Safia Naser

Caldeiras Industrias

Histórico

As primeiras aplicações práticas ou de

caráter industrial de vapor surgiram por volta

do século 17.

O inglês Thomas Savery patenteou

em 1698 um sistema de bombeamento de

água utilizando vapor como força motriz.

Figura 1 - Caldeira de Haycock, 1720

A caldeira de Newcomen era apenas um reservatório esférico, com aquecimento direto no fundo, também conhecida como caldeira de Haycock.

Conceito

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.

Sua aplicação é bastante abrangente, pois atende

diversas necessidades das empresas, como por

exemplo:• Indústria de alimentos• Industria farmacêutica• Industria bebidas• Papel e celulose• Têxtil, • Metalúrgica• Outras.

Aplicabilidade

Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações

Os principais componentes são :

• Fornalha com grelha ou queimadores de óleo ou gás.

• Seção de irradiação: são as paredes da câmara de combustão revestidas internamente por tubos de água.

• Seção de convecção: feixe de tubos de água, recebendo calor por convecção forçada; pode ter um ou mais passagens de gases.

Componentes da Caldeira

Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações

•Superaquecedor: trocador de calor que aquecendo o vapor saturado transforma-o em vapor superaquecido.

• Economizador: trocador de calor que através do calor sensível dos gases de combustão saindo da caldeira aquecem a água de alimentação.

• Pré-aquecedor de ar: trocador de calor que aquece o ar de combustão também trocando calor com os gases de exaustão da caldeira.

Componentes da Caldeira

Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações

• Exaustor: faz a exaustão dos gases de combustão, fornecendo energia para vencer as perdas de carga devido a circulação dos gases.

• Chaminé: lança os gases de combustão ao meio ambiente,geralmente a uma altura suficiente para dispersão dos mesmos.

Componentes da Caldeira

Quanto a Natureza da aplicação:

•Fixas

•Portáteis

•Locomóveis (geração de força e energia)

•Marítimas

Classificação das caldeiras

• Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações

Principais Tipos de Caldeiras

Muitas são os tipos de caldeiras, poresta razão será abordado as principaiscaldeiras industriais.

Tipos de Caldeiras

• Tubo de fogo ou Flamotubulares

Capacidade pequena a média e projetadapara gerar água a pressão moderada.

O fogo passa através de tubos.Numausina química é uma vantagem especialpois pode acudir uma súbita demanda devapor.

Nas caldeiras flamotubulares os produtos gasosos resultados da queima do combustível, são adequadamente direcionados para circularem nas partes internas dos tubos de troca de calor, os quais estão circundados com a água que queremos transformar em vapor.

Como estes tubos estão totalmente cobertos externamente pela água, a transferência de calor ocorre em todas a área da superfície tubular.

•Tubo de fogo ou Flamotubulares

Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações

Fig 3. Caldeiras Flamotubulares

Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações

Fig 4. Caldeiras Flamotubulares

• As caldeiras flamotubulares horizontais

constituem-se de um vaso de pressão

cilíndrico horizontal, com dois tampos

planos onde estão afixados os tubos e a

fornalha.

• Caldeiras modernas tem diversos passes

de gases, sendo mais comum uma fornalha

dois passes de gases .

Tubo de fogo ou Flamotubulares

                                                                                                                                                                                                          

Fig.5 fornalha dois passes de gases .

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CALDEIRAS FLAMOTUBULARES:

• CALDEIRAS FLAMOTUBULARES:

Verticais.

Tubo de fogo ou Flamotubulares

• Verticais

Particularidades das flamotubulares:A fornalha deve ser projetada para que a combustãoocorra totalmente em seu interior, pois o contato dachama com partes metálicas pode danificar a caldeira.GERADORES

Particularidades das flamotubulares

A fornalha deve ser projetada para que a combustão ocorra totalmente em seu interior, pois o contato da chama com partes metálicas pode danificar a caldeira.

•Preferencialmente se utiliza combustíveis líquidos ou gasosos nessas caldeiras, pois é difícil a instalação de grelhas nesse tipo de caldeira.

•Recomendado para situações onde há variação da demanda de vapor.

Particularidades das flamotubulares

• Tubo de Água ou aquatubulares

São usadas quase exclusivamente eminstalações estacionarias onde o serviçodemanda uma grande massa de evaporação em pressões acima de150psi(10,2atm).

A água deve ser tratada antes de entrarno equipamento.

Tipos de Caldeiras

As caldeiras aquatubulares tem a produção de vapor dentro de tubos que interligam 2 ou mais reservatórios cilíndricos horizontais:

- O tubulão superior, onde se dá a separação da fase líquida e do vapor.

- O tubulão inferior, onde é feita a decantação e purga dos sólidos em suspensão.

• Tubo de Água ou aquatubulares

Os tubos podem ser retos ou curvados. As primeiras caldeiras aquatubulares utilizavam tubos retos, solução hoje completamente abandonada, apesar de algumas vantagens, como a facilidade de limpeza interna dos tubos.

A caldeira de tubos curvados, interligando os balões, proporcionam arranjo e projeto de câmaras de combustão completamente fechada porparedes de água, com capacidades praticamente ilimitadas.

• Tubo de Água ou aquatubulares

Fig 7.Esquemas construtivos de caldeiras aquatubulares,com circulação natural.

Fig 8. Caldeira aquotubular fixa vertical

Fig.9 Caldeira aquatubular de grande porte

Caldeiras Aquatubular

Há duas seções distintas de transferência de calor nesse tipo de caldeira:

Seção de radiação: A troca de calor ocorre por radiação direta da chama aos tubos de água, os quais geralmente delimitam a câmara de combustão..

Caldeiras Aquatubular

•Seção de convecção: A troca de calor se dá por convecção forçada, dos gases quentes que saíram da câmara de combustão atravessando um banco de tubos de água.

Particularidades das aquatubulares:

•Não existe preferência ao se utilizar combustíveis.

•Recomendado para situações onde há grande•demanda de vapor.

A necessidade de utilização de combustíveis sólidos para caldeirasde pequena capacidade fez surgir uma solução híbrida que são as caldeirasmistas.

Basicamente são caldeiras flamotubulares com uma antecâmara decombustão com paredes revestidas de tubos de água.

Caldeiras Mistas

Caldeiras Mistas

•O rendimento térmico destas caldeiras são menores que as flamotubulares, devido a perda de calor pela antecâmara.

•Dificilmente as paredes frontais e traseira são revestidas de tubos, devido a dificuldade construtiva pelo pequeno tamanho da caldeira

Fig.10 Caldeira flamotubular com ante-fornalha de paredes de água.

Fig.11 Caldeira Mista

Quanto à Fonte de Calor • Caldeiras Elétricas

A caldeira elétrica é constituída de um vasode pressão não sujeito a chama, umsistema de aquecimento elétrico e de umsistema de água de alimentação.

Fig 2. Caldeira Elétrica

•SHREVE, R. Norris., BRINK, Joseph.  Indústrias de processos químicos. 4 ed. São Paulo: Guanabara Dois, 1977.

•http://www.fem.unicamp.br/~em672/GERVAP4.pdf

•http://www.chdvalvulas.com.br/artigos_tecnicos/caldeiras/aquatubulares.html

•http://m.albernaz.sites.uol.com.br/caldeiras.htm#5

•http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT056-Aula03.pdf

Referências Bibliográficas