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NR 13 CADEIRA considerações gerais e operação de caldeiras

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25 de Jan de 2017
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NR 13 CADEIRA considerações gerais e operação de caldeiras

  1. CONTEÚDO 2. Caldeiras – Considerações Gerais 3. Operação de Caldeiras Módulo II e III Curso e- Learning NR-13: SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE CALDEIRAS CARGA HORÁRIA: 40 horas Todos os direitos de cópia reservados. Não é permitida a distribuição física ou eletrônica deste material sem a permissão expressa do autor.
  2. Apesar do grande desenvolvimento dos instrumentos de medição e controle automático de caldeiras nos últimos anos, o elemento humano ainda é fator primordial para o bom funcionamento, durabilidade, rendimento e segurança das caldeiras. 2. Caldeiras - Considerações Gerais
  3. A função do operador de caldeiras não se limita ao cuidado do fogo. Ela é mais abrangente, pois nas mãos do operador está um patrimônio valioso. Dependendo de sua decisão em momentos críticos, poderão estar em risco vidas humanas e bens patrimoniais. Por isso, é necessário garantir o trabalho qualificado e executar a manutenção preventiva com consciência e de acordo com as normas técnicas. 2. Caldeiras - Considerações Gerais
  4. Para tanto, faz-se necessário o treinamento objetivo de todas as pessoas que, direta ou indiretamente, respondem pelo funcionamento deste equipamento. • De acordo com o Ministério do Trabalho, através da Norma Regulamentadora (NR-13) Portaria 3214/78, republicada em 02/05/14, pela Portaria MTE n.º 594, de 28 de abril de 2014: “toda caldeira deve estar obrigatoriamente sob controle de operador qualificado”. 2. Caldeiras - Considerações Gerais
  5. • Em 1763, James Watt, estudando a nova máquina a vapor, chegou a outras conclusões e terminou por inventar o seu próprio tipo que corresponde, aproximadamente, à moderna máquina a vapor. • Em 1782, Watt patenteou um novo modelo, máquina rotativa de ação dupla que permitiu o aproveitamento do vapor para impulsionar toda espécie de mecanismos. • Depois de Watt, em torno de 1800, Richard Tvevithick e Oliver Evans, observando o fenômeno de alta pressão, aperfeiçoaram a engenhosa máquina que logo teve aplicação nas locomotivas e rapidamente na navegação. • Esta última é atribuída ao americano Robert Fulton que depois, de algumas experiências malogradas no Rio Sena conseguiu cruzar o Rio Hudson dando início a navegação comercial. 2. Caldeiras - Considerações Gerais
  6. Tipos de Caldeiras e suas Utilizações CALDEIRAS A VAPOR 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. Na prática, a geração de vapor é obtida através de geradores de vapor propriamente ditos e pelo aproveitamento de calor residual que se desenvolve em alguns tipos de processo.
  7. As caldeiras podem ser classificadas de acordo com: classes de pressão, grau de automatização, tipo de energia empregada, tipo de troca térmica. De acordo com as classes de pressão, as caldeiras foram classificadas segundo a NR-13 em: CATEGORIA A: Caldeira cuja pressão de operação é superior a 1960 kPa (19,98 kgf/cm²). CATEGORIA C: Caldeiras com pressão de operação igual ou inferior a 588 kPa (5,99 kgf/cm) e o volume interno é igual ou inferior a 100 litros. Classificação das Caldeiras
  8. Caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores. De acordo com o grau de automatização 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, 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. A classificação de caldeiras mais usual refere-se ao tipo de troca térmica e divide-as em:  FLAMOTUBULARES, AQUATUBULARES E MISTAS. Categoria “B”
  9. • As caldeiras Flamotubulares ou Fogotubulares são aquelas em que os gases provenientes da combustão (gases quentes) circulam no interior dos tubos, ficando por fora a água, conforme mostra a figura. • Este tipo de caldeira é o de construção mais simples e quanto a distribuição dos tubos pode ser de tubos verticais ou horizontais. Caldeiras Flamotubulares TUBO GASES QUENTES ÁGUA VAPORIZANDO
  10. • Nas caldeiras verticais os tubos são colocados verticalmente 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 dos tubos aquecendo e vaporizando a água que se encontra externamente aos mesmos. • As fornalhas externas são utilizadas principalmente para combustíveis de baixo poder calorífico. Caldeiras Verticais ou Horizontais
  11. Caldeiras Horizontais
  12. Caldeiras Horizontais 1. Queimador 3. Pressostatos 5. Controle de nível 7. Saída de Vapor 9. Válvula Segurança 11. Dreno 2. Válvula de Fornalha 4. Manômetro 6. Boca de Inspeção 8. Quadro de Comando 10. Saída dos Gases 12. Bomba
