade de Calor1.3.3. Equilíbrio térmico

1.4. Vapor1.4.1. Vapor úmido ou saturado1.4.2. Vapor seco ou superaquecido1.4.3. Calor contido no vapor1.4.4. Aplicação do Vapor

1.1. PRESSÃO Definição:

Em Física, se define pressão como a “Força que atua sobre uma superfície”.

Exemplo:

1.10.2005 PÁGINA 1 DE 34 DOCUMENT.DOC

DOMINGOS, 03/01/-1,
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Um caminhão pesando 50.000 Kgs. transportado sobre uma prancha de 4m x 5m, exerce sobre o leito d’água uma pressão de:

F 50.000 Kgs. 50.000 Kgs 5 P= = = = = 0,25 Kg/cm2 S 400cm X 500cm 200.000 cm2 20

P= 0,25 Kg/cm

Figura 01

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PESO BRUTO

50.000 KG

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Caldeiras: São equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à pressão atmosférica, utilizando qualquer fonte como combustão ou energia elétrica.

Aplicação:

Uma Caldeira que trabalha a uma pressão de vapor, indicada no manômetro, de 10 Kg/cm2,por exemplo, sofre um esforço provocado pela expansão que o mesmo, a essa pressão, internamente exerce em todos os pontos dos seus componentes construtivos.

Esses esforços da pressão interna, tendem a romper os materiais de que o conjunto e fabricado, no sentido de dentro para fora. Para suportar tais condições, as Caldeiras são construídas dentro de Normas nas quais são qualificados os materiais, são calculadas as espessuras dos mesmos e indicados os detalhes das soldas, além de outros requisitos (raio-X das soldas, alivio de tensões).Etc.

Conclusão:

Toda Caldeira é desenhada e construída para trabalhar a uma pressão máxima, designada pela norma brasileira NB-12127 da ABNT,e A.S.M.E Power Boiler Section l (Americana) para inspeção de Caldeiras a Vapor, como PMTP (Pressão Máxima de Trabalho Permitida), a qual não pode e nem deve ser ultrapassada, sob pena do seu usuário incorrer num perigo de explosão.

1.1.1. Unidades de Pressão:

As principais Unidade de Pressão indicadas nas Caldeiras são:

Sistema Métrico: kg/cm2 (quilo por centímetro quadrado)Unidade Inglesa: PSI (Pound, Square inch), ou LB/POL2 ( Libra por polegada

quadrada)Há um fator de conversão das Unidades Métricas em unidades Inglesas, conforme

tabela abaixo:

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TABELA DE CONVERSÃO DE PRESSÕES

In H20 InHg PSI Kgf/Cm2 Pa Bar Unidades

401,322 29,536 14,504 1,0194 100000 1,00 Bar

0,00401 0,00029 0,000145 0,00001 1,000 0,00001 Pa

393,7 28,965 14,223 1,000 98,1 0,981 Kgf/Cm2

27,71 2,0365 1,000 0,0703 6896,5 0,0689 PSI

13,596 1,000 0,491 0,03452 3386,4 0,03385 InHg

1,000 0,073554 0,03608 0,00254 249,38 0,00249 In H2O

406,81 29,921 14,696 1,0333 101300 1,0133 ATM

0,53525 0,03937 0,019332 0,001359 133,29 0,00133 mmHg

39,37 2,8958 1,4228 0,1 98,10 0,0981 M H2O

Observação:

Na pratica, usa-se, por aproximação, para converter Kg/cm2 em PSI, e fator “14,2”.Assim, pode-se dizer que uma Caldeira que trabalha a 150 PSI equivale à pressão

de 10 Kg/cm2.

1.1.2. Pressão Manométrica e Pressão Absoluta:

Todos nós suportamos o peso de uma coluna de ar da camada atmosférica (de 200 a 400 Km de altura) que exerce uma pressão de aproximadamente 1Kg/cm2, assim chamada: pressão atmosférica.

Pressão Manométrica, ou também chamada Pressão Efetiva, e aquela indicada no interior de um equipamento que trabalha pressurizado.

Pressão Absoluta, é aquela resultante da adição da pressão manométrica com a pressão atmosférica, ou seja:

pa = pe + 1Kg/cm2 (ou 14,22 psi)

As tabelas de vapor selecionam sempre as pressões absolutas.Ex.

1,0 Absoluta100 o C2,0 Kgf/cm2 119 o C

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3,0 Kgf/cm2 132 o C4,0 Kgf/cm2 142,9 oC

1.1.3. Pressão de Operação ou Pressão de Trabalho:

É a pressão em que a Caldeira funcionará, podendo no entanto ser regulada abaixo da PMTP.

1.1.4. Pressão de Projeto ou Pressão de Construção:

Quando se calculam as espessuras das chapas para a construção das Caldeiras, determina-se a pressão do projeto ou pressão de construção, a qual resulta da pressão de operação (PMTP), acrescida dos limites de abertura das válvulas de segurança, admitidos em porcentagens pelos códigos de Construção de Caldeiras.

1.1.5. Pressão de Teste Hidrostático:

É a pressão que se realiza com a Caldeira parada, totalmente cheia de água, objetivando a verificação de eventuais vazamentos após a montagem, ou na conclusão de reparos, ou ainda em fabricação.A Pressão Hidrostática é igual a 1,5 vezes a PMTP para pressões até 40 Kg/cm2.A partir de 40 Kg/cm2 a NB-55 permite utilizar a pressão hidrostática igual 1,2 vezes a PMTP.Na tabela abaixo podemos obter conversão de Kg/cm2 em psi (Lb/pol2) e vice-versa.

1.2. TEMPERATURA

1.2.1. Termômetros:

As diferenças entre frio e calor são avaliadas, nos seus graus, com o auxilio dos termômetros.

Os termômetros são construídos de vidro, (tubos finos, tubos capilares)e cheios de álcool ou mercúrio. Para se graduar os termômetros usa-se colocá-los num vaso com água fervendo e ai é marcado o ponto de 100 C. Depois coloca-se dentro de pedaços de gelo em fusão marcando o lugar onde o mercúrio ou álcool parou. Esse é o ponto correspondente a 0 C. A distância no tubo de vidro que vai de 0 C a 100 C é dividida em 100 (cem) traços iguais . Daí temos a escala das temperaturas de 0 a 100 Ce cada segmento passa a corresponder a 1 C.

As temperaturas de quaisquer outros materiais são então avaliadas por comparação com as temperaturas da água.

O que se avalia nas temperaturas são os graus .

Escalas de temperaturas:

Os dois tipos de escalas mais usadas são:

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C..........................................................(grau centígrado)F..........................................................(grau fahrenheit)

O grau Fahrenhait é mais usado entre os povos que falam o idioma inglês.

Comparação das Escalas:

Para se transformar graus centígrados em graus fahrenheit aplica-se:F = C x 1,8 + 32

Para se transformar graus fahrenheit em graus centígrados aplica-se:C = F - 32 1,8

1.2.2. Dilatações:

A temperatura atua numa Caldeira em funcionamento em decorrência dos efeitos mecânicos que as dilatações exercem nas partes construtivas da mesma.

Sob elevadas temperaturas as chapas e os tubos, dos quais as Caldeiras são construídas, sofrem dilatações em todos os sentidos, imprimindo expansões nas três dimensões: largura, comprimento e altura, ou, nos formatos cilíndricos: diâmetro e comprimento.

Tensões Térmicas

Esses aumentos de dimensões solicitam esforços dos materiais construtivos, sofrendo assim as Caldeiras, quando em funcionamento, permanentes flexões provocadas pelas temperaturas, chamadas de Tensões Térmicas.

1.3. CALOR

Experiência:

Deixemos o fogo de um bico de gás transmitir calor á água contida numa chaleira, com capacidade de 1 litro, até ferver. Essa experiência transcorre em alguns minutos.

Em lugar de uma chaleira de 1 litro vamos agora aquecer uma lata de 18 litros, cheia, usando o mesmo bico de gás. Nesse caso vamos levar um tempo maior até que a água comece a ferver. Isso significa que necessitamos de uma quantidade maior de calor.

Aumentado o fogo no bico de gás fornecemos mais calor e nesse caso, o tempo para ferver a água será menor.

Como se pode medir, então, a quantidade de calor?

Definição:

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Tomemos um recipiente com 1Kg (um litro) de água e instalemos dentro do mesmo, um termômetro. Elevando a temperatura dessa água de 14,5C 15,5C, diz-se em Física que foi transmitido o calor correspondente a 1 (um) Kilocaloria (Kcal).

A unidade de calor mais usada é a kilocaloria que é abreviada por kcal.

BTU - Unidade Inglesa de Calor:

A Unidade Britânica de quantidade de calor é chamada de “British Thermal Unit” (BTU) que é definida como a quantidade de calor necessária para elevar 1 LB de água de 57,5F a 58,5F. Um BTU é igual a aproximadamente 0,252 kcal.

1.3.1. Calor específico:

Cada líquido, como a água, o óleo, o álcool, etc., necessita de uma quantidade de calor diferente para elevar de 14,5C a 15,5C um quilo do próprio liquido.

