Torre Caldeira Tratamento Agua Caldeira

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  • TRATAMENTO DE

    GUA PARA GERAO

    DE VAPOR: CALDEIRAS

    Patrocnio:

    www.corona.ind.br

    Elaborado por:

    Eng. Joubert Trovati

  • ______________________________________________________________________ Curso On-line Tratamento de gua ( Gerao de Vapor) - Prof.: Eng. Joubert joubert_trovati@terra.com.br / http://www.tratamentodeagua.com.br/curso

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    SUMRIO

    1. Conceitos Gerais

    1.1 Calor e Temperatura

    1.1.1 Mecanismos de Transferncia de Calor

    1.1.1.1 Conduo

    1.1.1.2 Conveco

    1.1.1.3 Radiao

    1.2 Vapor

    1.3 Combusto e Combustveis

    2 Caldeiras

    2.1 Breve Histrico

    2.2 Tipos de Equipamento

    2.2.1 Caldeiras Fogotubulares (ou flamotubulares)

    2.2.2 Caldeiras Aquatubulares

    2.2.3 Equipamentos Perifricos

    2.2.3.1 Pr-Aquecedor de Ar

    2.2.3.2 Economizador

    2.2.3.3 Soprador de Fuligem

    2.2.3.4 Superaquecedor

    3 gua para Gerao de Vapor

    3.1 Qualidade da gua

    3.1.1 Impurezas Encontradas na gua

    3.1.2 Retorno de Condensado

    4 Tratamentos Preliminares da gua

    4.1 Clarificao/Filtrao

    4.2 Processos de Troca Inica

    4.2.1 Abrandamento

    4.2.2 Desmineralizao

    4.3 Processo de Osmose Reversa

    4.4 Outros Processos de Abrandamento

    4.5 Destilao

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    5 Objetivos do Tratamento de gua das Caldeiras

    6 Preveno das Incrustaes

    6.1 Incrustao - Causas e consequncias

    6.2 Tratamentos para Preveno das Incrustaes

    6.2.1 Tratamento Precipitante - Fosfato

    6.2.2 Tratamento Quelante

    6.2.3 Tratamentos Disperso-Solubilizantes (TDS)

    7 Corroso e Mtodos de Controle

    7.1 Fundamentos

    7.2 Tipos de Corroso em Caldeiras

    7.2.1 "Pittings" (ou pites)

    7.2.2 Corroso Galvnica

    7.2.3 Corroso por Tenso

    7.2.4 Ataque Custico ("Caustic Embrittlement")

    7.2.5 Fragilizao por Hidrognio

    7.3 Remoo do Oxignio da gua

    7.3.1 Desaerao Mecnica

    7.3.2 Desaerao Qumica - Sequestrantes de Oxignio ("Oxygen

    Scavengers")

    7.3.2.1 Sulfito de Sdio

    7.3.2.2 Hidrazina

    7.3.2.3 Outros Sequestrantes de Oxignio

    7.4 Mtodos Fsicos de Preveno da Corroso

    7.5 Corroso em Linhas de Condensado - Aminas Flmicas e

    Neutralizantes

    8 Arrastes

    9 Controle Analtico e Operacional do Tratamento

    9.1 Aprovaes Regulamentares

    10 Referncias Bibliogrficas

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    1 - CONCEITOS GERAIS

    A gerao de vapor uma importante operao industrial, presente em

    uma infinidade de processos e segmentos. Como exemplo, podemos citar:

    Gerao de energia eltrica nas usinas termeltricas e nucleares Papel e Celulose Acar e lcool Indstrias qumicas e petroqumicas em geral Refinarias de petrleo Indstrias de suco de laranja e derivados Frigorficos, abatedouros e laticnios Indstrias txteis e de tintas/ vernizes Cervejarias e bebidas em geral Indstrias de processamento de madeira e borracha Navegao martima, fluvial e submarina Diversas indstrias alimentcias e farmacuticas, entre muitos outros.

    Atualmente, o vapor constitui o modo mais econmico e prtico de se

    transferir calor, at certo limite, em processos industriais. Alm disso, usado

    para gerao de trabalho mecnico. Um ditado popular no mbito industrial

    diz que: O vapor movimenta o mundo.

    1.1 - CALOR E TEMPERATURA

    muito comum a confuso entre os termos calor e temperatura que

    normalmente empregamos. Da termodinmica, cincia que estuda o calor e os

    processos que o envolvem, podemos estabelecer as seguintes definies:

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    Calor: uma forma de energia trmica em trnsito, ou seja, est sempre se transferindo de um corpo com maior temperatura para um

    corpo de menor temperatura. O calor no pode ser armazenado; o que

    pode ser feito apenas facilitar ou dificultar sua transferncia.

