O documento descreve os principais tipos de caldeiras industriais, seus componentes e aplicações. As caldeiras podem ser classificadas como fixas, portáteis ou marítimas. As principais caldeiras descritas são as flamotubulares, aquatubulares e mistas, com detalhes sobre suas características e aplicações.

1. Safia Naser Caldeiras Industrias

2. Histórico As primeiras aplicações práticas ou de caráter industrial de vapor surgiram por volta do século 17. O inglês Thomas Savery patenteou em 1698 um sistema de bombeamento de água utilizando vapor como força motriz.

3. Figura 1 - Caldeira de Haycock, 1720 A caldeira de Newcomen era apenas um reservatório esférico, com aquecimento direto no fundo, também conhecida como caldeira de Haycock.

4. Conceito 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.

5. Sua aplicação é bastante abrangente, pois atende diversas necessidades das empresas, como por exemplo: Indústria de alimentos Industria farmacêutica Industria bebidas Papel e celulose Têxtil, Metalúrgica Outras. Aplicabilidade

6. Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações Os principais componentes são : Fornalha com grelha ou queimadores de óleo ou gás. Seção de irradiação : são as paredes da câmara de combustão revestidas internamente por tubos de água. Seção de convecção: feixe de tubos de água, recebendo calor por convecção forçada; pode ter um ou mais passagens de gases. Componentes da Caldeira

7. Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações Superaquecedor: trocador de calor que aquecendo o vapor saturado transforma-o em vapor superaquecido. Economizador: trocador de calor que através do calor sensível dos gases de combustão saindo da caldeira aquecem a água de alimentação. Pré-aquecedor de ar: trocador de calor que aquece o ar de combustão também trocando calor com os gases de exaustão da caldeira. Componentes da Caldeira

8. Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações Exaustor: faz a exaustão dos gases de combustão, fornecendo energia para vencer as perdas de carga devido a circulação dos gases. Chaminé: lança os gases de combustão ao meio ambiente,geralmente a uma altura suficiente para dispersão dos mesmos. Componentes da Caldeira

9. Quanto a Natureza da aplicação: Fixas Portáteis Locomóveis (geração de força e energia) Marítimas Classificação das caldeiras

10. Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações Principais Tipos de Caldeiras Muitas são os tipos de caldeiras, por esta razão será abordado as principais caldeiras industriais.

11. Tipos de Caldeiras Tubo de fogo ou Flamotubulares Capacidade pequena a média e projetada para gerar água a pressão moderada. O fogo passa através de tubos.Numa usina química é uma vantagem especial pois pode acudir uma súbita demanda de vapor.

12. Nas caldeiras flamotubulares os produtos gasosos resultados da queima do combustível, são adequadamente direcionados para circularem nas partes internas dos tubos de troca de calor, os quais estão circundados com a água que queremos transformar em vapor. Como estes tubos estão totalmente cobertos externamente pela água, a transferência de calor ocorre em todas a área da superfície tubular. Tubo de fogo ou Flamotubulares

13. Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações Fig 3. Caldeiras Flamotubulares

14. Tipos de Caldeiras e Suas Utilizações Fig 4. Caldeiras Flamotubulares

15. As caldeiras flamotubulares horizontais constituem-se de um vaso de pressão cilíndrico horizontal, com dois tampos planos onde estão afixados os tubos e a fornalha. Caldeiras modernas tem diversos passes de gases, sendo mais comum uma fornalha dois passes de gases . Tubo de fogo ou Flamotubulares

16. Fig.5 fornalha dois passes de gases .

18. 5

19. CALDEIRAS FLAMOTUBULARES: CALDEIRAS FLAMOTUBULARES: Verticais. Tubo de fogo ou Flamotubulares Verticais

20. Particularidades das flamotubulares: A fornalha deve ser projetada para que a combustão ocorra totalmente em seu interior, pois o contato da chama com partes metálicas pode danificar a caldeira. GERADORES Particularidades das flamotubulares A fornalha deve ser projetada para que a combustão ocorra totalmente em seu interior, pois o contato da chama com partes metálicas pode danificar a caldeira.

21. Preferencialmente se utiliza combustíveis líquidos ou gasosos nessas caldeiras, pois é difícil a instalação de grelhas nesse tipo de caldeira. Recomendado para situações onde há variação da demanda de vapor. Particularidades das flamotubulares

22. Tubo de Água ou aquatubulares São usadas quase exclusivamente em instalações estacionarias onde o serviço demanda uma grande massa de evaporação em pressões acima de 150psi(10,2atm). A água deve ser tratada antes de entrar no equipamento. Tipos de Caldeiras

23. As caldeiras aquatubulares tem a produção de vapor dentro de tubos que interligam 2 ou mais reservatórios cilíndricos horizontais: O tubulão superior, onde se dá a separação da fase líquida e do vapor. O tubulão inferior, onde é feita a decantação e purga dos sólidos em suspensão. Tubo de Água ou aquatubulares

24. Os tubos podem ser retos ou curvados. As primeiras caldeiras aquatubulares utilizavam tubos retos, solução hoje completamente abandonada, apesar de algumas vantagens, como a facilidade de limpeza interna dos tubos. A caldeira de tubos curvados, interligando os balões, proporcionam arranjo e projeto de câmaras de combustão completamente fechada por paredes de água, com capacidades praticamente ilimitadas. Tubo de Água ou aquatubulares

25. Fig 7.Esquemas construtivos de caldeiras aquatubulares,com circulação natural.

26. Fig 8. Caldeira aquotubular fixa vertical

27. Fig.9 Caldeira aquatubular de grande porte

28. Caldeiras Aquatubular Há duas seções distintas de transferência de calor nesse tipo de caldeira: Seção de radiação: A troca de calor ocorre por radiação direta da chama aos tubos de água, os quais geralmente delimitam a câmara de combustão. .

29. Caldeiras Aquatubular Seção de convecção: A troca de calor se dá por convecção forçada, dos gases quentes que saíram da câmara de combustão atravessando um banco de tubos de água.

30. Particularidades das aquatubulares: Não existe preferência ao se utilizar combustíveis. Recomendado para situações onde há grande demanda de vapor.

31. A necessidade de utilização de combustíveis sólidos para caldeiras de pequena capacidade fez surgir uma solução híbrida que são as caldeiras mistas. Basicamente são caldeiras flamotubulares com uma antecâmara de combustão com paredes revestidas de tubos de água. Caldeiras Mistas

32. Caldeiras Mistas O rendimento térmico destas caldeiras são menores que as flamotubulares, devido a perda de calor pela antecâmara. Dificilmente as paredes frontais e traseira são revestidas de tubos, devido a dificuldade construtiva pelo pequeno tamanho da caldeira

33. Fig.10 Caldeira flamotubular com ante-fornalha de paredes de água.

34. Fig.11 Caldeira Mista

35. Quanto à Fonte de Calor Caldeiras Elétricas A caldeira elétrica é constituída de um vaso de pressão não sujeito a chama, um sistema de aquecimento elétrico e de um sistema de água de alimentação.

36. Fig 2. Caldeira Elétrica

37. SHREVE, R. Norris., BRINK, Joseph. Indústrias de processos químicos. 4 ed. São Paulo: Guanabara Dois, 1977. http://www.fem.unicamp.br/~em672/GERVAP4.pdf http://www.chdvalvulas.com.br/artigos_tecnicos/caldeiras/aquatubulares.html http://m.albernaz.sites.uol.com.br/caldeiras.htm#5 http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT056-Aula03.pdf Referências Bibliográficas

38. Obrigado