Diz-se então que cada líquido ou cada substância tem seu calor específico.Assim, o calor específico da água é de 1kcal por cada quilo C:1-KCAL/kg C.O calor especifico do álcool é igual a 0,615 kcal/kg C.O calor especifico do petróleo é igual a 0,511 kcal/kg C.Esses valores dados representam, para cada substância, a quantidade de calor

para elevar de 1C apenas 1 kg da própria substância.

1.3.2. Quantidade de calor:

Quando quisermos saber a quantidade de calor necessária para aquecer, por exemplo, 100 kg de petróleo de 50C até 90C então calculamos:

Calor especifico do petróleo vezes 100 kg, multiplicado por (90C - 50C), daí teremos:

0,51 kcal/kg X 100Kg X 40C = 51 kcal/kg X 40C = 2.040 kcal

Assim, matematicamente, a quantidade de calor, Q em kcal, para elevar M quilos de uma substância de t1C a t2C, sendo c o calor específico, é dada por:

Q = mc (t2 - t1)

1.3.3. Equilíbrio Térmico:

Quando duas substâncias, ou dois objetos, a diferentes temperaturas, são colocados em contato, o calor é transferido do mais quente para o mais frio, até que as temperaturas se igualem atingindo assim o equilíbrio térmico.

Aplicação:

Esse fenômeno está sempre nas Caldeiras em funcionamento, através dos gases da combustão, que transferindo o calor para a massa d’água a aquece transformando-a em vapor.

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Evidentemente os gases e o vapor não se misturam, não ocorrendo a equalização das temperaturas.

Calor: Uma Forma de Energia.

1.4. VAPOR D’ÁGUA.

Definição:

O que é vapor?O vapor é o estado gasoso de uma substância.A água numa panela que se deixa ao sol e sujeita a uma passagem do vento, vai

aos poucos se transformando do estado líquido para o estado gasoso.A esse fenômeno dá-se o nome de evaporação, e o gás da água chama-se

comumente vapor.Colocando agora essa panela com água ao fogo, em pouco tempo vamos observar

a formação de borbulhas na água e de uma névoa de fumaça saindo da superfícieEssa fumaça é o vapor d’água.A panela permanecendo ao fogo veremos que, num certo tempo, toda a água se

transforma em vapor ficando o recipiente vazio, devendo-se daí, apagar o fogo para que não seja a panela queimada.

O vapor é um veículo que conduz calor para uma finalidade útil qualquer. Quanto mais elevada é a pressão do vapor, mais alta é a sua temperatura e maior é o calor contido no mesmo.

Correspondência: Pressão / Temperatura / Calor:

O Vapor d’água, pela correspondência abaixo entre pressão, temperatura e calor pode ser conduzido e ter o seu emprego controlado nos mais diversos processos.

Tabela 1

Pressão Temper. Calor sensível Calor Latente Calor Total 0,0 1,0 Absoluta 99,1 o C 99,1 Kcal/kg 539,4 Kcal/kg 638,5 Kcal/kg1,0 2,0 Kgf/cm2 119,6 o C 119,9 Kcal/kg 525,9 Kcal/kg 645,8 Kcal/kg2,0 3,0 Kgf/cm2 132,9 o C 133,4 Kcal/kg 516,9 Kcal/kg 650,3 Kcal/kg3,0 4,0 Kgf/cm2 142,9 oC 143,6 Kcal/kg 509,8 Kcal/kg 653,4 Kcal/kg4,0 5,0 Kgf/cm2 151,1 o C 152,1 Kcal/kg 503,7 Kcal/kg 655,8 Kcal/kg5,0 6,0 Kgf/cm2 158,1 o C 159,3 Kcal/kg 498,5 Kcal/kg 657,8 Kcal/kg6,0 7,0 Kgf/cm2 164,2 o C 165,6 Kcal/kg 493,8 Kcal/kg 459,4 Kcal/kg /kg7,0 8,0 Kgf/cm2 169,6 o C 171,3 Kcal/kg 489,5 Kcal/kg 660,8 Kcal

1.4.1. Vapor Úmido ou Saturado

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Quando o vapor se forma dentro d’água, surgem borbulhas que vão subindo até a superfície do líquido. Nessa ascensão são arrastadas pequenas gotas d’água. Esse vapor é chamado úmido ou saturado. Ele é facilmente conhecido quando se abre a válvula de uma caldeira para a atmosfera: apresenta-se como uma névoa branca que logo desaparece misturando-se com o ar.

1.4.2. Vapor Seco ou Superaquecido

Depois de gerado o vapor saturado dentro de uma caldeira, se o fizermos passar por uma serpentina e reaquecermos seus tubos por fora, vamos então evaporar as pequenas gotas d’água contidas no vapor saturado. Daí está formado o vapor seco ou vapor superaquecido.Abrindo-se a válvula de saída do vapor seco para a atmosfera nada observamos até uma distância de 2 ou 3 metros. O vapor seco ou superaquecido é semelhante a um gás e não pode ser observado. Só depois ele se satura em contato com o ar; aí então podemos observá-lo, já transformando em vapor úmido.

1.4.3. Calor Contido no Vapor

Gerar vapor é transformar água em vapor pela aplicação de calor.

Calor latente:

Ao ser aquecida a água em qualquer pressão, o calor necessário para eleva-la da temperatura de 0(C (ponto de referência para todas as propriedades da água e do calorr latente) à temperatura de 100(C (ponto de ebulição) é chamado calor sensível o qual é medido em kcal/kg.O calor latente é aproximadamente igual à temperatura de ebulição da água para uma determinada pressão.

Temos, das tabelas de vapor:

Tabela 2

Calor latente :

Quando a água está fervendo, tanto a água como o vapor têm a mesma temperatura, chamada temperatura de saturação.Para cada pressão de ebulição há apenas uma temperatura de saturação. Durante o processo de ebulição a temperatura de saturação, desde que seja mantida a mesma pressão, permanece constante, mesmo que continue a ser fornecido calor ao sistema gerador de vapor. Nesse caso, o calor fornecido é utilizado para transformar a água no estado líquido para o estado gasoso, ou seja, em vapor.A esse calor de vaporização chama-se calor latente.Enquanto o calor sensível aumenta com o aumento da pressão, o calor latente diminui com o aumento da pressão do vapor saturado.

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Vejamos, extraindo-se das tabelas de vapor, essa afirmativa:

Tabela 3

O calor total do vapor a uma determinada pressão é a soma do calor líquido com o calor latente nessa mesma pressão.

Desse modo, as tabelas nos dão:

Tabela 4

PRESSÃO (abs)Observamos pelas tabelas que o calor total começa a decrescer a partir da pressão de 40 kg/cm2. Essa pressão é aproximadamente a que corresponde ao ponto mais alto da curva de saturação do vapor como passaremos a verificar adiante:O volume aumenta ligeiramente, no gráfico representativo atingimos o ponto A. Desse ponto o calor fornecido à água começa a transformá-la em vapor, a temperatura se mantém constante e o volume aumenta grandemente. No gráfico esse fato é apresentado pelo segmento A-B. Depois, a partir do ponto B, quando a água transforma-se em vapor, a temperatura sobe e o volume continua a crescer, iniciamos a fase de superaquecimento.Os gráficos mostram que aumentando as pressões, o calor do líquido aumenta, o ponto de ebulição sobe, enquanto o calor latente necessário à vaporização decresce.Com a pressão chegando ao ponto correspondente a D, a água transforma-se em vapor sem entrar em ebulição. Esse ponto é chamado ponto crítico.O diagrama ou gráfico térmico mais usado para obterem-se as características do vapor é o Diagrama de Mollier.

Tabelas de Vapor:

Tanto os gráficos de Mollier como as tabelas de vapor são encontrados nos livros, manuais e livretes de tabelas técnicas.

1.4.4. Aplicações do Vapor

Basicamente o vapor é aplicado, de um modo geral, para:

- aquecimento e - trabalho mecânico.

O vapor é propriamente um veículo condutor de energia calorífica e o seu largo emprego deve-se ás suas qualidades específicas, como sejam:

1. Contém elevada quantidade de calor; 2. Fornece seu calor a temperaturas constantes;

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3. É obtido da água, meio barato e abundante;4. É limpo, sem odor e sem sabor;5. Seu calor pode ser usado repetidamente;6. Pode gerar movimento e ser usado para aquecimento;7. É facilmente distribuído e controlado.

Com relação ao emprego do vapor para aquecimento e processo, há dois princípios fundamentais que norteiam o seu uso:

I- O ponto de ebulição da água diminui com a redução da pressão;II- O calor latente do vapor aumenta com a diminuição da pressão.

No emprego do vapor como gerador de força, há igualmente duas regras básicas a seguir:

I- Utilizar a sua mais elevada pressão e temperatura obtida na prática;II-Utilizar a sua mais baixa pressão de escape ou contra pressão praticamente possível

Relativamente a qualquer finalidade no uso do vapor sempre procura-se realizar um trabalho útil, ao ver o mesmo expandido de uma pressão para outra mais baixa.

