Inspeção de caldeiras - Brasil

PAULO MOURA

Curso de Inspeção

Março 2006

Teoria da Geração de Vapor

Tipos de Caldeiras

Detalhes de Fabricação

Caldeiras - Aplicações

Componentes de uma Caldeira

Norma NR-13

Inspeção Externa

Mecanismo de Dano

Inspeção Interna

CALDEIRAS

Equipamentos projetados com a funEquipamentos projetados com a funçção ão bbáásica de transformar sica de transformar áágua lgua lííquida em quida em vapor a pressão acima da atmosfvapor a pressão acima da atmosféérica, rica, numa temperatura igual ou maior que a numa temperatura igual ou maior que a de saturade saturaçção nessa pressão.ão nessa pressão.

Gerador de Vapor / CaldeiraGerador de Vapor / Caldeira

ALGUNS CASOS DE

ACIDENTES COM

CALDEIRAS

Casa da caldeira (o que restou) Exaustor e chaminé

Panorama do estrago

EXPLOSÃO DE CALDEIRA

ITAUBA - MATO GROSSO•DATA: DEZEMBRO DE 1998

• VITIMAS FATAIS: QUATRO PESSOAS • PREJUÍZO: $ 200.000 (Duzentos mil) dólares

Motivos: - Sobre pressão• - Falta de manutenção

• - Operador sem treinamento

EXPLOSÃO DE CALDEIRASananduva - RS

•DATA: 1986

• VITIMAS FATAIS: UMA PESSOA•

Motivos: - Operador sem treinamento• - Falta de manutenção e inspeção •

REFINARIA DUQUE DE CAIXIAS

•DATA: 10 DE JULHO DE 1990

• VITIMAS: TRÊS PESSOAS MORTAS E 8 FERIDAS

• PREJUÍZO: $ 12.000.000 (Doze milhões) dólaresMotivos: - Falha na supervisão

• - Não seguir os procedimentos padrões

• - Operador não habilitado

Ano Local Natureza N mortos/danos

1972 Rio de Janeiro Escape de GLP e consequenteBLEVE* do vaso 37

1974 Flisborough(Reino Unido)

Explosão de uma planta de caprolactama devido à ruptura

de tubulação28

1976 Seveso (Itália) Explosão seguida de liberação de dioxina desconhecido

1984 Cubatão (Brasil)

Rompimento de tubulação de gasolina e consequente ignição cerca de 500

1984 Mexico City (México)

Vazamento de GLP seguido de BLEVE* cerca de 550

1984 Bhopal (Índia)Liberação de isocianato de metila por explosão de um tanque de armazenamento

mais de 2500

1986 Basiléia (Suíça)

Contaminação do Rio Reno a partir de águas de extinção de

incêndio de um depósito de armazenamento

danos ambientais

GERAGERAÇÇÃO DE VAPORÃO DE VAPOR

A geraA geraçção de Vapor ão de Vapor éé um um processo fprocesso fíísico que envolve o sico que envolve o aquecimento da fase aquecimento da fase llííquidaquidaatatéé a fase de a fase de ebuliebuliçção,ão, na na pressão desejada.pressão desejada.

CALDEIRASCALDEIRAS

Pres

são

Temperatura

GERAGERAÇÇÃO DE VAPORÃO DE VAPORCONCEITOS DE TERMODINÂMICACONCEITOS DE TERMODINÂMICA

A - Líquido Comprimido

C – Mistura Liquido Saturado + Vapor SaturadoD - Vapor Saturado

B - Líquido Saturado

E - Vapor Superaquecido

A

30 C

B

99,6 C

C

100 C

D

100 C

E

105 C

Pressão = 1 Pressão = 1 atmatm = 0,1015 = 0,1015

VAPORIZAÇÃOSATURAÇÃO

SUPERAQUECIMENTO

LLííquido quido ComprimidoComprimido

LLííquido quido Saturado e Saturado e Vapor SaturadoVapor Saturado

Vapor SuperaquecidoVapor Superaquecido

100 % Líquido Saturado100 % Vapor Saturado


MudanMudançça de fase da a de fase da ÁÁguagua

Mudança de Fase da Água (CNTP)

0

100

200

300

400

500

0,001

089

0,001

0,001

044

0,418

4

1,671

2,14

Volume Especifícico

Tem

p ( C

)

Specific Internal Specific Specific

Temp Pressure Volume Energy Enthalpy Entropy

C MPa kg/cm2 m3/kg Incremento kJ/kg kJ/kg kJ/kg/K

100 0,1013 1,00 0,001044 1,000 418,9 419 1,307 0 Saturated Liquid

100 0,1013 2,00 1,673 1602,490 2506 2676 7,355 1 Saturated Vapor

120,6 0,2026 2,00 0,001061 1,000 506,2 506,4 1,534 0 Saturated Liquid

120,6 0,2026 2,00 0,8751 824,788 2530 2707 7,123 1 Saturated Vapor

152,3 0,5065 5,00 0,001093 1,000 641,8 642,3 1,866 0 Saturated Liquid

152,3 0,5065 5,00 0,3704 338,884 2562 2749 6,817 1 Saturated Vapor

330 12,8500 126,95 0,001561 1,000 1505 1525 3,551 0 Saturated Liquid

330 12,8500 126,95 0,013 8,328 2499 2666 5,442 1 Saturated Vapor

342,2 15,0000 148,08 0,001658 1,000 1586 1610 3,685 0 Saturated Liquid

342,2 15,0000 148,08 0,01034 6,236 2455 2610 5,31 1 Saturated Vapor


365,8 20,0000 197,43 0,005834 2,867 2293 2410 4,927 1 Saturated Vapor


374,1 22,0900 218,07 0,003155 1,000 2030 2099 4,43 1 Saturated Vapor

Quality(Título)