  13. Caldeiras Verticais
  14. Caldeiras Verticais 1. Queimador 5. Controle de Nível 9. Manômetro 13. Válvula de Retenção 2. Dreno 6. Saída de Vapor 10. Válvula de Segurança 14. Transformador 3. Corpo da Caldeira 7. Pressostatos 11. Quadro de Comando 15. Bomba d’água 4. Visor de Nível 8. Saída dos Gases 12. Entrada de Água 16. Válvulas Solenoides
  15. Caldeiras Verticais
  16. • As caldeiras horizontais abrangem várias modalidades, desde as Caldeiras Cornuália e Lancaster, de grande volume de água, até as modernas unidades compactas. • As principais caldeiras horizontais apresentam tubulões internos, por onde passam os gases quentes. Podem ter de 1 a 4 tubos de fornalha. Caldeiras Horizontais
  17. Sendo um dos primeiros modelos desenvolvidos, é constituída de um tubulão horizontal ligando a fornalha ao local de saída de gases. É de funcionamento simples, porém rendimento muito baixo. As suas principais características são: pressão máxima de 10 kg/cm², vaporização específica 12 a 14 kg de vapor/m² e máximo de 100 m² de superfície (figura a seguir). Caldeiras Cornuália CORNUÁLIA
  18. De construção idêntica porém apresentando uma evolução técnica em relação a anterior. Pode ser constituída de dois a quatro tubulões internos. Algumas características são área de troca térmica de 120 a 140 m² e 15 a 18 kg de vapor/m². Há caldeiras que apresentam tubos de fogo e de retorno, o que apresenta uma melhoria em relação às anteriores. Caldeiras Horizontais LANCASTER
  19. A queima de combustível é efetuada em uma fornalha externa, geralmente construída em alvenaria instalada abaixo do corpo cilíndrico. Os gases quentes passam pelos tubos de fogo, podendo ser de um ou dois passes. A maior vantagem é poder queimar qualquer tipo de combustível. Caldeiras Multitubular
  20. Também é do tipo multitubular, cuja principal característica é apresentar uma dupla parede em chapa na fornalha, onde circula água. A vantagem maior está no fato de ser fácil a sua transferência de local e poder produzir energia elétrica. Sua aplicação seria em serrarias junto à matéria-prima e campos de petróleo. Caldeira Locomóvel PAREDE DUPLA COM ÁGUA FORNALHA CAIXA DE FUMAÇA CALDEIRA LOCOMÓVEL ORELHAS E CINZEIROS
  21. Foi criada basicamente para uso marítimo, servindo como modelo das caldeiras industriais mais difundidas no mundo. São destinadas à queima de óleo ou gás, tendo ainda: pressão máxima de 18 kg/cm², rendimento térmico 83% e taxa de vaporização de 30 a 35 kg de vapor/m². Caldeira Escocesa
  22. VANTAGENS:  Custo de aquisição mais baixo;  Exigem pouca alvenaria;  Atendem bem a aumentos instantâneos de demanda de vapor. DESVANTAGENS:  Baixo rendimento térmico;  Partida lenta devido ao grande volume interno de água;  Limitação de pressão de operação (até 20 kgf/cm²)  Baixa taxa de vaporização (kg de vapor / m² . hora)  Capacidade de produção limitada  Apresentam dificuldades para instalação de economizador, superaquecedor e pré-aquecedor. Vantagens e Desvantagens das Caldeiras Flamotubulares
  23. Ao acompanharmos o processo evolutivo por que passaram os geradores de vapor, notamos que nas caldeiras Flamotubulares primitivas, a superfície de aquecimento era muito pequena, tendo como conseqüência uma baixa vaporização específica (12 a 14 kg de vapor / m²) e que gradualmente foi sendo aumentada com o aumento do número de tubos. Por mais tubos que se colocasse dentro da caldeira, essa superfície ainda continuaria pequena causando alguns inconvenientes, tais como baixo rendimento térmico, demora na produção de vapor, etc. Caldeiras Aquatubulares
  24. Com a evolução técnica das indústrias, estas começaram a necessitar de caldeiras com maior rendimento, menos consumo, rápida produção e grandes quantidades de vapor. Baseado nos princípios da termodinâmica e na experiência com os tipos de caldeiras existentes, resolveram os fabricantes inverter a situação, ou seja, trocaram os tubos de fogo por tubos de água, tendo assim aumentado em muito a superfície de aquecimento e surgindo a caldeira AQUATUBULAR. 1. Seu princípio de funcionamento baseia-se no fato de que “quando um líquido é aquecido, as primeiras partículas aquecidas ficam mais leves e sobem, enquanto que as frias que são mais pesadas descem; recebendo calor elas tornam a subir, formando assim um movimento contínuo, até que a água entre em ebulição”. Caldeiras Aquatubulares
  25. Na figura ao lado podemos notar que a água é vaporizada nos tubos que constituem a parede mais interna, subindo ao tambor de vapor, dando lugar a nova quantidade de água fria que será vaporizada e assim sucessivamente. Caldeiras Aquatubulares
  26. Para fins didáticos, dividimos as caldeiras AQUATUBULARES em 3 grandes grupos: Caldeiras Aquatubulares