Aquecimento

No aquecimento de qualquer sistema ou processo, o vapor mais eficientemente utilizado é o vapor saturado, e como já entendemos, nos limites de pressões relativamente baixas. Na transferencia do calor o que é transmitido do vapor é o seu “calor latente”.Uma vez transmitida essa parcela do “calor total”, o vapor volta à sua fase liquida guardando o “calor sensível”, na qualidade de água condensada.A pressão do vapor, nesses casos, é escolhida em função dos limites de temperatura que se deseja alcançar dentro do processo de utilização.

Trabalho Mecânico

Como veículo gerador de força, o vapor de melhor aplicação é o vapor superaquecido, por sua grande capacidade de expansão e baixo peso específico.As Máquinas Térmicas de maior emprego industrial são as Turbinas de Vapor. Essas máquinas são construídas de modo a transformar a energia térmica do vapor em movimentomecânico axial. As Turbinas a Vapor podem acionar outros sistemas, inclusive os Geradores de Energia Elétrica.O vapor depois de servido dessas máquinas pode ainda ser utilizado para aquecimento, são chamados de: vapor de escape ou vapor de contra-pressão, ou ainda, em outros casos, vapor de extração.

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PRINCÍPIOS BÁSICOS DA COMBUSTÃO

COMBUSTÃO

Combustão, ou queima de um combustível, é uma reação química. Numa reação química duas ou mais substâncias distintas reagem entre si, dando origem a outras substâncias diferentes.Quando a queima não é total, obtêm-se, em lugar de dióxido de carbono (CO2), o monóxido de carbono (CO), e a reação escreve-se:Evidentemente, deve-se orientar a queima no sentido de se obter o CO2 pois tem-se assim uma liberação bem maior de calor. Na prática, queimam-se combustíveis que não se compõem apenas de carbono (C), mas também de hidrogênio (H) e enxofre (S).

AR NECESSÁRIO À COMBUSTÃO

Nas reações acima, o oxigênio é fornecido pelo ar cuja composição aproximada é:

Na prática, é necessário usar mais ar do que a qualidade teórica. Entretanto, este excesso de ar deve ser o mínimo possível.

CONTROLE DA COMBUSTÃO

O controle da combustão e extremamente importante pois serve para evitar perda de calor e, conseqúentemente de combustível, elevando a eficiência de queima dos equipamentos e diminuindo o consumo de combustível.Esse controle da combustão pode ser feito através de aparelhos que medem, basicamente, o seguinte:Percentual de CO2 nos gases da chaminé;Percentual de CO nos gases da chaminé:

3. O bagaço, dado ao elevado teor de matéria volátil, queima com chama longa, e a tendência das chamas ou gases em combustão é seguir o fluxo mais curto para o feixe tubular da caldeira. Chamas que passam para o feixe tubular da caldeira resfriam rapidamente devido a temperatura da água da caldeira, a combustão cessa e o resultado é fumaça e fuligem na chaminé. A temperatura da fornalha deve estar em torno de 850-1000 C, o fogo apresentado uma cor vermelho-claro à alaranjada.

O sistema de queima é função da mistura de combustível e ar, uma vez produzida a ignição, ocorre combustão com boa distribuição de chamas e queima completa dos produtos de combustão, caso contrário uma má combustão deve-se a uma relação, incompleta ar ar/óleo ou sistema de combustão erradamente selecionado.

UMA BOA COMBUSTÃO SE DISTINGUE POR:

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a) Não haver excesso de oxigênio, nem excesso de combustíveis incomburentes ao final dos produtos queimados;b) Haver um baixo consumo de energia auxiliar de ignição para inicio da combustão e sustentar continuamente as reações de combustão;c) Haver uma boa distribuição em quantidade e temperatura dos produtos combustão (gases) em relação aos circuitos paralelos das superfícies absorventes do calor, permitindo uma boa troca de calorias sem prejuízo de tiragem;d) Haver uma chama estável e larga.

Referente ao equipamento de combustão, logicamente se deseja que sua manutenção seja a mais econômica possível.Os sistemas de queima devem ser projetados para introduzir o ar de combustão e o combustível dentro da fornalha para produzir uma combustão estável e perfeita.

A ENERGIA DE IGNIÇÃO TOTAL DEPENDE:

a) Qualidade de combustível;b) Preparação de combustível;c) Preparação do ar (frio ou quente);

OPERAÇÃO DE CALDEIRAS

1. Partida

1.1. Enchimento - A seqüência de operação é a seguinte: PROCEDIMENTO DE OPERAÇÃO DA MOTA BOMBA Ao ligar a bomba, observar que:-

1. Se há água de resfriamento nas gaxetas2. Se a bomba está livre e gira com auxilio das mãos.3. Que as válvulas encontram-se nas seguintes condições:

a) A sucção deve estar abertab) A válvula de recalque deve estar abertac) A válvula de fluxo mínimo Yarway deve estar abertad) Que Pelo Menos uma válvula da lina deve estar fechadae) Usar água disponível da bomba, somente quando o motor atingir rotação

nominal (10 seg. após partida).f) Evitar no máximo vazões muito altas apara evitar correntes excessivas no

motor.g) A bomba é máquina de precisão. Evitar de ligar sucessivamente, se houver

necessidade nunca ligue mais de três vezes no período de uma hora. Com intervalos mínimos de 15 minutos.

h) Se houver necessidade de usar o tanque de condensado, lembre-se que a coluna manométrica é menor, portanto maior atenção na pressão de sucção da bomba.

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i) A pressão de equilíbrio deve ser uma vez e meio maior que a pressão de sucção.

Transferência de Bomba

Sendo necessário a transferência de bomba, deve-se tomar as seguintes precauções:

a) Tomar providencias para desligar as seguintes cargas:- A – 02 bombas de lavagem de cana 02 células de resfriamento da torre 01 bomba de água residual 02 turbinas Cont. 8 ou turbinas manuais B - Abrir as válvulas:- sucção e fluxo mínimo manual C - Manter a válvula de recalque fechada. D - A bomba estando em condições de operar, dar partida na bomba e aguardar a rotação nominal E – Abrir a válvula de recalque F – Abrir o fluxo mínimo manual da bomba a ser parada e fechar o recalque G – Fechar o fluxo mínimo manual da bomba recém ligada, e parar a bomba observando-a se para normalmente. H – Mantê-la fechada I - O eletricista de plantão deverá estar presente.

Uso da bomba em caso de emergência

Antes de liga-la, avaliar o tempo e a água contida na caldeira.

a) A caldeira deve estar parada, ventilador principal e auxiliar parado.b) Na partida da bomba a carga elétrica de usina deve estar aliviadac) Ligar a bomba somente no caso de ruptura de tubos ou em caso que julgue

necessário.d) Haverá necessidade por parte do operador a comunicar a gerência a causa

do evento.e) Sempre que possível um eletricista deve ser chamado para o controle da

isolação e corrente do motor.

Fechar a válvula principal de vapor (bloqueio) Fechar as válvulas de purga de fundo Abrir a válvula de escape de ar livre (ventilação) na parte superior da caldeira.;Abrir lentamente a válvula de entrada de água para não sobrecarregar a bomba.Encher a caldeira até que o nível indicado seja o centro do tubulão superior (ou outro valor pré determinado pelo fabricante da caldeira) e observar se não apareceu vazamentos. Não aparecendo, prosseguir.

1.2. Inspeção pré-operação

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Antes da partida de uma caldeira deve ser feita uma inspeção preliminar. Os principais itens que devem ser verificados são:Água o reservatório;Testar o funcionamento da bomba;Nível de água no visor (tubulação superior) no meio;Válvulas de segurança destravadas;Válvula principal de vapor fechada;Válvula de escape de ar livre aberta;Registro dos ventiladores fechadosVálvula de purga de fundo bloqueadas;Portas de inspeção fechadas;Pressão da água de alimentação no valor de projeto;Superaquecedor, se houver completamente cheio de água;Verificar se a linha de vapor está normal;Verificar se ventiladores giram com facilidade.

1.3. Aquecimento

Concluídos os serviços de inspeção pode se iniciar o aquecimento da caldeira:Ligar o ventilador de tiragem induzida (exaustor) com o registro fechado. Se houver tiragem suficiente não há necessidade de ligar o exaustor;Ligar o ventilador de ar forçado (se houver)Iniciar o aquecimento lentamente, com o registro de ar forçado quase fechado;Observar a válvula de escape de ar livre do superaquecedor. O fogo lento deve ser mantido até se notar o escape de vapor nesta válvula.Manter o nível de água normal;Quando estiver 2 kg/cm2 fechar o suspiro do tubulão, os dâmperes do exaustor e os ventiladores deverão ser abertos o suficiente para manter pressão negativa - 5 mmCA;Os drenos e purgadores das linhas de vapor já deverão estar abertas.

1.4. Elevação da pressão

Aumentar o fogo ligeiramente elevado a pressão gradativamente, conforme instruções do fabricante;Purgar a coluna e os indicadores de nível durante 15 segundos;Regular a válvula de escape de ar para reduzir o escape de vapor. Nas caldeiras com superaquecedores manter mais aberta essa válvula, evitando-se assim a “queima” dos tubos do mesmo;Abrir a válvula de água de alimentação mantendo-se o nível de água normal;Verificar o manômetro.

