CLASSIFICAÇÃO E HISTÓRICO Caldeiras

CLASSIFICAÇÃO E HISTÓRICO:

De uma forma geral, uma caldeira pode ser classificada como fogotubular ou aquatubular.

• FOGOTUBULAR: Também conhecidas como flamotubulares ou tubos de fumaça, são aquelas que os gases de combustão atravessam a caldeira através de tubos que se encontram imersos em água, transmitindo calor à mesma.

• ALGUNS EXEMPLOS DE CALDEIRAS FOGOTUBULARES:

Caldeira Cornovaglia: De funcionamento simples e com grandes proporções, essa caldeira fogotubular continha até 200 kg de água para cada metro quadrado de área de aquecimento. Atualmente são consideradas de médio volume de água aquelas que contém de 50 a 100 kg/m2; as unidades de pequeno volume têm 20 a 50 kg/m2. É constituída por uma única tubulação arrodeada de água por onde passam os gases de combustão. Tem rendimento baixo devido ao seu grande tamanho. Está caminhando para o desuso devido às unidades modernas mais compactas.

(Figura 1) Caldeira Cornovaglia.

Caldeira Lancashire: De concepção idêntica à anterior, acumulou vantagens ao introduzir dois, três e até quatro tubulões internos, de forma a aumentar a superfície de troca de calor sem aumentar as dimensões do corpo cilíndrico. As superfícies conseguiram atingir 140 m2, com a mesma vaporização específica das anteriores. Também está caminhando ao desuso.

Caldeiras Multitubulares: A substituição dos tubulões das caldeiras anteriores por vários tubos de pequeno diâmetro deu origem à caldeira multitubular. São encontradas com duas ou três voltas de chama, ou seja, os gases de combustão fazem duas ou três voltas no interior da Caldeira. Os diâmetros dos tubos variam entre 2 ½” e 4”, de acordo com a aplicação. Não permitem o uso de fornalha interna, sendo completamente revestida de alvenaria. Sua grande vantagem é permitir a utilização de qualquer combustível, mas devido ao alto custo do refratário, despesas de manutenção e alto custo de instalação, este tipo de caldeira vem tendo sua aplicação industrial diminuída. As primeiras caldeiras usadas em embarcações foram desse tipo.

Caldeira Carlsund: Provavelmente uma das primeiras caldeiras fogotubulares a serem usadas em navios, datando de 1845. Ainda era de baixíssima pressão, mas é possível notar uma configuração semelhante ao da caldeira escocesa. (Figura2).

(Figura 2). Caldeira Carlsund.

Caldeira Cochran: Era amplamente usada no ambiente marinho, quer funcionando a base de carvão ou óleo, ou utilizada para recuperar o calor dos gases de escape do motor a diesel. É uma caldeira vertical cilíndrica e possui um topo em forma de cúpula. Esta forma de cúpula é forte o suficiente para não necessitar de fixação. A fornalha é outra cúpula hemisférica, rebitada no anel de fundação de base para dar um espaço de água estreito.

(Figura 3). Caldeira Cochran.

Caldeira Escocesa: É a origem de todas as concepções compactas que proliferam no mercado, no entanto, uma das mais modernas do tipo fogotubular. No princípio, sua destinação foi para serviço marítimo. Não exige gastos com instalações especiais ou custosas colunas de aço ou alvenaria, bastando uma fundação simples e nivelada, as ligações com a fonte de água, eletricidade e esgoto para entrar imediatamente em serviço. Tem geralmente uma câmara de combustão de tijolos refratários na parte posterior, a que recebe os gases produtos da combustão, e os conduz para o espelho traseiro.

(Figura 4). Caldeira escocesa de três tubulões

Na figura 4 observa-se uma caldeira escocesa de três tubulões para fins marítimos, nas instalações estacionárias estas unidades dificilmente possuem mais de um tubulão e assumem outras configurações.

Caldeira Composta. “Composite Boiler”: Caldeiras compostas são combinação de caldeiras a óleo e economizadores de gases de escape. Quando o motor a diesel está em plena carga, o queimador de óleo combustível só começa se a demanda de vapor exceder a produção de vapor obtida dos gases de escape dos motores diesel. A maioria das caldeiras compostas, atualmente, possuem seções separadas para os gases de escape e os gases de combustão dos queimadores de óleo.

(Figura 5). Esquema de uma caldeira composta

(Figura 6). Alfa Laval Aalborg AQ-10/16. Moderna caldeira composta da Alfa Laval.

“Gunboat Boiler” ou Caldeira Horizontal Multitubular: Esta caldeira possuía tubos estendidos até a fornalha. Era comprida, cilíndrica e de diâmetro relativamente pequeno. O seu nome (gunboat), deriva do fato de terem sido usadas em pequenos navios da Marinha, como canhoneiras, embarcações de escolta e corvetas onde a largura e a altura eram limitadas. Além disso, a altura limitada da caldeira tornou possível para que seja instalada completamente abaixo da linha de água do mar e, por conseguinte, protegido contra impactos diretos.

(Figura 7). Exemplo de uma antiga gunboat boiler com a fornalha retirada para manutenção.

• AQUATUBULAR: Podem ser chamadas também de tubos de água, elas se caracterizam pelo fato dos tubos estarem fora do tambor da caldeira. Diferente das fogotubulares, nas aquatubulares a água está circulando pelos tubos enquanto os gases quentes estão em contato pela superfície externa da tubulação. Neste tipo de caldeira, a área de contato entre a água e os gases quentes é maior proporcionando pressões e rendimentos elevados.

Caldeiras aquatubulares podem ser divididas em de tubos retos, tubos curvos e de circulação forçada.

Caldeira de Tubo Reto: Podendo possuir tambor transversal ou longitudinal, estas caldeiras são ainda bastante utilizadas devido, entre outras coisas, a possuírem