Phase




FLAMOTUBULAR


•• A temperatura de saturaA temperatura de saturaçção aumenta com ão aumenta com a pressãoa pressão

•• A transformaA transformaçção de fase ocorre a uma ão de fase ocorre a uma temperatura constantetemperatura constante

•• O calor latente de vaporizaO calor latente de vaporizaçção diminui ão diminui com a pressãocom a pressão

CONSTATAÇÕES


Porque se utiliza água ?Baixo custo e Baixo custo e facilfacil obtenobtenççãoão

Vapor Vapor ddááguagua éé limpo, inodoro e não limpo, inodoro e não éé toxicotoxico

Vapor Vapor ddááguagua tem alto poder de armazenamento tem alto poder de armazenamento de calorde calor


éé o mais indicado para uso em o mais indicado para uso em aquecimento aquecimento

Problema : grande formação de condensado

Vapor SaturadoVapor Saturado


Alem do uso em aquecimento , Alem do uso em aquecimento , ééutilizado na obtenutilizado na obtençção de trabalho ão de trabalho mecânico (Turbinas , Geradores)mecânico (Turbinas , Geradores)

Problema : elevada temperatura e altas pressõesPortanto seu uso só é economicamente viável sistemas mais complexos.

Vapor SuperaquecidoVapor Superaquecido


Equipamentos projetados com a Equipamentos projetados com a funfunçção bão báásica de transformar sica de transformar áágua gua llííquida em vapor a pressão acima quida em vapor a pressão acima da atmosfda atmosféérica, numa temperatura rica, numa temperatura igual ou maior que a de saturaigual ou maior que a de saturaçção ão nessa pressão.nessa pressão.



Triângulo do fogoTriângulo do fogo

OxigênioOxigênioCombustCombustíívelvelFonte de IgniFonte de Igniççãoão

A combustão pode ser controlada através da dosagem de ar, proporcionando assim a perfeita mistura ar-combustível. Caso ocorra um descontrole de ar pode surgi misturas pobres e ricas.

1-Mistura Pobre 3-Mistura Ideal2-Mistura Rica

Combustível

Ar

Cada combustível tem seu excesso de ar específico para que ocorra uma queima completa. Realizando cálculos de base estequiométrica obtem-se as quantidades exatas de ar e combustível para uma queima ideal. O ar de excesso éjustamente a soma de ar a mais em cima desta quantidade exata de ar/combustível

C + O2 CO2 Combustão CompletaCombustão Completa

2C + O2CO Combustão IncompletaCombustão Incompleta

Condução: Transmissão de calor através da qual a energia passa de molécula para molécula sem que elas sejam deslocadas.

Convecção: Transmissão de calor devido o deslocamento de camadas aquecidas proveniente da diferença de densidade.

Radiação: Propagação de calor que ocorre através de ondas eletromagnéticas

Fluxograma de Combustíveis

UA-2UA-1 UP-1FORNECEDORESEXTERNOS UT-E UP-2

COMBUSTÍVEIS GASOSOS

COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS

A-200

GLP GÁS COMBUSTÍVEL GÁS NATURAL

METANO ETANO C4’sGÁS DE FLARE

GASOLINA GASÓLEO DE PIRÓLISERAP

OC-1ARASF

QUEROSENE

RASF

Fora deoperação

Fluxograma de Combustíveis Líquidos

RLAM

PetrobrásBACAM

Armazenagem

FB 969A

FB 969B

FB 1014

FB 1051

FB1013

UP-1

UA-1

A200

SAO II

OC-1A

UT-E

RASF

OC-1A

GAPÓleo

Recuperado

RAP

RAP

CombustívelÚnico *

* Combustível Único = RAP + Óleo Recupedo + Gasóleo + DCPD

UA-2

RAP +Gasóleo

DCPD

GAPUP-2

GAP

TQ5301A/B

Fora deoperação

Fluxograma de Combustíveis Gasosos

UP-2

UP-1

UA-1BAHIAGÁS

UT-E

GLP

GLP

GásCombustível

GásNatural

Gás deFlare

GLP

GLP

UA-2

- Gás Combustível- Metano- Etano- C4’s

- Gás Combustível- Metano- Etano

GásCombustível

GLP


Equipamentos projetados com a Equipamentos projetados com a funfunçção bão báásica de transformar sica de transformar áágua gua llííquida em vapor a pressão acima quida em vapor a pressão acima da atmosfda atmosféérica, numa temperatura rica, numa temperatura igual ou maior que a de saturaigual ou maior que a de saturaçção ão nessa pressão.nessa pressão.







CALDEIRASCLASSIFICAÇÃO

•• FlamotubularesFlamotubulares

•• AquotubularesAquotubulares

Tipo : Circulação de Água

CALDEIRAS FLAMOTUBULAR










CALDEIRAS AQUOTUBULAR







CARACTERISTICAS OPERACIONAISCARACTERISTICAS OPERACIONAISFLUXO DE FLUXO DE ÁÁGUA / VAPORGUA / VAPOR

Fluxograma Simplificado de uma Planta do Processo Petroquímico

PETROBRASRLAM

NAFTA

ÓLEO COMBUST.