1.5. Operação para a colocação da caldeira em serviço

Abrir as “purgas” das tululações de vapor e máquinas;Abrir lentamente a válvula principal de vapor;Fechar a válvula de escape de ar;Abrir alimentação de combustível;Abrir o exaustor;

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Abrir o ventilador de ar primário. Em caldeiras com distribuição pneumática de bagaço, ligar o ventilador auxiliar antes de abrir a alimentação de combustível;Manter o nível de água normal.

Nota: A válvula de escape poderá mantê-la aberta somente se a caldeira possuir superaquecedor.

1.6. Geral

O tempo necessário para levar uma caldeira até a temperatura e pressão de funcionamento dependerá do tamanho da mesma, bem como da temperatura e pressão de vapor em que ela deverá operar. As pequenas caldeiras de baixa pressão com superaquecimento de baixa temperatura poderão ser postas em operação dentro de uma ou duas horas, enquanto que nas grandes umidades de alta pressão, com superaquecedores de alta temperatura, a velocidade de queima deve ser regulada para elevar a pressão de vapor a 17,5 kgf/cm2 em duas e meia horas e mais duas ou três para atingir o ponto de funcionamento. Pode se necessário recorrer ao fogo intermitente. É possível controlar o fogo e garantir proteção ao superaquecedor durante este período, limitando as temperaturas dos elementos (ou tubo) do superaquecimento (as temperaturas são indicadas por pirômetros ligados aos tubos), ou limitando a temperatura do gás que entra no superaquecedor;Se a caldeira é nova verificar prováveis vazamentos;Verificar se a tubulação de vapor está livre para expandir-se onde isto deva ocorrer;Acompanhar o teste de abertura das válvulas de segurança executado pelo fabricante das mesmas;Durante a operação da caldeira deve-se tomar o cuidado para não interromper o fluxo de vapor na tubulação do superaquecedor (serpentinas), em conseqüência de uma diminuição na produção de vapor, abrindo a válvula de ventilação.

2. Parada

Proceder da seguinte forma:

Parar a alimentação de combustível;Abrir a válvula de escape de ar livre;Fechar a válvula principal de vapor;Parar o ventilador;Parar o exaustor;manter o nível de água no centro do visor (manualmente);Deixar a caldeira esfriar lentamente.

3. Regulagem

3.1. Regulagem de caldeiras de combustíveis sólidos

Caldeiras que queimam combustíveis sólidos na grande maioria ainda operam com controle manual de alimentação de combustível, do ar de combustão e da tiragem, a alimentação de água, obrigatoriamente, deveria ser automatizada.

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Para regulagem manual das caldeiras, a usina deverá fornecer ao operador um analisador tipo FYRITE para ventilação do CO2 nos gases de combustão. Após atingir a vazão e pressão desejadas na caldeira, o operador deve fazer o ajuste da alimentação de bagaço, dos ventiladores e dos exaustores de modo que a porcentagem de CO2 nos gases seja da ordem de 13% a 14% nas caldeiras de forno e de 15% a 17% nas caldeiras de grelha.Para tanto, alimenta-se a caldeira com bagaço a fim de se obter a máxima vazão de vapor, abrindo-se o exaustor e os ventiladores, mantendo-se a depressão da fornalha entre 0 e 10 mmca. Para o ajuste grosseiro da regulagem, podemos nos orientar pela cor da fumaça, que deve se apresentar cinza.Após estabelecido o regime de pressão e vazão, inicia-se o ajuste fino com o auxilio de analisador de gases. Se a porcentagem de CO está muito baixa diminui-se o ar ou aumentar-se o bagaço. Em seguida, regula-se o exaustor de modo a manter-se a depressão da fornalha de 0 a 5 mmca.Na implantação do controle automático, o primeiro passo é automatizar a tiragem: transmissor de pressão da fornalha, controlador e servomotor pneumático do registro do exaustor. Isso requer que o registro seja de fácil operação manual.O segundo passo é automatizar a alimentação do bagaço e do ar de combustão, que requer alimentadores providos de acionamento de velocidade variável, geralmente controlado por sistema pneumático, assim como o registro de ventilador de ar de combustão. Este controle da combustão é operado por transmissor de pressão de vapor da rede, que através de controlador opera o sistema pneumático dos alimentadores de bagaço e do registro do ventilador. Ambos são sincronizador para manter uma combustão num rendimento térmico ótimo.Em caldeiras que queimam bagaço em suspensão a manutenção da chama é primordial; é controlado por sensor e célula fotocélula que acionam um alarme quando a chama é fraca, com risco de apagar-se.

3.2. Regulagem de nível de água

Toda caldeira deve estar provida de controle automático de alimentação de água para assegurar um nível constante. Em caldeiras mais modernas o nível normal de água é 100 a 150 mm abaixo do centro do tambor de vapor para obter mais volume de vapor no tambor para a separação água-vapor. Para uma caldeira que opera a 22kgf/cm2 de pressão e a concentração de sólidos em solução é limitada a 2.000 ppm, liberação de vapor requer 1m3 de espaço de vapor para 850 m3/h de vapor liberado.Com a água da caldeira condicionada de acordo com as prescrições do fabricante o nível de água não deve sofrer alterações sensíveis, deve ser mantido constante. Perturbações do nível são originados por alta alcalinidade da água ou contaminação por açucares.

3.3. Regulagem de temperatura

A temperatura do vapor superaquecido, da água de alimentação, do ar e dos gases de combustão relaciona-se com o regime operacional e com a carga evaporativa da caldeira e normalmente está fora do controle do operador de caldeiras que queimam bagaço.Caldeira com desaerador, recebendo água (condensando) quente de retorno da fabricação e água fria de reposição operam com uma temperatura constante da água de alimentação. Neste caso o desaerador opera com uma válvula termostática, que admite o vapor necessário para manter a temperatura constante a uma pressão estabelecida.

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4. Testes de operação em caldeiras novas

Toda caldeira nova, após alguns dias em operação normal, é submetida a testes de desempenho, previamente programados. Tais testes são conduzidos por terceiros com a presença do usuário e do fabricante, com cargas a 50%, 75% e 100%. Cada teste deve durar no mínimo 4 horas com um intervalo de ½ hora para restabelecer a próxima carga. Nestes testes as descargas são bloqueadas e o nível de água mantido constante.Um relatório apropriado são feitas as anotações a cada meia hora: da vazão de vapor, da pressão de ar e das temperaturas do ar na entrada e saída do pré-aquecedor, da tiragem e temperaturas dos gases na entrada e saída do pré-aquecedor, da tiragem na fornalha, do aspecto da combustão e da fumaça e da carga dos motores. O poder calorífico inferior do bagaço é pré-estabelecido.Com estes dados são calculadas as perdas e estabelecido o rendimento térmico da caldeira.Este relatório servirá de base para a verificação do desempenho posterior da caldeira e para identificar as causas eventuais problemas e alterações que se apresentam, tais como:Alteração da temperatura do vapor superaquecido e dos gases de combustão na saída da caldeira e do pré-aquecedor de ar;Alterações da temperatura do ar e da tiragem;Alterações da combustão.Durante os testes são feitas análises simultâneas dos gases de combustão na saída da caldeira e saída do pré-aquecedor de ar, em termos de CO2 ou O2. Em pré-aquecedores de ar em condições perfeitas, a diferença entre as duas análises não deve exceder 0,5%.

5. Defeito na operação, causas prováveis e providências a tomar.

5.1. Defeitos mecânicos

A corrosão externa em tubos de caldeiras é causada pelo acúmulo de cinza, principalmente durante a entressafra quando esta torna-se úmida e ácida. O aspecto externo dos tubos deve ser verificado.A corrosão interna ocorre por falta de tratamento de água adequado.Erosão em tubos de feixe tubular pode ocorrer por jato de vapor dos sopradores de fuligem mal posicionados e pressão de vapor superior a 12 kgf/cm2, ou vazamento de gases pelas chicanas.

Retirada Normal

Quando a caldeira é retirada de serviço, o fogo apagado, deve-se ventilar a fornalha durante uns l0 minutos, aumentando a pressão de ar e a tiragem, a fim de remover gases e fuligem solta. Não use sistema de sopragem com fogo apagado.Em seguida abre-se a válvula de ventilação do corpo permitindo a queda lenta da pressão.Opera-se periodicamente a descarga de fundo e eventualmente a dos coletores, repondo-o o nível normal.Quando não tiver mais pressão na caldeira e a mesma ficar de reserva durante algum tempo, descarrega-se a água procedendo uma lavagem com água limpa para remover lodo ou sedimentação.