  27. Consiste em um feixe tubular, de transmissão de calor, com uma série de tubos retos e paralelos que são coletados em câmaras onduladas. Estas câmaras comunicam-se com os tambores de vapor (superior) através de tubos curvos, formando um circuito fechado por onde circula a água, conforme o sentido indicado na figura. Nesta figura também se ilustra a circulação dos gases quentes mediante 3 passes. Caldeiras Aquatubulares de Tubos Retos
  28. CIRCULAÇÃO DE ÁGUA EM CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS Caldeiras Aquatubulares
  29. CIRCULAÇÃO DE ÁGUA EM CALDEIRAS DE TUBOS HORIZONTAIS Caldeiras Aquatubulares
  30. VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS CALDEIRAS AQUATUBULARES DE TUBOS RETOS As principais vantagens das caldeiras deste tipo são:  os tubos retos são de fácil substituição;  inspeção e limpeza fáceis;  não necessitam chaminés elevadas ou tiragem forçada. Como desvantagens apresentam:  são necessárias duas tampas para cada tubo;  baixa vaporização específica;  rigoroso processo de aquecimento (grande quantidade de material refratário) Caldeiras Aquatubulares
  31. A principal característica deste tipo de caldeira é de não oferecer limites de capacidade de produção de vapor. A forma construtiva foi idealizada por STIRLING, interligando os tubos curvos aos tambores por meio de solda ou mandrilagem. Na figura a seguir apresentaremos um esquema de caldeira com quatro tambores, podendo ter de três a cinco, o que confere a este tipo de gerador de vapor um grande volume de água. Caldeiras Aquatubulares de Tubos Curvos
  32. Partindo deste modelo, foram projetadas novas caldeiras. Com o objetivo de se aproveitar melhor o calor irradiado na fornalha, reduziu-se o número e o diâmetro dos tubos, e acresceu-se uma parede de água em volta da fornalha, o que serviu como meio de proteção ao refratário da mesma, além de aumentar a capacidade de produção de vapor. Caldeiras Aquatubulares de Tubos Curvos
  33. Caldeira com dois Tambores Transversais e Parede de Água
  34. Caldeira Aquatubular de Tubos Curvos e Parede de Água
  35. 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos 3.1. PRÉ-PARTIDA, PARTIDA E PARADA O item operação de caldeiras considera uma caldeira como tendo sido entregue pelo fabricante ou pela equipe de manutenção, já em condições adequadas para início do processo de partida. Este item será dividido para caldeiras de combustíveis líquidos ou gasosos e caldeiras de combustíveis sólidos devido às particularidades que cada uma delas apresenta.
  36. 3.1. a) CALDEIRAS DE COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS Além das recomendações inseridas no manual de operação da caldeira, o operador deverá verificar: PRÉ-PARTIDA ▪ Verificar o nível de água no tanque de abastecimento. ▪ Verificar e fazer o alinhamento da alimentação de água. ▪ Fazer verificação geral das válvulas e instrumentos da caldeira. ▪ Verificar condições operacionais da bomba de água de alimentação. ▪ Fazer drenagem dos indicadores e controladores de nível (garrafa e visor) e testar o sistema de segurança (alarme e trip). 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  37. PRÉ-PARTIDA (continuação) ▪ Abrir drenos e vent’s do superaquecedor. ▪ Ajustar o nível de água da caldeira na posição operacional. ▪ Verificar condições operacionais dos ventiladores e sistema de tiragem da caldeira. ▪ Verificar condições de alimentação elétrica dos painéis de comando e sinalização. ▪ Certificar-se da quantidade disponível de combustível e que este material esteja próximo à caldeira. ▪ Verificar o funcionamento do mecanismo de alimentação de combustível. ▪ Verificar o funcionamento do mecanismo de acionamento das grelhas (rotativas ou basculantes). 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  38. PARTIDA ▪ Coloque lenha seca, fina e um pouco de combustível líquido. ▪ Inicie o fogo com tocha ou outro sistema disponível. ▪ Alimentar a fornalha de maneira a garantir aquecimento gradual dos refratários e grelhas da caldeira. ▪ Para caldeiras que não possuem superaquecedor, fechar o respiro (vent) do tubulão superior após garantir eliminação total do ar. ▪ Quando atingida a pressão de trabalho da caldeira, abrir lentamente a válvula de saída de vapor, evitando golpe de aríete e liberar vapor para consumo. ▪ Para caldeiras que possuem superaquecedor, fechar o respiro (vent) do superaquecedor. 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  39. OPERAÇÃO NORMAL ▪ Observar lentamente o nível de água da caldeira, fazendo os ajustes necessários. ▪ Observar temperaturas do economizador e pré-aquecedor de ar. ▪ Observar as indicações dos dispositivos de controle de temperatura e pressão, fazendo os ajustes necessários. ▪ Fazer todos os testes de rotina da caldeira. ▪ Observar se os tanques de suprimento de água estão sendo suficientemente abastecidos. 