Guia de caldeiras

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Conteúdo
Noções básicas sobre caldeiras 3
Tipos de combustível para caldeiras 5
Carvão 5
Fuel 5
Gás 6
Desperdícios como combustível 6
Que combustível escolher ? 6
Caldeiras flamo tubulares horizontais 7
Caldeira "Lancashire" 8
Caldeira económica 10
Caldeira compacta 12
Caldeira de chama invertida 13
Limites de pressão e produção das caldeiras de corpo pressurizado 14
Limites de pressão 14
Limites de produção 15
Caldeiras de tubos de água 16
Variantes da caldeira de tubos de água 17
Caldeira de ebulidor longitudinal 18
Caldeira de ebulidor cruzado 19
Caldeira de tubos curvos ou caldeira "Stirling" 20
Vapor sobreaquecido 21
Produção das caldeiras 22
Produção 'De ... até' ("from and at rating") 22
Exemplo 23
Produção em kW 24
Potência da caldeira em cavalos (BoHP) 24
Eficiência da caldeira 25
Eficiência e carga da caldeira 25
Eficiência da combustão 25
A eficiência começa no tanque de alimentação da caldeira 26

2
Acessórios da caldeira e sua montagem 27
Chapa de identificação da caldeira 27
Válvulas de segurança 28
Normas sobre válvulas de segurança 29
Válvulas de passagem para caldeiras 29
Válvulas de retenção para caldeiras 30
Válvulas de purga de fundo 31
Manómetro 32
Visores de nível e acessórios 34
Protecção do visor de nível 34
Manutenção 35
Câmaras de controlo de nível 36
Controlos de nível internos 38
Eliminadores de ar e quebra-vácuo 39
Colectores de vapor 40
Saídas de vapor 43
Arrastamento de água 43
Aquecimento 43
Evitar que uma caldeira pressurize outra 45
Normas 46
Garantir uma correcta distribuição de vapor 47
Informações adicionais 48
Apendice 1 - Tabelas de vapor 49
Apendice 2 - Tabelas de conversão 52
Nota: Aconselhamos os leitores a seguirem a legislação local e a ter em consideração as
normas internacionais.

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Noções básicas sobre caldeiras
As caldeiras são a peça mais importante do circuito de vapor pois
é nela que o vapor é inicialmente produzido. Pode-se definir a
caldeira como um recipiente no qual a energia de um combustível
é transferida para um líquido. No caso do vapor saturado, a
energia é também usada para a mudança de estado líquido em
vapor.
A casa da caldeira sempre necessitou de grande supervisão
humana de forma a garantir um nível de segurança aceitável.
Actualmente, para atender aos critérios de rentabilidade, exige-
se uma adaptação constante da produção às nessecidades. Isto
pode significar em alguns casos o funcionamento contínuo da
caldeira, ou noutros casos, ser desligada por longos ou curtos
períodos. Em ambos os casos, a tecnologia contemporânea
permite que o técnico escolha com confiança o regime para a
caldeira que melhor se adapta à sua aplicação, com sistemas de
controlo que garantam um grau de eficiência, integridade e
segurança adequados.
A caldeira é com frequência o equipamento de maiores
dimensões do circuito de vapor. Pode variar de tamanho
conforme a aplicação a que se destina. Em instalações de
grandes dimensões em que existem cargas de vapor variáveis,
normalmente são utilizadas várias caldeiras em paralelo.
Fig. 1 Uma caldeira típica
Válvula de
segurança
Válvula
"crown"
Queimador
Tubo da
fornalha

4
Actualmente existem caldeiras de todos os tamanhos adequadas
a grandes e pequenas aplicações. Quando é necessária mais
de uma caldeira para satisfazer os consumos, torna-se
economicamente mais vantajoso centralizar todas as caldeiras
num só local, reduzindo assim significativamente os custos de
instalação e de operação. Por exemplo, a centralização tem os
seguintes benefícios em comparação com as caldeiras dispersas:
Escolha do combustível e da tarifa.
A duplicação de equipamentos reduz os custos com os
sobressalentes.
Facilidade em implementar a recuperação de calor para maior
poupança.
Redução da supervisão manual, libertando mão de obra para
outras tarefas.
Dimensionamento da casa da caldeira mais economico para
satisfazer necessidades diversificadas.
Facilidade de controlo e supervisão das emissões de exaustão.
Regras de segurança e eficiência facilmente monitorizadas e
controladas.
Há regras rigorosas que têm de ser seguidas ao operar uma
caldeira. Lembre-se que uma caldeira de vapor é um recipiente
pressurizado que contem água em ebulição a temperaturas
superiores a 100°C. Por este motivo, existem normas e
dispositivos de segurança e são necessárias frequentes
inspecções à caldeira para averiguar o estado físico da mesma.
O tema da segurança da caldeira será abordado noutra secção.

