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07/04/23 SENAI - CIMATEC BA 1
CIMATEC
GERADORES DE VAPORCaldeiras Flamotubulares
Área de Manutenção Industrial
Autor: Alex Álisson Bandeira Santos
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesCaracterísticas:
• Estas unidades são menos exigentes quanto à operação, regulagem, controle e tratamento de água de alimentação;
• O conceito da vantagem do grande volume de água contido no interior destas caldeiras hoje em dia está esquecido;
• A massa de água no interior das modernas caldeiras foi sendo gradativamente diminuindo à medida que os controles automáticos se tornaram mais confiáveis.
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesCaracterísticas:
• A primeira caldeira, tipo Cornovaglia (um tubo de gases) continha até 200 kg de água/m2 de área de aquecimento;
• Atualmente são considerados de médio volume de água aquelas que contém de 50 a 100 kg/m2 e de 20 a 50 kg/m2 de pequeno volume.
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Classificação:
• Verticais;
• Horizontais;
• Locomotivas;
• Navais.
Todas permitem fornalhas internas e externas ao corpo da caldeira.
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Classificação:
Vertical com tubos expostos
Fonte: Woodruff et. al, 2005
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Classificação:
Vertical com tubos submersos
Fonte: Woodruff et. al, 2005
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Classificação:
Vertical com fornalha interna
Fonte: H. Pera, 1990
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Classificação:
Vertical com fornalha externa
Fonte: H. Pera, 1990
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Caldeira Flamotubular Vertical para combustível sólido
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesVerticais:
• Operam com baixo rendimento térmico, em torno de 65%;
• Possuem superfícies de aquecimento dentro da faixa de 2 a 30 m2;
• Operam com pressões não superiores a 10 kgf/cm2;
• Como vaporização específica, não ultrapassam o valor entre 16 a 18 kgvapor/m2.
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Horizontal Tipo Escocesa
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Caldeira Flamotubular Horizontal para combustível sólido
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Caldeira Flamotubular Horizontal para combustível sólido
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Caldeira Flamotubular Horizontal para combustível sólido
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesHorizontais:
• As primeiras unidades horizontais não possuíam tubos de pequeno diâmetro;
• Possuem somente tubulões internos através dos quais os gases de exaustão circulavam;
• Possuíam grande volume de água e exigiam considerável tempo atingir as condições de operação;
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Horizontais:
• A inclusão de inúmeros tubos em substituição aos tubulões, deram origem à caldeira multitubular;
• A fusão dos dois tipos precedentes constituem as caldeiras escocesas, modificadas e de grande emprego modernamente.
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Horizontais (Evolução Histórica):
• Caldeira Cornovaglia: não possuía tubulão interno, sendo constituída praticamente de um corpo cilíndrico, em torno do qual circulavam os gases de combustão;
• Caldeira Lancashire: concepção idêntica a anterior, acumulando vantagens ao introduzir dois, três e até quatro tubulões internos, de forma a aumentar a superfície de troca.
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Cornovaglia
Fonte: L. C. Martinelli Jr.
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesTipo Lancashire
Fonte: H. Pera, 1990
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesHorizontais (Evolução Histórica):
• Caldeira Multitubular: inúmeros tubos fixados ao espelho do corpo cilíndrico;
o Não existe fornalhas internas;
o Podem possuir duas a três voltas de chama;
o Ainda largamente utilizada na indústria, a despeito do baixo rendimento (60-65%);
o Possuem altos custos de manutenção com refratários.
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesHorizontais (Evolução Histórica):
• Caldeira Compacta: recebe esta denominação porque incorporam numa única peça, todos os equipamentos indispensáveis a sua operação;
o Compactas escocesas (maior expoente desta classe);
o É a origem de todas as concepções compactas que proliferam no mercado;
o Possuem rendimento até 85%;
o Sua origem é para o serviço marítimo.
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Caldeiras Flamotubulares
Tipo Escocesa
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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Caldeiras Flamotubulares
Tipo Escocesa com Câmara de Retorno Banhada (CRB)
Fonte: H. Pera, 1990
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Escocesa com Câmara de Retorno Banhada (CRB)
Fonte: H. Pera, 1990
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Escocesa
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Escocesa
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Escocesa
Fonte: H. Pera, 1990
Três Passagens
Duas Passagens
Quatro Passagens
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Caldeira Tipo Compacta com três voltas de chama e CRB
Fonte: H. Pera, 1990
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
• Caldeiras Compactas Escocesas
o Boa parte dos exemplos comentados, reproduzem unidades que possuem câmaras de retorno, logo após a fornalha;
o Esta concepção está sendo abandonada pelos fabricantes de caldeiras, com a adoção da CRB;
o As vantagens da implantação desta solução residem na eliminação total das partes refratárias sujeitas a constantes manutenções.
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Caldeiras Flamotubulares
Tipo Locomotiva
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Locomotiva
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Locomotiva
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Naval
Fonte: H. Pera, 1990
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Naval
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Naval
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
07/04/23 SENAI - CIMATEC BA 36
CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Tipo Naval
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
07/04/23 SENAI - CIMATEC BA 38
CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
Fonte: Conteúdo Aberto Internet
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Caldeiras Flamotubulares
• Fatores que aumentam o rendimento térmico
o Pré-aquecimento de ar;
o Pré-aquecimento de água;
o Seções e formatos de tubos, por exemplo do tipo swirl flow;
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Caldeiras Flamotubulares
• Tubo Swirl Flow
Fonte: H. Pera, 1990
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Caldeiras Flamotubulares (Tubo Swirl Flow)
Fonte: H. Pera, 1990
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Caldeiras Flamotubulares
• Aplicações:
o Manutenção do uso ocasionado pela boa aplicação com combustíveis líquidos e gasosos;
o Extremamente favoráveis a concepções bem compactas de alto poder competitivo quanto ao investimento;
o A preferência deste tipo construtivo impulsiona os fabricantes a aumentarem cada vez mais o limite de sua capacidade (tv/h).
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
• Aplicações:
o Para o limite de 16 kgf/cm2, graças a alta performance dos queimadores e a confiabilidade dos controles automáticos, esta classe tornou-se insubstituível em processos com baixas temperaturas;
o Acumulam a vantagem de fácil substituição dos tubos;
o Baixo custo de manutenção;
o Difícil eliminação de incrustações externas nos tubos, caso haja problemas no tratamento de água.
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares
• Aplicações:
o Possuem problemas na operação com combustíveis sólidos;
o Baixo rendimento térmico e operação insatisfatória com combustíveis sólidos;
o Grande depósito de cinzas ao longo dos circuitos de gases;
o Maior custo de manutenção.
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesOperação
Operação Interna da Caldeira
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesDetalhes de Inspeção
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesDetalhes de Inspeção
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CIMATEC
Caldeiras Flamotubulares Detalhes de
Inspeção
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CIMATEC
Caldeiras FlamotubularesDetalhes de Inspeção
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Caldeiras FlamotubularesDetalhes de Inspeção
Inspeção com Videoscopia