    Temperatura: uma medida da energia cintica, isto , da vibrao das molculas que compem um certo corpo. Quanto maior a vibrao das

    molculas, maior ser a temperatura do corpo em questo.

    justamente a diferena de temperatura entre dois corpos que promove

    a transferncia de calor.

    Uma analogia entre a transferncia de calor, a corrente eltrica e o

    escoamento de fluidos pode ser feita:

    Fluxo Fora Motriz Observaes

    Calor Diferena de potencial trmico (Temperatura)

    Quanto maior a diferena de temperatura, maior o fluxo de calor.

    Corrente Eltrica

    Diferena de potencial eltrico (Voltagem)

    Quanto maior a diferena de voltagem, maior ser a intensidade da corrente eltrica.

    Fluido (lquido ou gs)

    Diferena de potencial gravitacional (altura) ou de presso

    Quanto maior a diferena de altura e/ou de presso entre dois pontos do fluido, maior ser a vazo do mesmo.

    1.1.1 - Mecanismos de Transferncia de Calor

    So trs os mecanismos conhecidos de transferncia de calor:

    conduo, conveco e radiao. Resumidamente, apresentamos esses a

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    seguir; em KERN (1987) o leitor pode encontrar uma extensa e detalhada

    explicao dos fundamentos de transferncia de calor.

    1.1.1.1 Conduo

    um mtodo no qual o calor flui pelo contato direto, molcula a

    molcula, do corpo. Ocorre normalmente em corpos slidos. Nas caldeiras, a

    conduo ocorre no metal dos tubos e dispositivos de troca trmica, onde o

    calor flui da face de maior temperatura (em contato com os gases quentes ou

    fornalha) para a de menor temperatura (por onde circula a gua).

    lTT

    Akq fq)(

    ..= Lei de Fourier:

    Tq > Tf k=Condutividade trmica (W/h.m2.C) T = Temperatura A = rea

    FIGURA 01: EXEMPLO ILUSTRATIVO DE TRANSFERNCIA DE CALOR POR CONDUO

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    1.1.1.2 Conveco

    um processo que consiste basicamente na transferncia de calor

    envolvendo corpos fluido (lquidos ou gases). A conveco sinal de

    movimento, podendo ser natural ou forada. Nas caldeiras, ocorre

    transferncia de calor por conveco dos gases quentes para as superfcies

    dos tubos e das superfcies dos tubos para a gua.

    )(.. pTTAhq = Lei do Resfriamento de Newton T > Tp h = Coeficiente de transferncia de

    calor por conveco (W/m2.C) FIGURA 02: ILUSTRAO MOSTRANDO O PROCESSO DE TRANSMISSO DE CALOR POR

    CONVECO

    1.1.1.3 Radiao

    um processo predominante em temperaturas mais elevadas (acima de

    500 C). O calor transmitido atravs de ondas eletromagnticas. Altamente

    dependente da diferena de temperatura. Numa caldeira, ocorre transferncia

    por radiao do fogo para a rea irradiada da fornalha.

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    )(... 44 fq TTAq = Lei de Radiao = Emissividade

    = Cte. Stefan-Boltzman (5,669.10-8 W/m2.K4)

    FIGURA 03: EXEMPLO DE TRANSFERNCIA DE CALOR POR RADIAO

    1.2 - VAPOR

    O vapor, como sabemos, a gua no estado gasoso. Esta mudana de

    estado proporcionada pelo efeito direto do calor e inverso da presso. Em

    outras palavras: ao fornecermos calor para a gua, a mesma tem sua

    temperatura elevada at um certo limite e, a partir da, comea a passar para

    a fase gasosa. Para que isto ocorra, as molculas de gua no lquido tm que

    vencer a fora que a presso exerce sobre elas, ou seja, quanto maior a

    presso, mais fora as molculas tem que fazer. Esta energia fornecida

    justamente pelo aquecimento e resulta no aumento da temperatura de

    vaporizao do lquido. Quanto maior for a presso, mais energia o vapor

    transportar pelas molculas de gua que o constitui. Ao se condensar, a

    mesma energia que as molculas absorveram para passar para fase vapor

    liberada para o meio, resultando a na transferncia de energia na forma de

    calor.

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    Existem basicamente dois tipos de vapor:

    Vapor saturado: um vapor mido, contendo pequenas gotculas de gua, sendo obtido da vaporizao direta da mesma. Quando este tipo

    de vapor se condensa, cede calor latente. usado p