PETROBRASNAFTA NAFTA

DTBASE

ÓLEOCOMBUSTIVEL

PIRÓLISE (UP) AROMÁTICOS (UA)

NAFTA

NAFTA

UTILIDADES (UT-E)

VAPOR / AR / ELETRICIDADE

ELETRICIDADEVAPOR

AR

UTILIDADES (UT-A)ÁGUAS

RIOJOANES

POÇOARTESIANO

ÁGUA (AD)ÁGUA (AC)

CLIENTES

TRIKEM(AL)

ÁGUA (AD)

ÁGUA (AC)

C H E S F

TERMINALMARÍTIMO

PETROBRASRPBA

ETENO

PROPENO

PROPANO

ISOPRENO

BUTADIENO

BUTENO

P-XILENO

BENZENO

TOLUENO

O-XILENO

COPERAF I/II

GÁS

NATURAL

BAHIA GÁS


100 t/h

CEMAP

32 MW49 MVA 69 kV

SE LESTE SE SUL SE NORTE CHESF

400 t/h

AR

GÁSNATURAL

38 MW45 MVA

2 X 100 MVA

400 t/h400 t/h400 t/h400 t/h

480 t/h260 t/h

GÁSNATURAL

AIR

45 MW45 MVA

42 MW45 MVA

42 MW45 MVA

32 MW49 MVA

V120

V42

V15

V3.5

400 t/h

GV-A GV-B GV-C GV-D GV-E GV-H

200 MVA

TG-F

TG-ETG-UP

75 MVA

220 t/h

2 x 425 t/h

TG-A / C

2 x 300 t/h

2 x 325 t/h

480 t/h

400 t/h

220 t/h

TG-B TG-D

ÁTUA DE ALIMENTAÇÃO DE CALDEIRA

2 x 66 MVA

230 t/h

80 t/h

FORNOS PIROLISE CEMAP

R-120/42A/B/.../E5x180 t/h

R-15/3.5-A/B2x150 t/h

R-42/15A/B/.../E5x100 t/h

ALÍVIO V3.52x150 t/h

ALÍVIO V154x125 t/h

TGsATUAIS

FLUXOGRAMA DE PROCESSO

SIMPLIFICADO DE UMA TERMOELETRICA

TurbinaTurbina

CaldeiraCaldeira


• Natural

• Forçada

Circulação de água





• Frontal

• Tangencial

Tipo de Queimador








VOLTARVOLTAR

CALDEIRASCALDEIRASFABRICAFABRICAÇÇÃO E MONTAGEMÃO E MONTAGEM

SELESELEÇÇÃO DE MATERIAISÃO DE MATERIAIS

nSA-178 -- AAçço Carbono (ERW)o Carbono (ERW)

nSA-192 -- AAçço Carbono (S/ Costura)o Carbono (S/ Costura)

nSA-209 -- AAçço o CromoCromo--MolibdenioMolibdenio (S/ Costura)(S/ Costura)

nSA-210 -- AAçço Carbono (S/ Costura o Carbono (S/ Costura -- MMéédio Carbono)dio Carbono)

nSA-213 -- AAçço o FerriticoFerritico / / AuteniticoAutenitico (S/ Costura)(S/ Costura)

ESPECIFICAESPECIFICAÇÇÃO ASMEÃO ASME



MECÂNISMO DE FALHAMECÂNISMO DE FALHAESTATESTATÍÍSTICA ( STICA ( MATERIALMATERIAL ))

nnAAÇÇO CARBONO O CARBONO -- 40,4 %40,4 %nnSA 209 T1 SA 209 T1 -- 9,5 %9,5 %nnSA 213 T11 SA 213 T11 -- 18,0 %18,0 %nnSA 213 T22 SA 213 T22 -- 24,0 %24,0 %nnSA 213 304 / 312H SA 213 304 / 312H -- 5,1 %5,1 %nnOUTROSOUTROS -- 3,0 %3,0 %

TENSÃO ADMISSTENSÃO ADMISSÍÍVELVEL

nn 1/4 DA TENSÃO DE RESISTÊNCIA1/4 DA TENSÃO DE RESISTÊNCIAnn 2/3 DA TENSÃO DE ESCOAMENTO2/3 DA TENSÃO DE ESCOAMENTOnn TENSÃO NECESSTENSÃO NECESSÁÁRIA PARA PRODUZIR RIA PARA PRODUZIR

UM CREEP 0,01 % EM 100.000 hUM CREEP 0,01 % EM 100.000 hnn 2/3 DA TENSÃO M2/3 DA TENSÃO MÉÉDIA CAPAZ DE DIA CAPAZ DE

PRODUZIR RUPTURA EM 100.OOO HPRODUZIR RUPTURA EM 100.OOO Hnn 4/5 DA MENOR TENSÃO CAPAZ DE 4/5 DA MENOR TENSÃO CAPAZ DE

PRODUZIR RUPTURA EM 100.000 HPRODUZIR RUPTURA EM 100.000 H

CCÁÁLCULO DA ESPESSURALCULO DA ESPESSURA

n T - ESPESSURA MÍNIMAn P - PRESSÃO DE PROJETOnD - DIÂMETRO EXTERNOn S - TENSÃO ADMISSÍVELn E - COEFICIENTE DE EXPANSÃO

T =T =P DP D

2 S + P2 S + P+ 0,005 D + E+ 0,005 D + E

CALDEIRA FLAMOTUBULARCALDEIRA FLAMOTUBULARMONTAGEMMONTAGEM








NR-13

FISCALIZAÇÃO:

É uma Norma Compulsória

Revisada em 1984 e 1994, última edição de abr/95

Descumprimento: Dolo ou Culpa

Implica em Multas

Pode Implicar em Interdição

TrabalhadorDRT/MTb

çGerais

SEGURANÇA E MEDICINA NO TRABALHO (1977)