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  40. OPERAÇÃO NORMAL (continuação) ▪ Observar se a reposição de combustível está sendo suficiente. ▪ Fazer vistoria nos equipamentos, observando qualquer anormalidade (ruído, vibrações, superaquecimento). ▪ Verificar se a temperatura dos gases da chaminé está dentro dos parâmetros normais. ▪ Observar a combustão através dos visores e da chaminé fazendo os ajustes necessários. 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  41. OPERAÇÃO NORMAL (continuação) ▪ Fazer regulagem nos dampers quando necessário. ▪ Fazer sopragem de fuligem periódica conforme rotina de cada equipamento. ▪ Fazer descargas de fundo conforme recomendações do laboratório de análise de água. ▪ Fazer as anotações exigidas pelos superiores. ▪ Manter sempre em ordem e limpa a casa de caldeiras. ▪ Nunca se ausentar da casa de caldeira sem notificar algum colega ou superior para que se efetue a substituição. ▪ Se a caldeira apagar subitamente durante sua operação normal, retomar o processo de acendimento somente após garantia de completa purga e exaustão dos gases remanescentes. 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  42. ▪ Fazer sopragem de fuligem (ramonagem) em caldeiras aquotubulares dotadas com estes dispositivos. ▪ Interromper a alimentação de combustível e tomar os cuidados necessários com relação aos alimentadores (pneumáticos, rotativos, etc). ▪ Manter o nível de água ajustando-o, conforme a vaporização que irá ocorrer dependendo da quantidade de combustível disponível na fornalha. ▪ Garantindo-se que o combustível remanescente na fornalha não é suficiente para geração de vapor, devemos desligar os ventiladores e exaustores. PARADA DA CALDEIRA 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  43. PARADA DA CALDEIRA ▪ Abafar a caldeira fechando os damper’s e pontas de alimentação da fornalha, garantindo vedação contra entradas de ar frio. ▪ Fechar a válvula de saída de vapor. ▪ Abrir respiro (vent) da caldeira, ou do superaquecedor. ▪ Bascular as grelhas para possibilitar limpeza da fornalha. ▪ Tomar as providências necessárias dependendo do objetivo da parada da caldeira. 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  44. 3.1. a) CALDEIRAS DE COMBUSTÍVEL LÍQUIDO E/OU GASOSO Além das recomendações inseridas no manual de operação da caldeira, o operador deverá verificar: PRÉ-PARTIDA ▪ Verificar o nível dos tanques de água e de combustível. ▪ Verificar e fazer o alinhamento da alimentação de água. ▪ Verificar e fazer o alinhamento da alimentação de combustível e limpar sistemas de filtros, se necessário. ▪ Para caldeiras a óleo combustível, iniciar processo de aquecimento e efetuar controle de temperatura até atingir valor suficiente para circulação. 3. Operação de Caldeiras de Combustíveis Sólidos
  45. 3.1. a) CALDEIRAS DE COMBUSTÍVEL LÍQUIDO E/OU GASOSO Além das recomendações inseridas no manual de operação da caldeira, o operador deverá verificar: PRÉ-PARTIDA ▪ Atingida a temperatura ideal do combustível, iniciar circulação ligando a bomba. ▪ Fazer verificação geral das válvulas e instrumentos da caldeira. ▪ Verificar condições operacionais das bombas de alimentação de água e de combustível. ▪ Fazer drenagem dos indicadores e controladores de nível (garrafa e visor) e testar o sistema de segurança (alarme e trip). 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  46. ▪ Ajustar o nível de água da caldeira na posição operacional. ▪ Abrir drenos e respiros (vent’s) da caldeira. ▪ Para caldeiras que possuem superaquecedor abrir somente drenos e respiros (vent’s) do superaquecedor. ▪ Verificar condições de alimentação elétrica dos painéis de comando e sinalização. ▪ Verificar condições operacionais dos ventiladores e sistema de tiragem da caldeira. ▪ Verificar, onde houver, as condições operacionais do compressor de ar utilizado na atomização do combustível. ▪ Verificar posicionamento e condições dos eletrodos de ignição. ▪ Limpar a foto célula. PRÉ-PARTIDA (continuação) 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  47. ▪ Ventilar ou purgar a fornalha por um período suficiente para garantir eliminação total de gases. ▪ Partir compressor de ar para atomização. ▪ Verificar se os valores de temperatura e pressão do combustível são ideais para acendimento. ▪ Acender queimador piloto. ▪ Alinhar lentamente a válvula manual de combustível, certificando-se de que a caldeira está acesa. ▪ Para caldeiras com mais de um queimador, obedecer a sequência de acendimento recomendada pelo fabricante. ▪ Ajustar as condições de queima, garantindo estabilidade de chama. ▪ Desligar o queimador