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Com a caldeira fria deve ser feita uma inspeção interna e eventuais reparos. Em caso de constatar incrustações, deve-se investigar a natureza e a extensão da incrustação, e eventualmente turbinar toda tubulação, preparando a caldeira para o serviço.Se a caldeira for mantida em reserva, vazia, deve-se colocar uma lata no corpo inferior com silica-gel ou cal virgem para absorver a umidade. A dosagem é de 0,25 kg de cal por 1.000 litros de água que comporta a caldeira, ou 1,25 kg de silica-gel. Em seguida, a caldeira deve ser fechada hermeticamente colocando-se um aviso na porta do corpo inferior.Em caso de conservar-se a caldeira cheia de água, processo preferível, enche-se a mesma com água limpa, alcalina, pH 8, no mínimo, adiciona-se uma dosagem de sulfito de sódio (Na SO3) para concentração de 200 ppm, e uma dosagem de solda cáustica (Na OH) para a concentração de 450 ppm, concluindo o enchimento até a água transbordar pelas válvulas de ventilação. Fecha-se e aplica-se uma pressão de 1 kg/cm2 que deve ser mantida durante o período em que a caldeira se encontre em reserva. Periodicamente deve ser feita análise da água da caldeira, para a concentração, a fim de evitar corrosão das partes internas de pressão.A presente instrução é baseada em normas A.S.M.E., aplicáveis para caldeiras industriais e de força até a pressão de trabalho d 60 kg/cm2.Vazamentos em tubos da fornalha e do superaquecedor podem ocorrer por incrustações internas ou superaquecimento do material ao ponto de amolecimento, podendo levar a ruptura do tubo.Qualquer tubo que apresente defeito deve estar a disposição para a inspeção posterior, para identificar a causa do defeito.vazamento em válvulas e acessórios de pressão, defeitos em registros de controle, no mecanismo dos alimentadores e distribuidores de bagaço, aquecimento de mancais, etc, devem ser comunicados à manutenção.

5.2. Problemas de operação

Baixa temperatura d vapor superaquecido pode ser atribuída ao arraste de água e à incrustação dos tubos, defeitos em chicanas e filtros de vapor.Alta temperatura de gás na saída da caldeira pode ser atribuída a defeitos das chicanas e anteparos entre tubos e feixe tubular.Baixa temperatura de gás na saída do pré-aquecedor pode ser atribuída a vazamento de ar para o lado do gás.Nível de água inconstante pode ocorrer por contaminação de água da caldeira por açúcares elevada alcalinidade que leva à ebulição violenta, espumando e arraste de água para o superaquecedor.

1. Gás carbônico baixo, ocorre por:Falta de combustível;Excesso de ar - fumaça branca

Gás carbônico (CO):Falta de ar;Excesso de bagaço - fumaça preta;

2. Excesso de tiragem:

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Pode ocorrer pelo fechamento do dâmper do ventilador, queda de chicana, exaustor excessivamente aberto, ou pouco combustão.

3. Pouco ar na grelha:Causa baixa rotação de ventilador pré-aquecedor entupido ao furado;Grelha obstruída por areia;Dâmper fechado.

4. Pouca tiragem na fornalha:Obstrução nos canais de gases;Pré-aquecedor entupido;Entrada de ar falso nos dutos de gases.

5. Pressão positiva na fornalha:Excesso de ar (ocasiona superaquecimento na alvenaria).

6. Temperatura muito alta na saída de gases:Causa, caldeira com incrustações internas e externas, combustão secundária, pré-aquecedor sujo;Temperatura baixa do ar, pré-aquecedor sujo;

7. Temperatura baixa no vapor, causa:Incrustações externas;Nível alto;Arraste;Filtro de vapor danificado;Temperatura de água muita alta;Incrustações nas serpentinas internamente, combustão deficiente.

8. Temperatura muito alta no vapor, causa:Corte repentino no consumo do vapor;Combustão secundária;Carga excessiva de cap. da caldeira.

9. Flutuação do nível alto, causa:Aumento repentino de vazão de vapor;Aquecimento muito rápido da caldeira;Problemas de espuma da água.

10. Flutuação nível baixo:Queda repentina de fluxo de vapor;Espuma;Excesso de vazão de vapor;Oscilação da pressão da bomba por cavitação;Excesso de vazão de água;Descargas prolongadas;Descargas de coletores;

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OBS.: Para segurança a descarga dos coletores deverá ser aberta sòmente por pouco período para limpeza dos coletores, não para melhorar a água, no máximo 5 segundos.

5.3. Rompimento de tubo

1. Parar a caldeiraCortar combustível;Apagar o fogo;Manter o nível normal;Fechar o exaustor e ventilador;Abrir a válvula de escape do superaquecedor;Fechar a válvula principal de vapor;Desligar o exaustor e ventilador;Esfriar a caldeira lentamente.

OBS.: Se a caldeira estiver trabalhando com alimentação de água em automático, passar o mesmo em manual, para o melhor controle da pressão da mesma.

Se houver necessidade, acionar bomba de água, reserva para suprir a necessidade da caldeira.

Após existir condições de trabalho proceder os reparos:

Trocar o tubo danificado ou simplesmente isolá-lo;

2. Segurança vibra, causa:Má calibração de válvulas;Erro de montagem na instalação;Arraste por nível alto;Fora do alinhamento.

3. Descargas prolongadas nos coletores inferiores das paradas de água:Não é recomendável dar descarga nos coletores inferiores das paredes d’água porque corre o risco de interromper a alimentação de água nas paredes, podendo ocorrer danos;

OBS.: Se necessário dar descargas rápidas não ultrapassando no máximo 5 segundos.Válvulas de segurança abrindo constantemente: atribui-se ao excesso d pressão

e/ou baixo consumo de vapor, devendo ser reduzida a alimentação de bagaço sem alterar as regulagens dos ventiladores e exaustores até que as válvulas se fechem. Cabe aqui lembrar que as válvulas de segurança não devem ser utilizadas para operação da caldeira, ou seja, o operador não deve permitir que a pressão suba até a abertura das válvulas.

Providências dependem das circunstâncias. Alguns defeitos que causam a parada da caldeira são sanados imediatamente, outros entram no programa de manutenção.

É recomendável fazer um teste de pressão da caldeira logo após a safra e a limpeza, para verificar o estado da tubulação e das partes de pressão.

6. Roteiro de vistoria diária

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6.1. Manter o nível de água nos visores é de importância vital. Se o nível não for visível no visor, abrir o dreno para verificar se o nível é alto ou baixo. Os visores devem ser bem iluminados e observados com freqüência.

6.2. A descarga de fundo geralmente é provida de uma válvula de bloqueio e de uma válvula de descarga rápida. Na operação destas, abre-se a válvula de descarga rápida. A válvula de descarga rápida está sujeita ao desgaste e vazamento, sendo o vedamento feito pela válvula de bloqueio.

6.3. Em caldeiras que queimam bagaço em fornos celulares, a cinza deve ser removida a cada 8 ou 12 horas para assegurar uma boa combustão. No caso de grelha, as mesmas devem ser basculadas quando ocorre o acúmulo de escória sobre as mesmas.

6.4. A cinza e/ou fuligem não deve ser acumular no último passe de gás da caldeira, os funis de descarga devem ser de descarga contínua com alçapões duplos (que evitam a entrada de ar) a fim de impedir combustão posterior nesta parte.As cinzas podem ser retiradas continuamente através de uma calha com água corrente.

7. Operação de várias caldeiras

7.1. Várias caldeiras de mesma pressão operam geralmente com um coletor comum. Quando o controle da alimentação do bagaço é manual, o regime de combustão depende da perícia do operador para manter uma produção equilibrada de vapor nas caldeiras.

7.2. A pressão no sistema de alimentação de água deve ser estável; as bombas devem ter uma capacidade de vazão 25% superior ao consumo máximo e água.

7.3. Caldeiras que operam com tiragem natural têm a sua capacidade evaporativa limitada à tiragem e às perdas de carga através dos circuitos dos gases de combustão.A tiragem natural depende da altura da chaminé, da temperatura e do volume de gases de combustão, sendo que a velocidade de gás na boca de saída da chaminé deve ser limitada a 6m/s.

8. Procedimentos em situações de emergência

8.1. Vazamentos grandes de água em tubos rompidos com riscos de perdendo i nível.Proceder as seguintes operações em sua ordem:Fechar os ventiladores e exaustores, fechar registro principal de vapor, fechar o bagaço e simultaneamente injetar água até extinguir o fogo totalmente.Após a extinção do fogo, abrir a válvula de ventilação do tubulão ou do superaquecedor, abrir o registro dos exaustores até cessar a vaporização, manter a alimentação de água manual.

8.2. Problema com a alimentação de águaOperar a válvula do by-pass para manter o nível da água nos visores. Se o problema for de bombas ou do sistema de alimentação, proceder conforme item 8.1.

8.3. Explosão em fornalha

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Isto ocorre na falta de ar de combustão e acúmulo de gases de combustíveis na fornalha. A ignição produz uma combustão momentânea e pressão na fornalha. Na queima de bagaço esta ocorrência geralmente não prejudica a caldeira. Na queima de óleo ou gás pode causar danos.

8.4. Rompimento do visor de nívelFechar as válvulas do visor, geralmente providas de corrente e trocar o visor.

8.5. A válvula de segurança tarda a fechar, má calibração de válvula, arraste por nível alto fora de alinhamento.Se o problema persistir, a válvula deve ser enviada ao fabricante para manutenção.

8.6. Bloqueio de registros de ar e da tiragemCaso ocorra impedimento mecânico na operação de registros ou problema com o ventilador ou exaustor que impede a operação normal da caldeira, a mesma deverá ser parada para manutenção.