MINISTÉRIO DO TRABALHO (1978)

MINISTÉRIO DO TRABALHO (1978)

LEI6514

PORTARIASMINISTERIAIS

NORMASREGULAMENTADORAS

Legislação Sobre Segurança no Trabalho

-TrabalhadoresSindipetro (CUT), Força Sindical, DiesatGoverno

DRT/SP, SSST/MTb e INMETROEmpresas

Abiquim, IBP, Reduc/Petrobrás

Quem revisou:NR13

Comissão Tripartite

USUÁRIOS / EMPRESASLUIZ MOSCHINI ABIQUIM / PQUWELSIO MONTEIRO CNIMARCELO SALLES REDUC /

PETROBRÁSALDO C. DUTRA IBP / CEPEL

GOVERNOGOVERNORUI MAGRINI DRT/SPDRT/SPALMIR CHAVES SSST/SSST/MTbMTbFÁTIMA LEONE INMETROINMETRO

Grupo de TrabalhoTRABALHADORES

NILTON FREITAS DIESATODILON HORTA SINDIPETRO (CUT)JOSÉ AUGUSTO F.SINDICAL

Escopo da NR13

É uma Norma Regulamentadora do Ministério do Trabalho e Emprego.Tem por objetivo regulamentar as instalações, manutenção e inspeções de caldeiras e vasos de pressão naquilo que tange a segurança destas instalações.

Principais Aspectos da Norma

Riscos Graves e Iminentes

São Não Conformidades com a Norma que podem implicar em interdição da planta.

Falta de SV ou SV ajustada abaixo da PMTA;Falta de instrumento que indique a pressão do vapor acumulado e controle de nível;Falta de iluminação de emergência;Artifícios que neutralizem sistemas de controle e segurança;Falta de operador de caldeira;Operação fora das condições de projeto;Não atendimento aos prazos das inspeções.

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 refervedores e equipamentos similares utilizados em unidades de processo.

13.1.213.1.2 Para efeito desta NR, consideraPara efeito desta NR, considera--se se Profissional Habilitado aquele que tem Profissional Habilitado aquele que tem competência legal para o exerccompetência legal para o exercíício da profissão cio da profissão de engenheiro nas atividades referentes a de engenheiro nas atividades referentes a projeto de construprojeto de construçção, acompanhamento de ão, acompanhamento de operaoperaçção e manutenão e manutençção, inspeão, inspeçção e supervisão ão e supervisão de inspede inspeçção de caldeiras e vasos de pressão, em ão de caldeiras e vasos de pressão, em conformidade com a regulamentaconformidade com a regulamentaçção ão profissional vigente no Paprofissional vigente no Paíís.s.

Obs:Obs: PH são os profissionais da PH são os profissionais da áárea de Engenharia Mecânica e de rea de Engenharia Mecânica e de Engenharia Naval bem como os engenheiros civis com atribuiEngenharia Naval bem como os engenheiros civis com atribuiçções do ões do artigo 28 do decreto federal 23.569/33 que tenham cursado as disartigo 28 do decreto federal 23.569/33 que tenham cursado as disciplinas ciplinas de de ““Termodinâmica e suas AplicaTermodinâmica e suas Aplicaççõesões”” e e ““Transferência de CalorTransferência de Calor”” ou ou equivalentes com denominaequivalentes com denominaçções distintas, independente do nões distintas, independente do núúmero de mero de anos transcorridos desde sua formatura;anos transcorridos desde sua formatura;

13.1.313.1.3 Pressão MPressão Mááxima de Trabalho xima de Trabalho Permitida Permitida -- PMTP, ou Pressão MPMTP, ou Pressão Mááxima de xima de Trabalho AdmissTrabalho Admissíível vel -- PMTA, PMTA, éé o maior valor de o maior valor de pressão compatpressão compatíível com o cvel com o cóódigo de projeto, a digo de projeto, a resistência dos materiais utilizados, as resistência dos materiais utilizados, as dimensões do equipamento e seus parâmetros dimensões do equipamento e seus parâmetros operacionais.operacionais.

PMTA ou PMTP

13.1.9 Para os prop13.1.9 Para os propóósitos desta NR, as sitos desta NR, as caldeiras são classificadas em 3 categorias caldeiras são classificadas em 3 categorias conforme segue:conforme segue:

a) caldeiras da a) caldeiras da Categoria Categoria ““AA”” são aquelas são aquelas cuja pressão de operacuja pressão de operaçção ão éé igual ou superior a igual ou superior a 1960 1960 kPakPa (19,98 kgf/cm2);(19,98 kgf/cm2);

b) caldeiras b) caldeiras Categoria Categoria ““CC”” são aquelas cuja são aquelas cuja pressão de operapressão de operaçção ão éé igual ou inferior a 588 igual ou inferior a 588 kPakPa (5,99 kgf/cm2) e o volume (5,99 kgf/cm2) e o volume éé igual ou igual ou inferior a 100 litros;inferior a 100 litros;

c) caldeiras c) caldeiras Categoria Categoria ““BB”” são todas as são todas as caldeiras que não se enquadram nas caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores.categorias anteriores.