piloto e verificar se a chama se mantém estável. PARTIDA 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  48. PARTIDA (continuação) ▪ Fazer aquecimento gradual para não danificar refratário e tubos respeitando-se a curva de aquecimento recomendada para cada tipo de caldeira. ▪ Durante a fase de aquecimento, verificar quaisquer anormalidades nos equipamentos e nos instrumentos indicadores de controle, tomando as providências para os ajustes necessários. ▪ Para caldeiras que não possuem superaquecedor, fechar o respiro (vent) do tubulão superior após garantir eliminação total do ar. ▪ Passar o controle da caldeira para automático quando as condições de pressão atingirem valores preestabelecidos para tal, conforme procedimento operacional. ▪ Atingida a pressão de trabalho, abra vagarosamente a válvula de saída de vapor evitando-se o golpe aríete e liberando vapor para consumo. ▪ Para caldeiras que possuem superaquecedor fechar o respiro (vent) do superaquecedor. 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  49. OPERAÇÃO NORMAL ▪ Observar atentamente o nível de água da caldeira, fazendo os ajustes necessários. ▪ Observar temperaturas do economizador e pré-aquecedor de ar. ▪ Observar as indicações dos dispositivos de controle de temperatura e pressão, fazendo os ajustes necessários. ▪ Fazer todos os testes de rotina da caldeira. 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  50. OPERAÇÃO NORMAL ▪ Observar se os tanques de suprimento de água estão sendo suficientemente abastecidos. ▪ Observar se a reposição de combustível está sendo suficiente. ▪ Fazer vistoria nos equipamentos, observando qualquer anormalidade (ruído, vibrações, superaquecimento). ▪ Verificar se a temperatura dos gases da chaminé está dentro dos parâmetros normais. 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  51. OPERAÇÃO NORMAL (continuação) ▪ Observar a combustão através dos visores e da chaminé fazendo os ajustes necessários. ▪ Fazer regulagem nos dampers quando necessário. ▪ Fazer sopragem de fuligem periódica conforme rotina de cada equipamento. ▪ Fazer descargas de fundo conforme recomendações do laboratório de análise de água. 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  52. OPERAÇÃO NORMAL (continuação) ▪ Fazer as anotações exigidas pelos superiores. ▪ Manter sempre em ordem e limpa a casa de caldeiras. ▪ Nunca se ausentar da casa de caldeira sem notificar algum colega ou superior para que se efetue a substituição. ▪ Se a caldeira apagar subitamente durante sua operação normal, retomar o processo de acendimento somente após garantia de completa purga e exaustão dos gases remanescentes. 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  53. PARADA DA CALDEIRA ▪ Fazer sopragem de fuligem (ramonagem) em caldeiras dotadas com estes dispositivos. ▪ Interromper a alimentação de combustível, fazendo a purga da linha, uma parte para queima e o restante para uma linha de retorno. A purga da linha no caso de queima de óleo combustível pode ser feita com óleo menos viscoso, o qual não poderá passar pelo aquecedor de óleo que deverá ser desligado. Para linha de gás, esta purga poderá ser feita com injeção de vapor. 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso
  54. ▪ Apagar os queimadores obedecendo a sequência recomendada pelo fabricante da caldeira. ▪ Para caldeiras de óleo combustível, desligar a bomba de alimentação de óleo. ▪ Ventilar a fornalha para exaustão completa de gases remanescentes. ▪ Drenar visores de nível, fazendo os ajustes necessários para manter a caldeira com nível operacional. ▪ Após a exaustão da fornalha, parar o ventilador e abafar a caldeira fechando todos os dampers e registros de ar. 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso PARADA DA CALDEIRA (continuação)
  55. ▪ Fechar a válvula de saída de vapor e bloquear todos os pontos de drenagem da caldeira. ▪ Interromper a alimentação de água. ▪ Abrir respiro (vent) da caldeira. ▪ Tomar as providências necessárias dependendo do objetivo da parada da caldeira. 3. Operação de Caldeiras de Combustível Líquido e/ou Gasoso PARADA DA CALDEIRA (continuação)
  56. 3.2. REGULAGEM E CONTROLE 3.2.1. Temperatura Numa caldeira são importantes, dentre os controles de temperatura, os seguintes: a) Vapor Em termos de vapor saturado a temperatura do vapor é diretamente proporcional à pressão de operação da caldeira. Em caso de vapor superaquecido, o controle e ajuste de temperatura pode ser feito através de superaquecimento. De qualquer maneira as condições de regulagem da relação combustível X ar tem que ser suficientes para que o vapor gerado atinja o nível de temperatura requerido pelo consumidor. b) Ar O controle de temperatura no pré-aquecedor de ar, tem por finalidade aumentar o rendimento da caldeira em termos energéticos. 3. Operação de Caldeiras
