AS CALDEIRAS E GOLPE DE ARIETE

UNIVERSIDADE DA REGIÃO DE JOINVILLE – UNIVILLE

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

CALDEIRAS E GOLPE DE ARIETE

Acadêmica Franciele Mara Ramalho

Professor: Paulo Brissola

São Bento do Sul – SC

Abril, 2015

INTRODUÇÃO

A primeira notícia que se teve de um aparelho a usar o vapor, foi em meados do século II, em Alexandria. Este aparelho consistia em uma esfera movimentada por um eixo, onde o movimento ocorria através do vapor d’água, o qual foi denominado Eolípia.

Começou a ser usada  na 2ª Revolução Industrial e em 1835, após a  1ª Guerra Mundial, houve um grande avanço e uso de maquinários usando vapor, um grande exemplo disso foi o uso de teares. Foi nesta época que equipamentos a vapores começaram a evoluir e não pararam até hoje.

Este trabalho tem como objetivo mostrar os tipos de caldeiras, dando uma atenção especial à Caldeira Aquatubular, onde será explanado suas características.

1. CALDEIRAS

Segundo a NR-13, caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, executando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados em unidades de processo. Ou seja, a produção de vapores através do aquecimento da água, alimentam máquinas térmicas.

Esses geradores de vapor, liberam energia térmica através da queima de um combustível sólido, líquido ou gasos, por resistências elétricas e por fontes não convencionais como a fissão nuclear, energia solar, etc.

São classificadas de acordo com a classes de pressão, grau de automação, tipo de troca térmica, tipo de energia empregada, além do tipo de montagem, circulação d água, sistema de tiragem e tipo de sustentação

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2. TIPOS DE CALDEIRAS

2.1 Caldeiras Aquatubulares

A característica das aquatubulares é que  os gases circulam por fora dos tubos, e a vaporização da água se dá dentro dos mesmos. Essas caldeiras apresentam uma maior produção de vapor, maior rendimento e maior superfície de aquecimento. Se comparadas às flamotubulares, são de utilização mais ampla, já que possuem vasos pressurizados internamente e menores dimensões, isso reflete na economia, além de que nessas caldeiras tem-se grande adaptação de acessórios.

São as mais comuns em se tratando de plantas termelétricas ou geração de energia elétrica em geral.

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Nas aquatubulares temos os seguintes componentes:

• Câmara de combustão: o é a região onde se dá a queima do combustível, com produção dos gases de combustão que fornecem calor à água.  
• Tubos: circulação de vapor e água dentro da caldeira, permitindo, assim, a troca de calor entre os gases quentes de combustão e a água ou vapor.
• Coletores: coletam água ou vapor.
• Tubulão : é um tambor horizontal, acumula o vapor e, também, recebe a água de alimentação, que vem do economizador.
• Superaquecedor: superaquece os gases residuais de combustão.
• Sopradores de fuligem: durante a operação da caldeira, há deposição de fuligem nos tubos, o que dificulta a transferência de calor. Então é injetado vapor através deste sistema com a finalidade de remover a fuligem.
• Pré-aquecedor de ar: aproveita parte do calor dos gases residuais de combustão, aquecer o ar de alimentação das chamas.
• Economizado: aproveitar o calor dos gases residuais da combustão.
• Alvenaria (refratários): protegem as partes metálicas estruturais da caldeira contra deterioração por alta temperatura e produzem homogeneização da temperatura por reflexão do calor das chamas.
• Queimadoras: queima de combustível.
• Ventiladores: movimentam o ar de combustão até os queimadores na câmara de combustão e os gases da câmara de combustão até a chaminé
• Chaminé: conduz os gases de combustão à atmosfera.
• Válvulas de segurança: dão saída ao vapor no caso deste atingir uma pressão superior a um máximo admitido pelas condições de segurança operacional.

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2.1.2 Caldeiras Flamotubulares

Os gases de combustão circulam por dentro de tubos, vaporizando a água que fica por fora deles.

A maioria dessas caldeiras, são utilizadas para pequenas capacidades de produção de vapor ( da ordem de até 10 ton/h) e baixas pressões (até 10 bar), chegando algumas vezes a 15 ou 20 bar.

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Podem ser divididas em:

Caldeira vertical: tem os tubos de na vertical num corpo cilíndrico, fechado nas extremidades por placas chamadas espelhos. A fornalha interna fica no corpo cilíndrico, logo abaixo do espelho inferior. Os gases de combustão sobem através de tubos, aquecendo e vaporizando a água que se encontra externamente aos mesmos. As fornalhas externas são utilizadas principalmente para combustíveis de baixo teor calorífico. Podem ser de fornalha interna ou externa.

Caldeira horizontal: apresentam tubulações internas, por onde passam os gases quentes. Podem ter de 1 a 4 tubos de fornalha. As de 3 e 4 são usadas na marinha.

Caldeira cornuália:possui um baixo rendimento. Para uma superfície de aquecimento de 100m² já apresenta grandes dimensões, o que provoca limitação quanto a pressão.

Caldeira Lancashire: tem duas (às vezes 3 ou 4) tubulações internas, alcançando superfície de aquecimento de120 a 140 metros quadrados. Atingem até 18 kg de vapor por metro quadrado de superfície de aquecimento.

Caldeira multitubular de fornalha interna: tem vários tubos de fumaça. Podem ser de três tipos:

• Tubos de fogo diretos: os gases percorrem o corpo da caldeira uma única vez.
• Tubos de fogo de retorno: os gases provenientes da combustão na tubulação da fornalha circulam pelos tubos de retorno.
• Tubos de fogo diretos e de retorno: os gases quentes circulam pelos tubos diretos e voltam pelos de retorno.

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