CATEGORIZAÇÃO

13.5.313.5.3 Prazo mPrazo mááximo para inspeximo para inspeçção de ão de seguransegurançça peria perióódicadicaa)a) 12 meses para caldeiras das categorias 12 meses para caldeiras das categorias ““BB”” e e ““CC””;;b)b) 12 meses para caldeiras de recupera12 meses para caldeiras de recuperaçção ão de de áálcalis de qualquer categoria lcalis de qualquer categoria c)c) 24 (vinte e quatro) meses para caldeiras da 24 (vinte e quatro) meses para caldeiras da categoria categoria ““AA””, desde que aos 12 (doze) meses , desde que aos 12 (doze) meses sejam testadas as pressões de abertura das sejam testadas as pressões de abertura das vváálvulas de seguranlvulas de segurançça;a;d)d) 40 (quarenta) meses para caldeiras 40 (quarenta) meses para caldeiras especiais conforme definido no item 13.5.5.especiais conforme definido no item 13.5.5.

PRAZOS

PRAZOS13.5.613.5.6 Ao completar 25 (vinte e cinco) anos de Ao completar 25 (vinte e cinco) anos de uso, na sua inspeuso, na sua inspeçção ão subsequentesubsequente, as caldeiras , as caldeiras devem ser submetidas a rigorosa avaliadevem ser submetidas a rigorosa avaliaçção de ão de

integridade para determinar a sua vida integridade para determinar a sua vida remanescente e novos prazos mremanescente e novos prazos mááximos para ximos para

inspeinspeçção, caso ainda estejam em condião, caso ainda estejam em condiçções de ões de uso.uso.

13.5.11 Inspecionada a caldeira, deve ser emitido Relatório de Inspeção, que passa a fazer

a parte da sua documentação.13.5.12 Uma cópia do Relatório de Inspeção

deve ser encaminhada pelo Profissional Habilitado, citado no subitem 13.1.2, num prazo

máximo de 30 (trinta) dias a contar do término da inspeção, à representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento.

13.5.13 O Relatório de Inspeção, mencionado no subitem 13.5.11, deve conter no mínimo:a) dados constantes na placa de

identificação da caldeira;b) categoria da caldeira;c) tipo da caldeira;d) tipo de inspeção executada;e) data de início e término da inspeção;f) descrição das inspeções e testes

executados;g) resultado das inspeções e providências;

13.5.13 O Relatório de Inspeção, mencionado no subitem 13.5.11, deve conter no mínimo:h) relação dos itens desta NR ou de

outras exigências legais que não estão sendo atendidas;i) conclusões;j) recomendações e providências necessárias;k) data prevista para a nova inspeção da caldeira;l) nome legível, assinatura e número do registro no conselho do “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, e nome legível e assinatura de técnicos que participaram da inspeção.

CALDEIRAS COMPONENTES

Duto de saída de Gases de combustão

Ar de combustãoPRPR

Querosene

PDT

PDIC

AR

QUEIMADORESFRONTAIS

VaporAtomização

PDT

PDIC

Óleo Combustível

VENTILADOR PV PR

AR

GASES DECOMBUSTÃO

AR DECOMBUSTÃO

VENTILADOR PV PR

AR

GASES DECOMBUSTÃO

AR DECOMBUSTÃO

IHI

CBC

Caldeiras IHI

Rotina de Inspeção (Modêlo / Tipo de Caldeira)

ALSTHOM

Recuperação

TUBULÃO

SAÍDA DE GASES

DESSUPER

AQUECEDOR

QUEIMADORES

TANGENCIAIS

QUEIMADORES

TANGENCIAIS

ENT. DE ARENT. DE AR

ECO

SH-1

SH-2

SH-3

FIM

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

1

OBJETIVO

Padronizar os critérios utilizados na atividade de Inspeção de caldeiras.

Adequada a cada modelo / tipo:• IHI - 400 t/h• CBC - 400 t/h• Alsthon (Confab) - 100 t/h

•Caracteristicas construtivas•Materiais aplicados•Domínio dos mecanismos de falha•Equipamentos auxiliares•Tubulações

Rotina de Inspeção

2


IHI

CBC

3


ALSTHOM

Recuperação

4

Definidas para atender a NR-13 (máximo de 24 meses, com extensão possível de mais 06 meses -caldeiras categoria “A”) e pelo estado atual da caldeira.

Adotamos 30 meses (Inp. Externa, interna e T.H.)

A freqüência típica de reinspeção de “pontos padrão” é de a cada cinco anos.

A critério do “Profissional Habilitado” os intervalos podem ser reduzidos ou ampliados em função dos resultados das avaliações já executadas na caldeira.Considerar os equipamentos auxiliares que possuam regime operacional semelhante ao da caldeira.

Freqüência de Inspeção

5

Programa de Avaliação da integridade.

Aplicação: equipamentos que operam com temperatura igual ou superior a 400o C (sujeitos a danos por fluência, grafitização, etc), visando a sua extensão de vida (projeto = 30 anos).

Quando aplicar: a partir das 100.000 horas de operação (antes da falha – nucleação de danos).

O que fazer: aplicar técnicas de END´s e ensaios destrutivos (remoção de amostras) em pontos padronizados a partir de análise da engenharia (pontos de máxima tensão, perfil da perda da espessura, acompanhamento da alteração metalúrgica, etc).

Subdividir o equipamento pelo mecanismo de dano.


6

Programa de Avaliação da integridadeExemplos de sistemas: n.09 – Coletor de saída do SH3


7

Atividades de Pré-parada:Consiste no planejamento de todas as atividades de inspeção. São detalhadas em OS´s e enviadas ao Órgão de Planejamento. São elas:

•Sistemática de avaliação de integridade (END´s), inclusive de “repotencialização”;

•Relativas a alterações e reparos previstos;

•Retirada de amostras e ensaios;

•Equipamentos auxiliares e linhas que são liberados em conjunto com a caldeira.