  57. c) Gases de Combustão O aparecimento de temperaturas altas na saída dos gases de combustão pode ser sintoma de alguma anormalidade operacional, dentre as quais destacamos: ▪ Caldeira está suja, com deficiência de troca térmica. ▪ Ocorrência de queda de material refratário, mudando caminho preferencial dos gases. ▪ Juntas de amianto não dão perfeita vedação. ▪ Tamanho de chama maior que o aceitável. ▪ Excesso de ar na fornalha, causando aumento de velocidade dos gases. 3. Operação de Caldeiras
  58. d) Óleo Combustível Os controles de temperatura do óleo devem ser dimensionados e ajustados para garantir a circulação e a viscosidade ideal de pulverização para queima. O controle de temperatura é feito na regulagem do termostato ou do Set Point dos controladores. e) Água de Alimentação O controle de temperatura da água de alimentação se preocupa principalmente em garantir uma faixa de temperatura ideal para favorecer a desgaseificação de água. Normalmente este controle é feito por uma controladora que está ligada na malha do sistema de alimentação. 3. Operação de Caldeiras
  59. 3.2.2. PRESSÃO Os controles de pressão mais importantes de uma caldeira são: a) Água Faz parte da malha de controle o desarme da caldeira por baixa pressão de água de alimentação, que pode ser causado por uma parada da bomba, problemas mecânicos com a bomba etc. A atuação para sanar o problema pode ser feita manual ou automaticamente (ligando uma bomba reserva, por exemplo). b) Ar O controle de pressão de ar é executado, regulando a ventilação/exaustão de modo a evitar-se pressão muito acima ou muito abaixo dos recomendados no interior da fornalha. 3. Operação de Caldeiras
  60. 3.2.2. PRESSÃO c) Pressão da Fornalha O controle de pressão da fornalha é muito importante no sentido de se evitar vazamentos de gases para o ambiente de trabalho, ou a ocorrência de infiltrações de ar “falso” que vai alterar o rendimento da caldeira. d) Pressão de combustível A regulagem e o controle da pressão é muito importante para a eficiência da combustão, afetando a atomização e dispersão do combustível. As variações de pressão podem causar problemas inclusive de desarme da caldeira. e) Pressão de Vapor A regulagem de controle de pressão deve ser executada no vapor de modo a que seja atendida a pressão requerida pelos consumidores. Deve-se tomar especial atenção para que a pressão de vapor não suba a níveis acima da pressão de trabalho, pois irá gerar perdas de insumos (água, produtos químicos, combustível etc) através da abertura das válvulas de alívio e segurança do sistema. 3. Operação de Caldeiras
  61. 3.2.3. FORNECIMENTO DE ENERGIA Caldeiras de combustível líquido ou gasoso mediante sinal recebido do controle de pressão do vapor, haverá atuação na abertura da válvula de admissão de combustível, também em sintonia com a vazão de ar para ajuste e melhoria da combustão. 3.2.4. NÍVEL DE ÁGUA Basicamente a regulagem de nível para controladores tipo bóia, necessita de intervenção mecânica, alterando-se as dimensões da haste entre chaves liga/desliga. Para controladores com eletrodos, esta regulagem exige alteração nas dimensões dos eletrodos. Para os controladores termostáticos e hidráulico, esta regulagem para ser executada necessita de ajustes na válvula automática de admissão de água. Este ajuste deve ser realizado sempre que o nível real estiver fora da posição ideal de operação. Para controladores do tipo de transmissão por pressão diferencial, a regulagem é feita mediante ajuste do Set Point no próprio controlador. 3. Operação de Caldeiras
  62. 3.2.5. POLUENTES O controle e a otimização da combustão são fatores importantes na economia de combustíveis e preservação do meio ambiente. A melhor eficiência da combustão será obtida observando-se fatores como: uso do queimador adequado, nebulização perfeita, porcentagem correta de ar, manutenção periódica no equipamento, análise contínua dos gases etc. Para otimizar o processo de combustão pode-se utilizar os seguintes meios: Pré-aquecimento do ar de combustão, pré-aquecimento do combustível, controle de tiragem, análise e controle da combustão por instrumentos. Quanto ao controle de processo da combustão, podem ocorrer duas situações; a primeira é aquela em que, na ausência de controle por instrumentação, o operador faz o controle baseando-se na observação prática das seguintes características: aspecto da chama, da fumaça, da chaminé etc. Na segunda, o controle é feito por instrumentos e é a mais segura e correta. Podem ser utilizados além dos analisadores contínuos, detectores de fumaça (opacimetro), resultados de analises dos gases de combustão por laboratório (ORSAT ou FYRITE),etc. 3. Operação de Caldeiras