8.7.. Problemas elétricosEm caso de curto-circuito numa rede individual, desligue a chave, se o defeito afeta a operação da caldeira, siga as instruções do item 8.1.

8.8 Bloqueio ou rompimento de válvulas de pressãoSiga as instruções do item 8.1.

8.10. Entupimento em válvulas de dreno.

Operações de Emergências

Combustão: No caso de retrocesso de chama ou falha de ignição quando se está usando óleo combustível, gás ou combustível pulverizado fecha-se a alimentação de combustível e se ventila a caldeira o bastante.No caso de uma extinção do fogo ou quando as caldeiras estão retiradas do serviço, deve purgar-se a fornalha com bastante ar para evitar acúmulo de gases de combustão.Deve limitar-se o fechamento dos registros para evitar completa obstrução nas grelhas basculantes ou fixas.

Nível de água: a) Quando se trata de baixo nível: deve-se fechar a alimentação de ar, combustível e fechar os registros e portas de limpeza da fornalha, para apagar o fogo completamente.

Simultaneamente o fluxo da alimentação de água deve ser reduzida (nunca aumentado) e manualmente regulado. Feche a válvula de alimentação completamente enquanto o calor desprendido da alvenaria e da fornalha for alto.

Na falta de água apague a caldeira e feche a linha de água e de vapor. Esta operação evita choques térmicos e há súbito aumento de pressão que pode ocasionar a explosão.

Após estas operações esfria-se a fornalha passando grande fluxo de ar através da unidade, com as portas da fornalha completamente abertas.

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Todas as válvulas de saída de vapor devem permanecer fechadas enquanto o regime de operação não chegar a zero.

Diminua a pressão do vapor gradualmente.Quando a caldeira, diminua o fluxo de ar, feche as portas e registros para evitar um

esfriamento abaixo do ponto crítico.Não esvazie a caldeira antes que a fornalha esteja suficientemente fria para que

possa permitir a entrada de um homem.Determine a causa da falha do nível e examine a caldeira cuidadosamente, se

sofreu superaquecimento ou distorções nas partes de pressão, antes de reiniciar a operação. b) Quando se trata de nível alto: diminua ligeiramente o fluxo de alimentação da água abaixando o regime de vaporização.

Descarregue a caldeira até baixar o nível a uma altura de segurança de operação.Verifique o regulador automático para ter certeza de sua adequada operação, antes

de reincorporar no serviço. c) No caso de ocorrerem dificuldades de se manter o nível de água na caldeira por falta de bomba de alimentação ou bloqueio de válvulas, o Operador deve fechar imediatamente a admissão de óleo ou bagaço, reduzindo ao mínimo a admissão de ar e controlar a tiragem manualmente, manter a pressão de vapor, fechando a válvula principal de vapor, pois a queda de pressão ocasiona a vaporização, pela queda de calor latente da água da caldeira. Em seguida, localizar o defeito. Não coloque água na caldeira.

Programa Mínimo de Manutenção de Caldeiras

Como qualquer equipamento ou máquina, a caldeira igualmente necessita de manutenção, quer para substituir os componentes que se vão desgastando com o uso, quer para prevenir acidentes, ou ainda aumentar a vida do conjunto.Deste modo se impõe a necessidade de um programa de manutenção estabelecido por períodos de tempo conforme segue:

2. Programa de manutenção diária:

2.1. Descarga de fundo: É aquela que se procede no ponto mais baixo do sistema circulatório, geralmente se destina a extração do lodo e da sedimentação, em regime rudimentar de operação, em caldeiras industriais comuns. Devendo ser utilizadas a cada 8 horas, podendo ser aumentada em função da qualidade da água e da pressão de trabalho. Firmas especialistas no tratamento da água devem ser consultadas e estudado cada caso especificamente. Como a qualidade e a quantidade de água de reposição está em função direta das descargas de fundo, nas caldeiras de média e alta pressão, o método normal e usual é a descarga contínua, geralmente ligada a um sistema de recuperação de calor. A concentração máxima dos sólidos ocorre na superfície e vaporizante da caldeira, isto é, o nível de água do corpo de vapor e água, que é provido da tubulação de descarga contínua, situada abaixo do nível mínimo de água da caldeira. O controle de concentração de sólidos e sais em dissolução na água da caldeira é fator de suma importância para a preservação da mesma e deve ser orientado pelo laboratório, mediante análise periódicas de amostras tiradas da caldeira em operação a cada 8 horas de trabalho, principalmente em geradores de média e alta pressão.

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A operação da válvulas de descarga da caldeira deverá ser restrita aos períodos de vaporização moderada, preferivelmente em baixa combustão. Nunca faça uma descarga tão longa a ponto de perder de vista a água do nível indicador. A descarga deverá durar o tempo necessário para baixar 2” do nível existente. Evite descarga nos coletores de paredes dos tubos d’água da fornalha enquanto a caldeira estiver produzindo vapor.

2.2. Descarga do indicador de nível de água. O operador responsável em manter o nível de água correto, não deve permitir qualquer descuido para que o nível não seja mantido certo e, para isso, faz-se mister proceder a descarga da garrafa de nível para à retirada de qualquer depósito ou qualquer impureza contida na água depositada no vidro de nível, vindo a apresentar um nível falso. Deve-se dar de três a seis descargas do indicador de nível por dia, inclusive o alarme de alto e baixo nível, que nunca se deve confiar inteiramente no seu funcionamento. O numero de vezes pode aumentar dependendo da qualidade da água. Nunca se deve deixar o nível de água desaparecer do vidro.

2.3. Casa de caldeira: deve-se manter sempre limpa a casa de caldeira, com uma limpeza diária ou duas, para evitar pó, areia, restos de estopa, detritos, etc, que são causadores de mau funcionamento dos controles, principalmente quando existe instrumentação para o controle automático dos geradores.

2.6. Mancais dos ventiladores: A cada hora deve ser revisada a temperatura dos mancais dos ventiladores de tiragem forçada e induzida., para evitar um superaquecimento por falta de resfriamento adequado, como também a circulação de água nos ditos mancais, quando for o caso.

2.7. Lubrificação dos mancais: deve ser revisado a cada 8 horas o óleo de lubrificação dos mancais de todo o sistema de acionamento.

2.8. Bomba de alimentação: as gaxetas das bombas de alimentação devem ser revisadas a cada 8 horas de trabalho.

2.10. Motores elétricos: Uma vez por dia devem ser observados todos os motores elétricos existentes, na hipótese de apresentarem um aquecimento anormal, por qualquer deficiência de funcionamento ou sobrecarga.

3. Programa de manutenção semanal

3.1. Válvulas de segurança: Uma vez por semana devem ser operadas manualmente as válvulas de segurança da caldeira, principalmente a válvula de segurança do superaquecedor, por um dispositivo que possa operar no mesmo nível do piso da casa da caldeira, por intermédio de um cabo de aço fino e deve ser operada quando a caldeira estiver com pouca carga. Cuidados especiais devem ser tomados com relação à ligação da descarga da válvula, que não deve ser rígida ao corpo da mesma. O funcionamento regular das válvulas de segurança evita problemas de falha desses equipamentos.

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3.2. Válvulas em geral: Uma revisão no funcionamento de todas as válvulas deve ser feita semanalmente, corrigindo as que apresentam vazamento e revisando as juntas das mesmas.

3.3.. Paradas semanais: sendo utilizado o regime de paradas do gerador nos dias de domingo, certos cuidados são necessários quando a unidade fica de fogo apagado, e retorna ao trabalho na segunda-feira:a) descarga de fundo deverá ser sempre usada para eliminar a sedimentação, quando a caldeira estiver sendo desligada;b) nessa ocasião ser usadas as descargas de fundo dos coletores das paredes de tubos d’água de fornalha;c) deve-se aproveitar essas paradas para fazer todas as correções e revisões assinaladas na manutenção diária;d) proceder a extinção do fogo, de acordo com o equipamento de queima;e) reduza a tiragem, pelo menos até que todos os gases combustíveis, vapores, etc, tenham sido removidos, então feche todas as aberturas para a fornalha e deixe que a unidade resfrie gradualmente;f) alimente a caldeira de água manualmente, mantendo um nível elevado na indicador de nível d’água;g) quando a caldeira parar de produzir vapor, abra a válvula de descarga do superaquecedor o suficiente para reduzir a pressão de aproximadamente 100 psi (7kg/cm2) a caldeira não tendo superaquecedor, use a válvula de ventilação do tambor para esse fim, feche as válvulas principais e secundárias de vapor;h) mesmo quando a caldeira ficar inativa por apenas alguns dias, não se deve deixar a água permanecer no nível normal, a fim de serem reduzidas as tendências de corrosão.

4. Programa de manutenção mensal

4.1. Controles automáticos: devem ser limpos convenientemente todas as superfícies de contato dos controles automáticos e elétricos que trabalham permanentemente, removendo o pó e a oxidação dos contatos, inclusive os contatos das chaves magnéticas.

4.2.. Sopradores de fuligem: verificar se os elementos dos sopradores estão soprando no ângulo útil. Examinar se a válvula de drenagem do sistema de tubulação dos sopradores está com o furo da sede obstruído e limpar convenientemente a válvula.

