O documento descreve diferentes tipos de caldeiras e fornos industriais, incluindo suas classificações, características e aplicações. É detalhado o funcionamento de caldeiras flamotubulares, aquatubulares e elétricas, assim como aspectos de segurança relacionados a fornos.

2. CALDEIRAS E FORNOS

3. CALDEIRAS
• NR-13: “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.”
• De acordo com as classes de pressão, as caldeiras foram
classificadas segundo a NR-13 em três categorias:
• 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.

4. CALDEIRAS
• As caldeiras de qualquer estabelecimento devem ser instaladas em:
– Casa de Caldeira ou;
– Área de Caldeiras (local específico).
• Quando instalada em ambiente aberto (Área de Caldeiras) deve
satisfazer os seguintes requisitos de estar afastada de, no mínimo,
3 metros:
– Instalações do estabelecimentos;
– Depósitos de combustíveis, executando-se reservatórios para partida
com até 2.000 litros de capacidade;
– Propriedade de terceiros e;
– Vias públicas
• Dispor de pelo menos 2 saídas amplas, permanentemente
desobstruídas e dispostas em direções distintas;
• Dispor de acesso fácil e seguro, necessário à operação e à
manutenção da caldeira.

5. CALDEIRAS
O vapor produzido pode ser usado em
diversas formas:
– Em processos de fabricação e beneficiamento;
– Geração de energia elétrica;
– Geração de trabalho mecânico;
– No aquecimento de linhas e reservatórios de óleo
combustível e;
– Na prestação de serviços.

6. CALDEIRAS
Nos processos de fabricação e de beneficiamento,
o vapor é empregado em:
– Bebidas e conexos: nas lavadoras de garrafas, tanques
de xarope; pasteurizadoras.
– Indústrias madeireiras: no cozimento de toras,
secagem de tábuas ou lâminas em estufas, em prensas
para compensados.
– Indústria de papel e celulose: no cozimento de
madeira nos digestores, na secagem com cilindros rotativos,
na secagem de cola, na fabricação de papelão corrugado.
– Curtumes: no aquecimento de tanques de água,
secagem de couros, estufas, prensas, prensas a vácuo.
– Indústria têxtil: beneficiamento de tecidos, estamparia,
tingimento.

7. CALDEIRAS
• As caldeiras podem ser classificadas de acordo com:
– Classe da pressão;
– Grau de automação (manuais, semi-automática ou
automática);
– Tipo de energia empregada;
– Tipo de troca térmica.
• De acordo com o tipo de energia empregada, elas podem
ser:
– Combustíveis (sólido, líquido ou gasoso);
– Elétrica;
– Caldeira de recuperação.

8. CALDEIRAS
A classificação mais usual para os tipos de
caldeiras de combustão refere-se à localização de
água/gases e são divididas em:
- Flamotubulares ou Fogotubulares: Os produtos de
combustão circulam pelo interior dos tubos, que ficam
imersos na água a ser vaporizada;
- Aquatubulares: A água a ser vaporizada circula pelos
tubos, e os produtos de combustão pelo exterior deles;
- Mistas: são caldeiras flamotubulares que possuem uma
ante-fornalha com parede d’água. Normalmente são
projetadas para a queima de combustível sólido;
- Elétricas: equipamento cujo papel principal é transformar
energia elétrica em térmica, para transmiti-la a um fluido
apropriado, geralmente água.

9. Caldeiras - Flamotubulares
Vertical
• 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 está
em volta deles.

10. Caldeiras - Flamotubulares
Horizontal
• As principais caldeiras
horizontais apresentam
tubulões internos nos
quais ocorre a combustão
e através dos quais
passam os gases
quentes. Podem ter de 1
a 4 tubulões por fornalha.

11. CALDEIRAS - Flamotubulares
• 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 (máx. 15 kgf/cm²);
– Baixa taxa de vaporização (kg de vapor / m² . hora);
– Capacidade de produção limitada;
– Dificuldades para instalação de economizador,
superaquecedor e pré-aquecedor.

12. Caldeiras - Aquatubulares
• Tipos de caldeiras aquatubulares
– De tubos retos, com tubulão transversal ou
longitudinal;
– De tubos curvos, com diversos tubulões
transversais ou longitudinais utilizados na
geração (máximo 5);
– De circulação positiva;
– Compactas.

13. Caldeiras - Aquatubulares
Aquatubulares de tubos retos

14. CALDEIRAS - Aquatubulares
• Vantagens de caldeiras de tubo reto:
– Facilidade de substituição dos tubos;
– Facilidade de inspeção e limpeza;
– Não necessitam de chaminés elevadas ou tiragem
forçada.
• Desvantagens de caldeiras de tubo reto:
– Necessidade de dupla tampa para cada tubo,
(espelhos);
– Baixa taxa de vaporização específica;
– Rigoroso processo de aquecimento e de elevação
de carga (grande quantidade de material
refratário).

15. Caldeiras - Aquatubulares
Aquatubulares de tubos curvos

16. CALDEIRAS - Aquatubulares
• Vantagens de caldeiras de tubo curvo:
– Redução do tamanho da caldeira;
– Queda da temperatura de combustão;
– Vaporização específica maior, variando na faixa de 30
kg de vapor/m² a 50 kg de vapor/m² para as caldeiras
com tiragem forçada;
– Fácil manutenção e limpeza;
– Rápida entrada em regime;
– Fácil inspeção nos componentes.