  63. 3.3. PRINCIPAIS FALHAS DE OPERAÇÃO As caldeiras em geral possuem grande quantidade de equipamentos e instrumentos, e quando estes apresentam algum tipo de defeito não é sempre fácil sua solução. Os principais itens que podem apresentar defeitos em operação são: a) Sistema de alimentação de combustível; b) Sistema de alimentação de água; c) Controle de nível; d) Controle de combustão; e) Controle de pressão. Desta forma o operador deverá aplicar rigorosamente as NORMAS DE SEGURANÇA e os PROCEDIMENTO INDICADOS NO MANUAL DE OPERAÇÃO DO EQUIPAMENTO fornecido pelo fabricante. 3. Operação de Caldeiras
  64. 3.4. ROTEIRO DE VISTORIA DIÁRIA Durante o funcionamento normal da caldeira, o operador deve seguir um roteiro de vistoria, com o objetivo de garantir um perfeito funcionamento do gerador de vapor. Um roteiro de vistoria pode incluir: a) Verificar se o tanque de água de alimentação da caldeira está sendo abastecido corretamente; b) No caso de caldeira a óleo verificar: ▪ nível e temperatura do óleo nos seus depósitos; ▪ termômetro e manômetro da linha de óleo próximo ao queimador; c) Examinar manômetros e termômetros de ar, água e gases de combustão; d) Controlar o nível de água através dos indicadores existentes na caldeira; 3. Operação de Caldeiras
  65. 3.4. ROTEIRO DE VISTORIA DIÁRIA (continuação) c) Examinar manômetros e termômetros de ar, água e gases de combustão; d) Controlar o nível de água através dos indicadores existentes na caldeira; e) Verificar se a lubrificação dos equipamentos está adequada; f) Fazer as descargas de fundo conforme exigido pelo laboratório de qualidade da água g) Examinar o correto funcionamento das diversas bombas existentes; h) Verificar o funcionamento dos ventiladores; i) Observar a combustão da fornalha, através dos visores e da cor da fumaça na chaminé; j) Movimentar periodicamente todas as válvulas, para evitar que estas fiquem presas; k) Não abandonar a casa das caldeiras; 3. Operação de Caldeiras
  66. 3.4. ROTEIRO DE VISTORIA DIÁRIA (continuação) l) Testar o regulador e o visor de nível várias vezes ao dia, verificando se os dispositivos de operação e segurança estão atuando normalmente; m) Verificar se os pressostatos e o sistema de acendimento estão funcionando corretamente; n) Testar a fotocélula, verificando se há corte de chama quando se escurecem com um tampão; o) Testar as válvulas de segurança, conforme recomendação do fabricante ou conforme recomendado pela NR-13; p) Preencher o relatório de vistoria diária fornecida pelos supervisores. Abaixo temos um exemplo de tabela de vistoria; 3. Operação de Caldeiras
  67. 3. Operação de Caldeiras: Roteiro de Vistoria
  68. 3.6. PROCEDIMENTO EM SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA 3. Operação de Caldeiras Todas as ocorrências de emergência deverão ser atendidas de acordo com o indicado no MANUAL DE OPERAÇÃO DA CALDEIRA. Vamos particularizar a seguir alguns tipos de emergência:
  69. a) Retrocessos Este fenômeno ocorre quando a pressão interna da caldeira aumenta bruscamente a pressão ambiente na sala das caldeiras. Causas: ▪ Vazamento do sistema de alimentação de óleo, com acúmulo de resíduos de combustível no interior da fornalha; ▪ Falhas no sistema de ignição; ▪ Defeito ou falha no sistema de tiragem da caldeira; ▪ Tentativas de acender o queimador a partir de uma parede incandescente; ▪ Procedimento incorreto no acendimento da caldeira; ▪ Abertura de porta da fornalha de forma indevida; ▪ Alimentação de combustível sólido pulverizado de maneira incorreta. Como evitar: ▪ Evitar o acúmulo de óleo ou gás no interior da fornalha. Todo óleo que eventualmente se acumulou no piso da fornalha deve ser retirado e a fornalha deve ser completamente ventilada antes de acendê-la; ▪ As válvulas dos queimadores devem ser mantidas sempre em boas condições de vedação; ▪ Nunca tente reacender um queimador através do calor das paredes incandescentes; ▪ Após concluída a purga, não faça mais que duas tentativas de acendimento; ▪ Nunca abrir a boca da fornalha de forma brusca. 3. Operação de Caldeiras
  70. Os procedimentos posteriores deverão incluir a interrupção do suprimento de combustível, desligar o queimador, eliminando a causa desta ocorrência. b) Situação de Emergência: Nível de água baixo Causas prováveis: ▪ Falha no sistema de controle automático de nível; ▪ Válvula de retenção da linha de água dando passagem; ▪ Falta de água de alimentação; ▪ Falta de atenção do operador ( em caldeiras manuais ); ▪ Defeito no sistema de alimentação de água ( bombas, turbinas, motor elétrico, filtros, etc.); ▪ Cavitação na bomba. 3. Operação de Caldeiras