4.4. Tanque de condensado: drenar o tanque de condensado, remover a válvula de bóia e examinar o interior do tanque para ver se há sedimentos. Lavá-lo bem. Testar o funcionamento da válvula de bóia e recoloca-la no tanque.

4.7. Bombas: verificar a gaxeta da bomba de água de alimentação, apertando-a convenientemente. Verificar o alinhamento da bomba e seu motor por meio de um indicador.

4.8. Parafusos de fixação: verificar de todos os motores e bombas.

4.9. Purgadores: verificar o estado de todos os purgadores de vapor, principalmente os existentes no sistema de retorno condensado. purgadores defeituosos desperdiçam vapor.

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4.10. Compressor de ar: caso exista esse equipamento, retire o filtro e limpe-o, deixando secar bem. Verificar se precisa de limpeza mais freqüente.

5. Programa de manutenção trimestral

5.1. Alvenaria e isolante: deve ser verificado o estado do material refratário, principalmente o da fornalha, se não há rachaduras os fragmentos do material, o isolamento deve ser examinado, para ver se há vazamento.

6. Programa de manutenção semestral

6.1. Paradas: a cada 6 meses, deve-se proceder uma parada nos geradores de vapor, para uma revisão geral, e realizar uma inspeção rigorosa sob o ponto de vista de corrosão, erosão, vazamento e eventuais defeitos, com exames diversos, que abaixo destacamos.

6.3. Tubos, corpo da caldeira e coletores: devem ser examinadas as superfícies internas e externas dos tubos, tambores e coletores, para exame de incrustações, corrosões e possíveis vazamentos de mandrilhação. Na existência de lodo ou incrustação interna nos tubos, os mesmos devem ser limpos com jato de água usando-se limpadores de tubos.

6.4. Material refratário: proceder em exame completo no material refratário, para constatar rachaduras, vazamentos, juntas de dilatação, afastamentos anormais das paredes de pressão, principalmente da fornalha.

6.5. Material isolante: examinar os isolamentos existentes, com vistas a vazamentos, desgastes e juntas de dilatação.

7. Programa de manutenção anual

As inspeções anuais devem ser completas e incluir um exame interno e externo de toso o conjunto, podendo ser estabelecido um critério de manutenção que coincida com a 2a manutenção semestral, destacando-se os seguintes tópicos:

7.1. Limpeza interna: promover a limpeza interna de toda a superfície de aquecimento do gerador do tipo aquatubular, incluindo tubulação em geral, tambores, tubos da parede de água, coletores, tubos do superaquecedor, ou seja, os partes de pressão, usando os meios normais de limpeza.

7.2. Limpeza externa: promover a limpeza externa de toda a superfície de equipamento do gerador, do tipo aquatubular, retirando as incrustações e depósitos de fuligem existentes, assim como o exame dessas superfícies, com vistas a qualquer defeito que apresente.

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B) LENHA

Nota-se também para a lenha a influência da umidade sobre o seu valor efetivo como combustível. A umidade da lenha varia com diversos fatores, dos quais os mais importante é o tempo de corte.

Na lenha verde há de 40% à 50% de umidade, ao passo que a lenha seca (período de secagem igual à 06 mêses) este valor cai para 30%.

Um dos maiores inconvenientes da lenha como combustível é que obriga a abrir as portas de carregamento de fornalhas, o que provoca entrada de ar, resfriando os gases e aumentando o excesso de ar; além disso deve-se notar que os pedaços grossos de lenha caem no fundo da fornalha, muitas vezes causando estragos aos refratários.

EFICIÊNCIA DOS COMBUSTÍVEIS EM CALORIAS:

. Lenha e Bagaço.............................................. 50%

. Carvão de pedra............................................. 60%

. Óleo Combustível.......................................... 80%

. Gás Butano ou Propano................................. 70%

PRINCÍPIO DA COMBUSTÃO

A COMBUSTÃO é um fenômeno de oxidação exotérmica.

Quer dizer: o carbono se oxida parcialmente em monóxido de carbono, CO, e totalmente em dióxido de carbono, CO2. O Hidrogênio se oxida em protóxido de hidrogânio mais comumente conhecido como água.

Na realidade, para a combustão não usamos o oxigênio puro, mas o ar. O ar é uma mistura de oxigênio e de nitrogênio nas proporções seguintes: l Kg de ar, contém 232 gramas. de oxigênio e 768 gramas de nitrogênio. l metro cúbico de ar, contém 2l0 litros de oxigênio e 790 litros de nitrogênio

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O CONTROLE DE COMBUSTÃO, é extremamente importante, pois serve para evitar perda de calor, e, consequentemente de combustível, elevando a eficiência de queima dos equipamentos e diminuindo o consumo de combustível. Esse controle da combustão pode ser feito através de aparelhos que medem, basicamente o seguinte:

- Percentual de CO2 nos gases da chaminé;

- Percentual de CO nos gases da chaminé;

- Percentual de O2 nos gases da chaminé;

- Temperatura dos gases na chaminé;

- Quantidade de fuligem;

- Tiragem.

Percentual de CO2.

Um dos aparelhos empregados é o denominado ORSAT, ou semelhante, e que consiste em um vidro graduado, no qual coloca-se o produto que vai absorver o gás desejado, no caso o CO2. A leitura é feita diretamente na escala graduada. Para o CO2, o líquido usado é o hidróxido de potássio.Para o O2 o procedimento é o mesmo, apenas com líquido diferente.

O baixo teor de CO2pode ser devido a: atomização (nebulização) imperfeita, excesso de ar, tiragem excessiva, entrada de ar falso na fornalha.

Temperatura dos Gases

Temperatura alta dos gases de combustão indica perda de calor pela chaminé. A boa prática manda que a temperatura deve situar-se em torno de 200° C.Temperatura alta na chaminé pode ser devido a:- Queimador com capacidade de queima demasiada, tiragem excessiva, superfícies de troca de calor sujas ou subdimensionadas, fornalhas pequena ou inadequada.

Quantidade de fuligem

A quantidade de fuligem nos gases de queima também permite estimar a quali- dade da queima, pois fuligem pode ser devido aos fatores abaixo:- Atomatização (nebulização) imperfeita, combustível em excesso, tiragem insuficiente, ventoinha inadequada, defeitos na fornalha. o caso de atomização imperfeita, deve-se verificar se o óleo está na

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viscosidade correta ( ou aquecido suficientemente) e se orifício do queimador está livre . Evidentemente, entre as consequências de fuligem, está a poluição ambiental que deve também ser evitada. O controle pode ser feito passando os gases de queima através de papel de filtro e comparando a coloração deste com a escala padrão.

Tiragem

A tiragem é a medida de passagem dos gases de combustão pela caldeira ou forno. Tiragem excessiva produz um aumento na temperatura dos gases na chaminé e reduz o percentual de CO2.Tiragem inadequada, por sua vez, resulta em combustão deficiente e excesso de fuligem.

A medida da tiragem é feita na câmara de combustão e na chaminé. Tiragem insuficiente na câmara de combustão acarreta saída dos gases e fumaça para a área exterior e vizinha. A tiragem deve ser grande o bastante para evitar pressão positiva na câmara de combustão.

AR NECESSÁRIO A COMBUSTÃO

Se houver excesso de ar, este excesso leva consigo uma parte do calor gerado, diminuindo a eficiencia da recuperação do calor.Se houver falta de ar, a reação de combustão não se completará, formando intermediários, sendo desperdiçado parte do combustível.Na prática sempre é conveniente se colocar um ligeiro excesso de ar para uma boa combustão.Para controle de combustão, pode se usar a medida de quantidade de CO2 ou seja o produto resultante da reação completa entre o C e o O.Se nós conseguíssemos uma combustão perfeita do bagaço, os gases resultantes teriam cerca de 20,0% de CO2.Pelos gases da chaminé é possível se saber grosseiramente como está ocorrendo a combustão .

Se a fumaça estiver preta, é sinal que a combustão está com pouco ar.

Se a fumaça sai clara praticamente sem cor, é sinal de grande excesso de ar.

E a fumaça cinza clara é um indicador de boa combustão.

O ideal é se medir o CO2 dos gases que deixam a caldeira.

O execesso de ar para bagaço pode ser conseguido através da seguinte fórmula:

% Excesso de ar = __20____ - l x l00 CO2

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CO2 % EXCESSO DE AR_____________________________________________________________

l 0 l00 l 82

12 66 13 54

14 42 l 5. 33 l 6 25 l 7 l 8 l 8 l l 9 15 20 0

TEMPERATURA DE COMBUSTÃO EM °C

A avaliação prática da temperatura, obtida na fornalha, se faz pelo simples olhar notando a côr. Temos a escala seguinte:

. Vermelho escuro.................................................................... 700°C

. Vermelho cereja..................................................................... 900°C

. Vermelho cereja claro............................................................ l 000°C

. Amarelo alaranjado................................................................ l 050°C

. Amarelo ovo.......................................................................... l l 00°C

. Amarelo claro........................................................................ l l 50°C

. Amarelo palha........................................................................ l 200°C

. Branco.................................................................................... l 300°C.