17. CALDEIRAS - Compactas
• Dentro da categoria das caldeiras de tubos curvos
surgiram as caldeiras compactas.
• Com capacidade média de produção de vapor em
torno de 30 ton./h, elas são equipamentos
apropriados para instalação em locais com espaço
físico limitado
• Por se tratar de equipamento compacto, apresenta
limitações quanto ao aumento de sua capacidade de
produção.

18. CALDEIRAS - Elétrica
• A caldeira elétrica é um equipamento que transforma energia
elétrica em energia térmica, transmitindo-a para um fluido
apropriado (geralmente água) e transformando-o em vapor;
• Podem ser: de resistência, com eletrodo submerso ou jato
de água;
• A princípio a corrente elétrica, ao atravessar qualquer condutor,
encontra resistência à sua livre circulação e desprende calor
(efeito Joule);
• A água pura é considerada um mau condutor de corrente
elétrica. Portanto, para que se possa obter a condutividade
desejada devem ser adicionados a ela determinados sais;
• Alguns fabricantes recomendam a adição de produtos para o
ajuste da condutividade (soda cáustica, fosfato trisódico, etc.) na
água de alimentação.

19. CALDEIRAS - Elétrica
• As principais características são:
– Não necessita de área para estocagem de combustível;
– Ausência total de poluição (não há emissão de gases);
– Baixo nível de ruído;
– Modulação da produção de vapor de forma rápida e precisa;
– Alto rendimento térmico (aproximadamente 98%);
– Melhora do Fator de Potência e Fator de Carga;
– Área reduzida para instalação da caldeira;
– Necessidade de aterramento da caldeira de forma rigorosa;
– Tratamento de água rigoroso.
• A quantidade de vapor gerada (kgf/h) depende
diretamente dos seguintes parâmetros:
– Condutividade da água;
– Nível de água;
– Distância entre os eletrodos.

20. CALDEIRAS - Elétrica
Eletrodo submerso Jato de água

21. Fornos
• Fornos são equipamentos destinados ao
aquecimento de materiais, com vários
objetivos: cozimento, fusão, calcinação,
tratamento térmico, secagem, etc;
• A função principal do forno qualquer que seja
o trabalho executado, é transferir ao material
o calor gerado pela combustão, com a
máxima eficiência, uniformidade e segurança.
• Na NR 14 os fornos, para qualquer utilização,
devem ser construídos solidamente,
revestidos com material refratário, de forma
que o calor radiante não ultrapasse os limites
de tolerância estabelecidos pela Norma
Regulamentadora - NR 15.

22. Fornos
• Os fornos a combustão são os mais usados e sua classificação
baseia-se no relacionamento entre o combustível, os produtos
da combustão e o material em processamento.
• Os fornos podem ser classificados por meio de vários critérios:
– Fornos nos quais o combustível e o material estão misturados na
mesma câmara, tais como o forno cubilô e o alto-forno;
– Fornos em que o combustível e o material estão em câmaras
separadas e os gases da combustão não têm contato com o
material, como a muflas e os fornos com cadinho;
– Fornos nos quais o combustível e o material estão em câmaras
separadas mas os gases da combustão têm contato com o
material, como os fornos intermitentes e os contínuos.
• Esse grupo de fornos abrange o maior número de fornos
industriais.

23. Fornos
• Parque produtor de aço: 29 usinas (13 integradas e 16 com fornos
elétricos);
• Capacidade instalada: 47,8 milhões de t/ano de aço bruto.

24. Fornos

25. Fornos – Aspectos de segurança
• As situações de emergência envolvendo fornos oferecem
os mais variados riscos. Dentre eles, podem ser
destacados:
– Falta de chama nos queimadores;
– Retrocesso de chama;
– Temperatura muito elevada no processo;
– Rompimento de um tubo;
– Deformação de um tubo;
– Superaquecimento de chama.

26. Fornos – Cuidados na operação
• Durante a operação, os seguintes cuidados devem ser
observados para que não venham a afetar a integridade do
operador e a sequência de operação:
– Operador deve trabalhar munido de luvas apropriadas para
manusear queimadores, válvulas e outras peças sujeitas e altas
temperaturas e utilizar óculos de segurança, além dos EPI’s;
– A permanência do homem em ambientes de altas temperaturas
provoca uma grande perda de água e sais. Por essa razão, deve-se
recompensar essas perdas permitindo que o operador tenha acesso
a líquidos;
– Os extintores de incêndio devem estar sempre próximos às
instalações;
– O operador deve ser treinado no seu manuseio;
– Nos casos de curto-circuto, o eletricista deve ser imediatamente
chamado.

27. Fornos – Cuidados na operação (continuação)
• Durante a operação, os seguintes cuidados devem ser
observados para que não venham a afetar a integridade do
operador e a sequência de operação:
– Observar cuidadosamente as manobras de abertura e fechamento
das válvulas de entrada de combustível no forno;
– Nos casos de fornos com refrigeração, a água deve sair quente das
partes refrigeradas e nunca sob forma de vapor;
– Verificar os indicadores de níveis de óleo dos depósitos, a fim de
evitar a tempo vazamentos de óleo que, além de acarretar
desperdícios de combustível, poderão provocar incêndios;
– Os operadores devem conhecer plenamente o funcionamento das
chaves de comando dos ventiladores, bombas, aquecedores, a fim
de não provocar acidente.

28. Alto-Forno