  71. b) Situação de Emergência: Nível de água baixo Como evitar: ▪ Efetuar revisões de rotina nos sistemas de controle de nível; ▪ Manter atenção constante ao sistema de alimentação de água ( tanques, bombas, válvulas, etc.); ▪ Manutenção preventiva do sistema de alimentação de água; ▪ Manter atenção ao nível de água quando se fizer as descargas de fundo. O nível de água baixo, com o calor da fornalha agindo sobre os tubos secos provocará deformações no invólucro, danos ao refratário, vazamento d’água e danos aos tubos. 3. Operação de Caldeiras
  72. b) Situação de Emergência: Nível de água baixo Neste caso deveremos proceder da seguinte forma: ▪ Cortar alimentação ( água, ar, combustível ); ▪ Fechar válvula de saída de vapor; ▪ Testar visores de nível confirmando nível real da caldeira; ▪ Supondo que o nível esteja visível, alimentar a caldeira e retomar processo de acendimento; ▪ Caso o nível no visor não seja visível, não reponha água para evitar choque térmico na caldeira; ▪ Proceder resfriamento lento na caldeira, para posterior inspeção e identificação do motivo da queda de nível. 3. Operação de Caldeiras
  73. c) Nível de água alto Da mesma maneira que a anterior, pode ter como causas prováveis: ▪ Falha no sistema automático de controle de nível; ▪ Falta de atenção do operador ( caldeiras manuais ); ▪ Falha no sistema de alimentação. Como evitar: ▪ Efetuar revisões de rotina nos sistemas de controle de nível; ▪ Manter atenção constante ao sistema de alimentação de água; ▪ Manutenção preventiva do sistema de alimentação de água. 3. Operação de Caldeiras
  74. c) Nível de água alto Como formas de atuação neste tipo de ocorrência, deveremos: ▪ Cortar alimentação de água (desligando a bomba, fechando a válvula, etc.); ▪ Testar visores de nível , certificando-se se o nível é real; ▪ Confirmado o valor real de nível alto, atuar na descarga contínua; ▪ Esgotados todos os recursos, atuar na descarga de fundo tomando todos os cuidados necessários; ▪ Informar a manutenção do ocorrido. 3. Operação de Caldeiras
  75. a) Pressão do vapor acima do limite normal: Poderemos ter duas situações: a válvula de segurança não abre e a válvula de segurança abre mas a pressão continua a subir. Causas: ▪ Sede da válvula de segurança está emperrada; ▪ Válvula de segurança desregulada; ▪ Válvula de segurança subdimensionada. 3. Operação de Caldeiras
  76. a) Pressão do vapor acima do limite normal: Como evitar: ▪ Nunca alterar a regulagem da válvula de segurança; ▪ Testar regularmente a válvula de segurança de acordo com procedimentos do fabricante; ▪ No caso da válvula estar subdimensionada, providenciar sua substituição; Como providências, deveremos cortar completamente a alimentação de combustível e acompanhar evolução da pressão. Conforme continue a tendência de subida de pressão, providenciar abertura da válvula de segurança. Para caldeiras de combustível sólido, além da providência acima, deveremos parar ventiladores, fechar todas as entradas e saídas de ar da caldeira. 3. Operação de Caldeiras
  77. Podem ser considerados ainda como emergência outros tipos de ocorrência: ▪ Queda de uma parede refratária causando superaquecimento da chaparia; ▪ Paradas de ventiladores; ▪ Parada de energia elétrica dos painéis de comando; ▪ Pane no sistema de instrumentação. Deveremos atuar nestes casos: ▪ Fechando a válvula principal da saída de vapor; ▪ Manter nível de água dentro da faixa operacional; ▪ Fazer avaliação da situação, e caso haja previsão de normalização, manter a caldeira pressurizada, se possível; ▪ Caso a situação custe a normalizar, entrar em procedimento de parada da caldeira. 3. Operação de Caldeiras
  78. FOTOS de CALDEIRAS Para encerrar este capítulo estaremos mostrando nos próximos slydes várias fotos de uma CALDEIRA, de grande porte, onde você poderá visualizar a sua dimensão e constituição. São fotos externas da CALDEIRA, dos seus acessórios, sistemas de tratamento interno e externo da água, assim como o interior da mesma.
  79. Vista Externa da CALDEIRA FOTOS de CALDEIRAS
  80. Foto: Sistema de alimentação / Manômetro
  81. Foto: Painel de Controle à distância
  82. Fornalhas (portas de acesso)
  83. Estruturas, Escadas e Passarelas
  84. Internos da Fornalha
  85. Feixes Tubulares
  86. Feixes Tubulares
  87. Tubulão de Água
  88. Válvula de Segurança
  89. Chaminés
  90. Tubulação de Circulação com isolamento térmico
  91. Tanques de preparação de produto para tratamento da água
  92. Conjunto de Bombas para envio dos produtos para tratamento da água
  93. Estruturas, Escadas e Passarelas
  94. Conjunto de Abrandadores e Desmineralizadores: Tratamento Externo da Água
  95. Agora responda ao questionário: Módulo II e III FINAL DOS MÓDULOS II e III
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