Rotina de Inspeção

8

Finalidade Finalidade -- Registrar as condições físicas, certificar (laudo) a integridade e identificar indícios de danos internos:

verificação as condições operacionais (registrar

vazão, perfil de combustíveis, etc);

Ocorrências operacionais anormais (vibração,

ruído excessivo, aumento de temperatura, etc);

Presença de vazamentos (água, vapor, gases ou

combustíveis);

Situação do isolamento térmico (exame com

pirômetro ótico).

Inspeção Externa (em operação)

9


Caldeira- IHI400 t/h

10

Silenciosos (descarga) das Válvulas

de Segurança

Válvulas de SegurançaEstrutura de sustentação da Caldeira

Tirantes de sustentação da Caldeira

Chaparia do teto

Caixa de vedação do grampo do Tubulão

Principais Partes / ComponentesPrincipais Partes / Componentes


11

Caixa dos coletores

Corrimãos /guarda-corpo

Degraus e grades de piso

Isolamento do costado

Conexões (tomadas de amostra)

visores de chama

Vigas de contenção(buck-stay)


12

Juntas de expansão (ent./saída de Linhas)

Bocas de visita

Caixa dos ramonadores

Estrutura de contraventamento

Porcas e parafusos

Chaparia do costado

Chumbadores/base de concreto

Tubulações


13

Maçarico

Caixa dos maçaricos e acessórios

Juntas de expansão dos maçaricos

Sistema de selagem (maçaricos/ramonadores)

Suportes de Mola

Placa de identificação

Atividade Final: Emissão de relatório e OS´s


14

Silenciosos das Sv´s


15

Válvulas de Segurança


16

Estrutura de sustentação da Caldeira


17

Tirantes de sustentação da Caldeira


18

Chaparia do teto


19

Caixa de vedação do grampo do Tubulão


20

Caixa dos coletores


21

Corrimãos /guarda-corpo


22

Degraus e grades de piso


23

Isolamento do costado


24

Conexões (tomadas de amostra)


25

visores de chama


26

Vigas de contenção(buck-stay)


27

Juntas de expansão (ent./saída de Linhas)


28

Bocas de visita


29

Estrutura de contraventamento


30

Porcas e parafusos


31

Chaparia do costado


32

Chumbadores/base de concreto


33

Tubulações


34

Maçarico


35

Caixa dos maçaricos e acessórios


36

Juntas de expansão dos maçaricos


37

Sistema de selagem (maçaricos/ramonadores)


38

Suportes de Mola


39

Placa de identificação


MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHAESTATESTATÍÍSTICASTICA

RileyRiley StokerStoker MetallurgicalMetallurgical DepartamentsDepartaments

Causa das FalhasCausa das Falhas

Falha Mecânica = 81 %Falha Mecânica = 81 %

Falha por Corrosão = 19 %Falha por Corrosão = 19 %

%

65,88,6

3,5

4,9

3,83,1

2,28,1

SUPERQUECIMENTO

FLUÊNCIA

EROSÃO

GRAFITIZAÇÃO

FADIGA

FALHA EM SOLDA

SOLDA DISSIMILAR

OUTROS

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHAFALHA MECÂNICAFALHA MECÂNICA

%

37,2

20

9,2 10 10,8

8,1

4,5 4

0

5

10

15

20

25

30

35

40

ÁGUA DEALIMENTAÇÃO

HIDROGENIO DEP. ÓLEO DEP. CINZAS PITES POROXIGENIO

CST CORROSÃOCAUTICA

OUTROS

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHAFALHA POR CORROSÃOFALHA POR CORROSÃO

n PAREDE D`AGUA - 29,4 %n SUPERAQUECEDOR - 44,8 %n REQUECEDOR - 13,5 %n ECONOMIZADOR - 4,8 %n OUTROS - 7,5 %

MECANISMOS DE DANOSMECANISMOS DE DANOSFALHA POR LOCALFALHA POR LOCAL

n AÇO CARBONO - 40,4 %n SA 209 T1 - 9,5 %n SA 213 T11 - 18,0 %n SA 213 T22 - 24,0 %n SA 213 304 / 312H - 5,1 %n OUTROS - 3,0 %

MECANISMO DE FALHAFALHA POR MATERIAL

MECÂNISMO DE FALHAMECÂNISMO DE FALHACLASSIFICACLASSIFICAÇÇÃOÃO

nRuptura por TensãonCorrosão Lado D`AguanCorrosão Lado do FogonErosãonFadiganControle de Qualidade Deficiente

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHARUPTURA POR TENSÃO

nSUPERAQUECIMENTO RÁPIDOnFLUÊNCIAnSOLDA DISSIMILAR


nTEMPERATURA DE OPERAÇÃO MUITO MAIOR QUE A DE PROJETO.

n INTERVALO DE TEMPO PEQUENO

CARACTERISTICAS

SUPERQUECIMENTO RÁPIDO


n INCIDÊNCIA DE CHAMAnDEPÓSITOS EXTERNOS NÃO QUEMADOSnDEPOSIÇÃO INTERNA ALTAnNÍVEL BAIXO nOBSTRUÇÃO DO TUBO

CAUSAS :



nLÁBIOS FINOS

ASPECTO



nACÚMULO DE DANOS nLONGO TEMPO DE EXPOSIÇÃOnPODE OCORRER ABAIXO DA

TEMPERATURA DE PROJETO

CARACTERÍSTICAS

FLUÊNCIA


n INCIDÊNCIA DE CHAMAnDEPOSIÇÃO INTERNA ALTAn ZONAS DE TENSÕES ELEVADAS

CAUSAS :


AC

RE

SC

IMO

A

CR

ES

CIM

O S

OB

RE

A T

EM

PE

RA

TUR

A D

E P

RO

JETO

A T

EM

PE

RA

TUR

A D

E P

RO

JETO

TEMPO DA FALHA

DE

FOR

MA

DE

FOR

MA Ç

ÇÃ

O /

ALO

NG

AM

EN

TO

ÃO

/ A

LON

GA

ME

NTO

EFEITO DA TEMPERATURA x TEMPO


nFERRITICO + AUSTENITICOnTEMPERATURA E TENSÕES ACIMA

DOS VALORES DE PROJETO

CARACTERCARACTERÍÍSTICASSTICAS

SOLDA DISSIMILAR


nTRINCA CIRCUNFERENCIAL AO LONGO DA MARGEM DA SOLDA, NO LADO DO FERRITICO..