A temperatura de combustão depende da carga térmica da fornalha, do tipo de combustível, da superfície radiante exposta ao fogo e do excesso de ar, sendo que esta temperatura varia de l00°C à l 400°C para bagaço de cana.Em fornalha de alvenaria sem paredes d’`agua, a carga térmica não deve ultra-passar de l80.000 Kcal/m3/h. Em fornalhas com tubos dágua espaçados a carga térmica pode chegar até cerca de 250.000 Kcal/m3/h e em fornalha fechada de tubos soldados pode atingir até a carga térmica de 500.000Kcal/m3/h.

Quando a carga térmica é grande deve-se tomar cuidado com a qualidade de á-gua pois os tubos podem se incrustar com mais facilidade.

PODER CALORÍFICO

A quantidade de carbono e hidrogênio contido no combustível determina sua capacidade de gerar calor ou energia, ao que é dado o nome de poder calorífico do combustível expresso em Kcal/Kg.Como a maioria dos combustíveis contém água, chama-se Poder

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Calorífico Inferior (PCI) ao poder calorífico do combustível levando em consideração a água que contém e poder calorífico superior (PCS) ao poder calorífico do mesmo combustível se isento de água. Recomendações práticas para o trabalho ser desenvolvido com sucesso:1 Evitar sempre que possível,a troca de água da caldeira durante o resfriamento2 Efetuar descargas respeitando o números de ciclos de concentração recomendado

pelo laboratório3 Manter as caldeiras limpas,efetuando limpezas diárias nos cinzeiros4 Acompanhar análises do laboratório ,inclusive a umidade do bagaço,que não poderá

ultrapassar os 50 % de umidade.5 Autorizar a moagem somente quando a pressão de vapor estiver com 20,0 Kgf/cm2.6 A operação da rede de vapor,bem como os purgadores é exclusiva das áreas

consumidoras de vapor,porém deve ser fiscalizadas pelo pessoal das caldeiras.9 A inobservância dos drenos de linhas e purgadores pode acarretar acidentes e

danos nas linhas e equipamentos da mesma.essa tarefa é de responsabilidade de cada líder de área.

10 Observar a variação de pressão entre o balão superior e o vapor superaquecido,para detectar eventuais entupimentoos nas serpentinas.

11 Manter a temperatura do vapor superaquecido conforme recomendações dos fabricantes de cada caldeira.

12 Produzir vapor nas caldeiras cuja a pressão seja mais regular possível.13 Observar que não haja bagaço em excesso nas esteiras,sòmente o necessário,isso

poderá ser observado através de câmaras instaladas e amperímetros das esteiras.14 Manter sempre desobstruída a bica de bagaço.15 Evitar compactação desnecessária do monte de bagaço com a máquina.16 Manter o monte de bagaço com a rampa em sentido contrário á bica do retorno e

evitar que o grau de inclinação ultrapasse 14 graus.17 Manter a caixa de alimentação de ½ a ¾,para possibilitar a partida sem transtorno

para o sistema de acionamento.18 Manter o abastecimento e assistência para a máquina de bagaço e autorizar a saída

da mesma sòmente quando for providenciado outra para substitui-la,19 O operador da máquina deverá se responsabilizar pela limpeza da mesma.20 Manter as cabeceiras das esteiras limpas e .sem materiais estranhos21 Observar sempre as condições das esteiras,quanto o alinhamento,tensão,estado

dos parafusos,das taliscas,das correias,vazamentos ou ruídos nos redutores,22 Sempre que possível,eliminar vazamentos de bacilhos em frestas de portas de

inspeção das esteiras,alimentadores,e demais bicas de bagaço.

Atitudes e práticas que podem a levar um acidente:1 A confiança em excesso é depositada sobre os controles automáticos,chegando

a ponto de substituir técnicos especializados por dispositivos automáticos.2 Padrões de Operação e Segurança em Caldeiras e Vasos de pressão são

reduzidos ou completamente abandonados.3 Conhecimentos do Operador insuficientes4 Operadores não são munidos de Normas,procedimentos,Equipamentos

inadequados para operação,manutenção e testes.

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5 Programa regular de testes pra dispositivos de controle,e dispositivos de segurança não são seguidos.

6 Descuido ou indiferença está sempre presente em redor de caldeiras e vasos de pressão.

Algumas atitudes que o operador NUNCA deverá fazer:1 Nunca deixar de antecipar qualquer emergência! (Não esperar acontecer para

depois pensar na solução.2 Nunca operar uma caldeira recém instalada antes de conhecer completamente a

localização de todas as tubulações,controle e válvulas.3 Nunca deixar uma válvula de descarga aberta,sem outro operador próximo,quando

a caldeira estiver pressurizada com vapor,se tiver que sair por alguns instantes feche-a

4 Nunca aqueça uma caldeira com o vapor de outra.Isso acarreta risco grave e prejuízo.

5 Nunca permita acúmulo de sedimentos no indicador de nível e nem na garrafa do mesmo.Isso poderá ser catastrófico.

6 Nunca acender uma caldeira sem antes verificar que o nível de água está em condições normais.

7 Nunca abrir com rapidez uma válvula sob pressão,principalmente se +tratar de vapor.Isso provoca golpe de aríete e pode trazer sérios riscos.

8 Nuca conectar uma caldeira na rede de vapor antes que a mesma atinja a mesma pressão da rede. Algumas libras são toleráveis.Não confie totalmente na válvula de retenção de vapor da caldeira.Isso poderá trazer sérios riscos ao equipamento.

9 Nunca elevar a pressão da caldeira antes de testar manualmente as válvulas de segurança.Válvula emperrada é bomba com estopim aceso.

10 Nunca teste as válvulas de segurança manualmente com a pressão abaixo de 75 % da pressão de regulagem.Isso empena as hastes das mesmas e haverá travamento ou desregulagem.

11 Nunca confiar plenamente nas válvulas de segurança,para tanto,acionar semanalmente com auxilio das respectivas alavancas,para eliminação de resíduos contaminantes,que possam travar a válvula quando uma emergência.

12 Nunca regular uma válvula de segurança, com uma pressão maior,sem consultar o fabricante da mesma e pessoal responsável pela caldeira.

13 Nunca apertar parafusos em linha que possua pressão de ar ou vapor.14 Nunca permita que uma pessoa sem habilitação opere uma caldeira,pois a falta de

conhecimento poderá ser um ato infantil.15 Nunca deixar alguém entrar no interior de uma caldeira,sem antes da

colocação de aviso,ou pessoas serem informadas de tal tarefa.16 Nunca entre em um recinto fechado,com sistema de iluminação precário e em

corrente alternada.Poderá ser fatal.nunca autorizar reparos de grande monta em uma caldeira sem antes ter uma autorização expressa do responsável.

17 Nunca deixe o nível da água sumir do visor.18 Nunca alimente uma caldeira acesa quando você perdeu o nível da mesma,desligue

a caldeira imediatamente tome as medidas de emergência: Não coloque mais água,deixe esfriar normalmente,para evitar maiores danos.

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Alguns SEMPRE que deverá estar na mente de um operador.1 Sempre admitir a possibilidade de ocorrer uma emergência- saber exatamente

como proceder para cada caso.2 Sempre combinar rapidez com calma quando operar válvulas e controle em uma

emergência pensa-se melhor andando que correndo.3 Fazer verivicação diária no visor e garrafa de nível,com auxilio das

torneiras,caso de dúvida,fazer inspeção mais detalhada.4 Fazer limpeza diária na garrafa de nível e visores,dando descargas,isso evita de

dar um nível falso.5 Ter no mínimo um visor de nível em condições,quando a caldeira estiver em

operação.Ninguém te censurará por excesso de zelo.6 Certificar que as válvulas de descargas estão fechadas.7 Sempre que acender uma caldeira verificar que as válvulas de ventilação

estejam abertas para que saia o ar por completo da parte superior da caldeira.8 Sempre que uma caldeira tenha um superaquecedor e haja fogo na fornalha

deve ter passagem de vapor nas serpentinas,para evitar superaquecimento e queima das mesmas.

9 Observar com regularidade o manômetro da caldeira,para acompanhar a pressão da mesma.

10 Sempre obedecer as Normas de Segurança 11 Evitar elementos ou pessoas que não estão ligados diretamente com a operação

da caldeira.A casa de caldeiras não é sala de reuniões.12 Sempre colocar avisos “HOMENS TRABALHANDO” em equipamentos que

poderão ser ligados inadvertidamente.13 Observe regularmente as análises da água de alimentação e da caldeiras,para

fins de dar mais ou menos descargas.14 Sempre transmitir aos operadores instruções e ordens claras.15 Estar atento a possíveis riscos.Um bom operador estuda a sua instalação

diariamente com a finalidade de evitar problemas de segurança.16 Elaborar um Plano Contingencial para possíveis emergências embora não se

possa prevenir Emergências,um tal plano pode ajudar a minimizar as conseqüências de um acidente.

17 Operar uma caldeira com um bom conjunto de regras de Segurança,assegurar que todos estejam familiarizados com essas regras.

Domingos Carzino Neto

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