TIPOS DE VAPORES NA INDÚSTRIA: VANTAGENS E DESVANTAGENS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS – UFT

CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

DISCIPLINA INSTALAÇOES INDUSTRIAIS

PROF. ABRAHAM

DÉBORA DOS SANTOS RODRIGUES

TIPOS DE VAPORES E CALDEIRAS NA INDÚSTRIA

PALMAS – TO

2017

TIPOS DE VAPORES NA INDÚSTRIA: VANTAGENS E DESVANTAGENS

O vapor se refere à matéria em estado gasoso. Apesar de não ser limitado ao vapor gerado da água já que há muitos tipos diferentes de vapor no mundo, o termo ‘vapor’ é normalmente mais usado para referir-se aos estados gasosos de água. O vapor de água surge quando a água é aquecida até o ponto de ebulição sob uma pressão constante, que faz com que ela se vaporize. Nos últimos tempos, o alcance do uso deste ‘vapor gerado da água’ expandiu-se do uso somente na indústria para usos domésticos, como fornos a vapor e limpadores a vapor. As principais aplicações do vapor podem ser divididas à grosso modo em aplicações de aquecimento/ umidificação e aplicações motrizes/de acionamento.

Vapor para Aquecimento / Umidificação: Trocadores de calor casco e tubos

• Vapor de Pressão Positiva

        Este tipo de vapor é normalmente mais usado em plantas/fábricas. Amplamente usado para aquecer e umidificar em equipamentos como trocadores de calor e evaporadores, é normalmente usados em pressões entre 0,1 – 5 Mpa (abs) e a temperaturas de 110 – 250 °C. Em muitos casos o vapor é usado no estado saturado, conhecido como vapor saturado, pois a relação entre a pressão e a temperatura é fixa e é possível aquecer rapidamente através do calor latente. Na indústria de processamento de alimentos, o vapor superaquecido é usado algumas vezes como fonte de calor para cozimento e secagem/desidratação. O vapor superaquecido à 200 – 800 °C à pressão atmosférica é particularmente fácil de ser manuseado e é usado em fornos de vapor de uso doméstico no mercado de hoje.

• Vapor a Vácuo

        O uso do vapor a temperaturas abaixo de 100 °C e à pressão atmosférica, que é convencionalmente usada como um meio de aquecimento na faixa de temperatura na qual se utiliza água quente, tem crescido rapidamente nos últimos anos. Quando se utiliza vapor saturado da mesma forma que o vapor de pressão positiva, a temperatura do vapor pode ser alterada rapidamente ao ajustar a pressão, fazendo com que seja possível atingir uma precisão no controle de temperatura que não é possível com água quente. Entretanto, um mecanismo de geração de vácuo deve ser usado em conjunto com o equipamento, pois apenas a redução da pressão não fará com que caia abaixo da pressão atmosférica.

Vapor para Movimento / Acionamento

Este tipo de vapor é usado para propulsão (como uma força motriz), em aplicações como turbinas de vapor. Um exemplo disso, que já era familiar para a maioria das pessoas já há muitos anos atrás é a locomotiva a vapor. Entretanto, nos últimos anos, o uso do vapor como força motriz em nosso entorno tornou-se bastante raro. Entretanto, o desenvolvimento e evolução de tecnologias que usem o vapor como força motriz continua até os nossos dias.

A turbina a vapor é um equipamento que é essencial para uma usina de energia termoelétrica. Em um esforço para melhorar a eficiência, têm ocorrido avanços para usar o vapor em pressões e temperaturas cada vez maiores. Há algumas usinas de energia termoelétrica que usam vapor 25 MPa (abs), superaquecido à 610°C, com pressão supercrítica em suas turbinas. Para evitar estragos aos equipamentos das turbinas a vapor causados pela entrada de condensado, evita-se o uso de vapor úmido e na maioria dos casos usa-se vapor superaquecido. No entanto, em usinas de energia nuclear, deve-se evitar o uso de vapor de alta temperatura, uma vez que causaria problemas ao material usado nos equipamentos das turbinas. Então, normalmente usa-se vapor saturado de alta pressão.

TIPOS DE CAUDEIRAS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS E APLICAÇÕES

Caldeira ou Gerador de vapor é um equipamento que se destina a gerar vapor através de uma troca térmica entre o combustível e a água, sendo que isto é feito por este equipamento construído com chapas e tubos cuja finalidade é fazer com que água se aquece e passe do estado líquido para o gasoso, aproveitando o calor liberado pelo combustível que faz com as partes metálicas da mesma se aqueça e transfira calor à água produzindo o vapor.

Classificação das caldeiras

As caldeiras podem ser classificadas de acordo com: classes de pressão; grau de automação; tipo de energia empregada; tipo de troca térmica.

        Classes de pressão, as caldeiras foram classificadas segundo a NR-13 em: Categoria A: caldeira cuja pressão de operação é superior a 1960 kPa (19,98kgf/cm2); Categoria C: caldeiras com pressão de operação igual ou inferior a 588 kPa (5,99kgf/cm2) e volume interno igual ou inferior a 100 litros; Categoria B: caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores.

Pelo grau de automação, as caldeiras podem se classificar em: manuais, semi-automática e automática.

De acordo com o tipo de energia empregada elas podem ser do tipo: combustível

sólido, liquido, gasoso, caldeiras elétricas e caldeiras de recuperação.

Existem outras maneiras particulares de classificação, a saber: quanto ao tipo de montagem, circulação de água, sistema de tiragem e tipo de sustentação.

Tipos de caldeiras

A classificação mais usual de caldeiras de combustão refere-se à localização de água/gases e divide-as em: flamotubulares, aquatubulares e mistas.

Os gases quentes passam por dentro de tubos, ao redor dos quais está a água a ser aquecida e evaporada. Os tubos são montados à maneira dos feixes de permutadores de calor, com um ou mais passos dos gases quentes através do mesmo. As caldeiras flamotubulares são empregadas apenas para pequenas capacidades e quando se quer apenas vapor saturado de baixa pressão.

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Figura 1. Caldeira flamotubular de traseira molhada, com dois passes, para óleo e gás.

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Figura 2. Caldeira flamotubular de três passes.