ASPECTO

SOLDA DISSIMILAR

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHACORROSÃO LADO D’AGUA

nEXISTÊNCIA DA PELÍCULA DE MAGNETITA

nAGUA DESMINERALIZADA E DESAERADA

CARACATERÍSTICAS

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHACORROSÃO LADO D’AGUA

nCONTAMINAÇAO DA AGUAnTRATAMENTO DA AGUA DEFICIENTEnTECHO DE TUBO INSTALADO SEM A

LIMPEZA INTERNA ADEQUADA

CAUSAS

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHACORROSÃO LADA D’AGUA

nPITEFORME

ASPECTO

CORROSÃO CÁUSTICA NO SUPERAQUECEDOR

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHACORROSÃO LADO DO FOGO

nBAIXA TEMPERATURAnALTA TEMPERATURA

TIPOS


nCOMPOSTOS DE ENXOFREnPONTO DE ORVALHOnDEPÓSITOS ALTAMENTE

HIGROSCÓPICOSnEXCESSO DE AR

CORROSAO EM BAIXA TEMPERATURACORROSAO EM BAIXA TEMPERATURA


nTEOR DE METAIS NO COMBUSTÍVEL (V - Ni - Na )

nEUTÉTICOS DE BAIXO PONTO DE FUSÃO

CORROSAO EM ALTA TEMPERATURACORROSAO EM ALTA TEMPERATURA

CONCEITO DE EUTCONCEITO DE EUTÉÉTICOTICO

SS

LL

GG

TEMPERATURA x TEMPOTEMPERATURA x TEMPO

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHAEROSÃO

n INCIDÊNCIA DE JATO DE AGUA OU VAPOR SATURADO

MECANISMO DE FALHAMECANISMO DE FALHAFADIGA

nMECÂNICA nTÉRMICAnFADIGA CORROSÃO

TIPOS


nVIBRAÇÃO POVOCADA PELA RESSONÂNCIA DO FLUXO DE GASES DE COMBUSTÃO

CAUSA

MECÂNICA


nTRINCA CIRCUNFRENCIAL, NOR-MALMENTE, PRÓXIMO AS SOLDAS DE SUPORTES

MECÂNICA

ASPECTO


nn FREQUENTES MUDANÇAS DE TEMPERATURA, DE MODO SEVERO E RÁPIDO, PROVOCAMDO CHOQUE TÉRMICO LOCALIZADO

TÉRMICA

CAUSA


nREGIÃO DOS QUEIMADORESnREGIÃO DOS RAMONADORES

LOCAIS DE OCORRÊNCIA MAIS PROVÁVEL

TÉRMICA

FADIGA TÉRMICA


nnASSOCIAASSOCIAÇÇÃO DE PROCESSO ÃO DE PROCESSO CORROSIVO COM TENSÕES CORROSIVO COM TENSÕES CCÍÍCLICAS.CLICAS.

CORROSÃO FADIGA

FADIGA COROSÃO

FADIGA

FADIGA CORROSÃO FADIGA TÉRMICA

Ruptura - corrosão sob-tensão-(presença de sais)

Defeito de Soldagem

Falhas em Caldeiras

Local do vazamento (aleta) na parede Oeste daFornalha . Vista EXTERNA

Solda da aleta de péssima qualidade , ao lado dovazamento. Lado EXTERNO

Vazamento (furo provocado por defeito desoldagem, aliado a reparo inadequado) . VistaINTERNA do tubo.

Detalhe da foto ao lado. Vista INTERNA do tubo.

Nesta foto verifica-se a espessura do tubo em bomestado (~ 6,0mm), próximo a falha.

Aspecto interno (interior da FORNALHA) da soldada aleta no mesmo ponto da falha, visualmente embom estado.

Vazamento

Vazamento

FORNALHA , parede OESTE , ponto dovazamento visto pela parte inferior da viga.

Mesmo ponto da foto ao lado.

FORNALHA , parede OESTE , ponto dovazamento visto pela parte superior da viga

Mesmo ponto da foto ao lado.

VigaSuporte

Vazamento

viga

viga

tubos

THE ENDTHE END

1

OBJETIVO

Finalidade Finalidade -- Registrar as condições físicas e certificar (laudo) a integridade das partes sobre pressão da caldeira (inclusive das linhas até o bloqueio).

Principais exames/Testes executados:

•Inspeção visual (IV);•Medição de espessura (ME);•Ultra-som (US);•Líquidos penetrantes (LP)•Partículas magnéticas;•IRIS;•Metalografia por Réplicas;•Manutenção/calibração (TL=Teste em Linha) das válvulas de Segurança;•Teste Hidrostático.

Inspeção interna (em parada)

2

Rotina de Inspeção (Fluxo Caldeira IHI)

Duto de saída de Gases de combustão

Ar de combustãoPRPR

Querosene

PDT

PDIC

AR

QUEIMADORESFRONTAIS

VaporAtomização

PDT

PDIC

Óleo Combustível

3

Rotina de Inspeção (Fluxo Caldeira CBC)

TUBULÃO

SAÍDA DE GASES

DESSUPER

AQUECEDOR

QUEIMADORES

TANGENCIAIS

QUEIMADORES

TANGENCIAIS

ENT. DE ARENT. DE AR

ECO

SH-1

SH-2

SH-3

4

Economizador

Tubulão/Válvulas de segurança

Fornalha

Superaquecedor

Coletores

Dessuperaquecedores

Tubulação

Queimadores


Inspeção Interna (em parada)

5

Bv´s /Refratário

Visores/Ramonadores

Dutos/Juntas expansão

Suportes/vigas

Sopradores de Ar

Preaquecedores (PR´s e PV´s)

Zona Morta (região não sujeita a chama)

Atividade Final: Emissão de relatório e

OS´s



6

FornalhaFornalha


7

EconomizadorEconomizador


8

TubulãoTubulãoInspeção Interna (em parada)

9

TubulãoTubulão


10

TubulãoTubulão


11

TubulãoTubulão


12

Válvulas de Segurança


13

FornalhaFornalhaInspeção Interna (em parada)

Lado do Fogo

14

FornalhaFornalha


15

FornalhaFornalha


16

FornalhaFornalha


17

SuperaquecedoresSuperaquecedores


18

SuperaquecedorSuperaquecedorInspeção Interna (em parada)

19

Inspeção Interna (em parada) SuperaquecedorSuperaquecedor

20

SuperaquecedoresSuperaquecedores


21

Inspeção Interna (em parada) SuperaquecedorSuperaquecedor

22

ColetoresColetores


23

DessuperaquecedoresDessuperaquecedores


24

TubulaTubulaççãoão


25

TubulaTubulaççãoão


26

QueimadoresQueimadores


27

BVBV´́s / Refrats / Refratááriorio


28

Visores / Visores / RamonadoresRamonadores


29

Dutos / Dutos / Juntas expansão


30

Suportes / vigasSuportes / vigas


31

Sopradores de Ar Sopradores de Ar


VENTILADOR PV PR

AR

GASES DECOMBUSTÃO

AR DECOMBUSTÃO

32

PreaquecedoresPreaquecedores (PR(PR´́s e PVs e PV´́s) s)


VENTILADOR PV PR

AR

GASES DECOMBUSTÃO

AR DECOMBUSTÃO

33

PreaquecedoresPreaquecedores (PR(PR´́s/PVs/PV´́s)s)


34

PreaquecedoresPreaquecedores (PR(PR´́s e PVs e PV´́s)s)


VENTILADOR PV PR

AR

GASES DECOMBUSTÃO

AR DECOMBUSTÃO

35



36



37

Zona Morta (região não sujeita a chama)


EXERCÍCIO DE INSPEÇÃO DE CALDEIRAS 1 - Defina :

• • • • •

Geração de Vapor Vapor Saturado Vapor Superaquecido Caldeira NR-13

2 - Responda com suas palavras :

• • •

• • • • • • • •

Qual a classificação de caldeira quanto a circulação de água ? Qual a classificação de caldeira quanto a posição dos queimadores ? Por que em alguns tipos de caldeiras é necessário a existência de bombas entre o tubulão e coletor inferior no circuito água e vapor ? Qual a região da caldeira em qual mais se registrou falhas ? Qual a Classificação das falha possíveis de ocorrer numa caldeira ? Quais as falhas associadas com as tensões atuantes em uma caldeira ? Quais as causas de corrosão pelo lado da água ? Quais as causas de corrosão pelo lado do gases de combustão ? Quais Locais prováveis de ocorrência de fadiga térmica ? Qual o aspecto de uma falha por fluência ? Por na falha por superaquecimento rápido a trinca é longitudinal ao eixo do tubo ?

3 - Qual a função principal ?

• • • • • •

Tubulão Risers ou tubos de subida Down comer ou tubos de descida Superaquecedor Economizador Dessuperaqucedor

4 – Marque a altenrantiva certa

Corrosão por ácido sulfúrico pode ocorrer mais facilmente em que região da caldeira: (a) Tubulão (b) Superaquecedor Primário (c) Superaquecedor Secundário (d) Pre aquecedor Regenerativo O mecanismo de dano Fluência pode ocorrer mais facilmente em que região da caldeira (a) Tubulão (b) Economizador (c) Superaquecedor Secundário (d) Pre aquecedor Regenerativo É uma aplicação de Caldeira flamotubular (a) Usina Nuclear (b) Aquecimento de água em hotéis (c) Na geração de Energia de grandes Usinas Termo Elétricas (d) Na geração de Energia de grandes Usinas Hidro Elétricas

É uma causa do mecanismo de superaquecimento rápido na caldeira (a) formação de ácido sulfúrico

(b) baixo nível de água no tubulão (c) erosão provocada pelo tubo vizinho (d) existência de tensão residual Na avaliação previa para detectar uma falha por superaquecimento rápido qual o melhor ensaio : (a) ultra som (b) não há como detectar. usa-se end's para investigar a falha. (c) radiografia (d) partícula magnética

4 – Marque a altenrantiva falsa

Quanto a temperatura de saturação do vapor d’agua, e falso afirmar que : (a) Temperatura do vapor utilizado para alimentação de turbinas (b) Varia com a pressão, quanto maior a pressão maior seu valor (c) Temperatura na qual a água se transforma em vapor saturado (d) Temperatura em que a água inicia o superaquecimento

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Inspeção de caldeiras - Brasil