5
Carvão, fuel e gás são os três tipos de combustível mais utilizados
em caldeiras de vapor. No entanto, também se utilizam
desperdícios industriais, assim como electricidade. O fuel é
ainda o mais utilizado, dependendo normalmente a escolha do
preço de cada combustível.
Carvão é o termo genérico dado à familia dos combustíveis
sólidos com alto conteúdo de carbono. Há vários tipos de carvão
dentro desta familia, dependendo do estádio de formação do
carvão e da quantidade de carbono que contem. Este estadios
são:
Turfa.
Lenhite ou carvões castanhos.
Betuminoso.
Semi-betuminoso.
Antracite.
Como combustível para caldeiras, o betuminoso e a antracite
tendem a ser os mais utilizados.
A queima de 1 kg de carvão pode produzir até cerca de 8 kg de
vapor.
O fuel para caldeiras é criado a partir de resíduos do crude após
ser destilado para produzir combustíveis leves como óleos
lubrificantes, parafina, querosene, gasóleo e gasolina. Há várias
qualidades disponíveis, cada um adequado para diferentes
classes de caldeiras:
Classe D: Gasolina.
Classe E: Fuel leve.
Classe F: Fuel médio.
Classe G: Fuel pesado.
1kg de fuel pode produzir até 15 kg de vapor e 1 litro de fuel até
14 kg de vapor. Em pequenas caldeiras é aceitável uma produção
de 13.5 Kg de vapor por Kg de fuel.
Tipos de combustível para caldeiras
Carvão
Fuel

6
O gás é um tipo de combustível onde se consegue uma boa
combustão com pouco excesso de ar. Os gases combustíveis
estão disponíveis sob duas formas:
Gás natural. Produzido (naturalmente) no subsolo. Utiliza-se no
seu estado natural, após a remoção das impurezas e contém
metano, na sua forma mais comum.
Gases de petróleo liquefeitos (GPL). São gases produzidos a
partir da refinação do petróleo e são depois armazenados no
estado líquido, sob pressão, até serem utilizados. As formas mais
comuns de GPL são o propano e o butano.
1 Therm de gás produz aproximadamente 42 kg de vapor numa
caldeira a uma pressão de 10 bar m, com uma eficiência global
de 80%.
Os desperdícios são muitas vezes uma fonte de energia
económica para caldeiras. As caldeiras alimentadas com
desperdícios queimavam sub-produtos tais como aparas de
madeira ou óleo usado. Com a legislação actualmente em vigor
torna-se mais difícil as caldeiras cumprirem as rigorosas normas
sobre emissões. Hoje em dia é mais frequente a queima de
desperdícios como auxiliar de uma queima principal a gás. Um
exemplo é a incineradora de um hospital em que os gases
quentes são utilizados como fonte de energia para produção de
vapor, ou como parte de um processo de cogeração.
A escolha do combustível a utilizar para alimentar a caldeira
depende em larga escala do preço de cada tipo de combustível.
Existem caldeiras que queimam apenas um dos combustíveis
acima indicados e outras que utilizam dois tipos de combustível
alternadamente (fuel ou gás). Este método é eficaz se o operador
escolhe alternar dois combustíveis de acordo com o preço
actual. Hoje em dia, por razões ambientais, é comum as ver
caldeiras que trabalham normalmente a gás, sendo o fuel ou
gasóleo uma alternativa a uma eventual falha de abastecimento.
Gás
Desperdícios como
combustível
Que combustível
escolher?

7
Caldeiras flamo tubulares horizontais
Fig. 2 Caldeiras com câmara de reversão seca
As caldeiras flamo tubulares horizontais que funcionam pela
passagem de calor através dos tubos no interior da caldeira, que
por sua vez transferem o calor à água da caldeira que os rodeia.
Há várias combinações diferentes de disposição de tubos nas
caldeiras flamo tubulares horizontais, nomeadamente em relação
ao número de "passagens" que o calor do queimador da caldeira
faz até ser descarregado. A Figura 2 mostra um modelo típico de
caldeira com uma configuração de duas passagens.
A Figura 2 e a Figure 2a mostram também os dois métodos em
que o calor da fornalha é revertido para fazer uma segunda
passagem.
A Figura 2 mostra uma caldeira seca na retaguarda em que o
fluxo de calor é revertido por uma câmara de reversão revestida a
refractário no altar da caldeira.
Um método mais eficiente de reverter o fluxo de calor é com uma
câmara de reversão submersa, como se vê na Figura 2a. A
câmara de reversão está inteiramente dentro da água da caldeira,
o que permite uma maior área de transferência de calor,
transferindo o calor para a água da caldeira no ponto em que a
fornalha está mais quente - na extremidade da parede da câmara.
É importante ter em atenção que a combustão de gases deve ser
arrefecida a pelo menos 420°C nas caldeiras de aço de espelhos
planos e a 470°C nas caldeiras de aço aloi, antes da câmara de
reversão. Se a temperatura for excessiva causará
sobreaquecimento e pode fracturar os espelhos. Estas limitações
serão tidas em conta pelo fabricante da caldeira ao conceber a
caldeira.
Há vários modelos de caldeiras flamo tubulares horizontais que
vamos agora analisar mais detalhadamente.
Câmara de
reversão
submersa
Fig. 2a Caldeiras com câmara de reversão
submersa
Tubo da
fornalha
1ª
passagem
Tubo da
fornalha
2ª
passagem
2ª
passagem
Saída de
gases
Saída de
gases
1ª
passagem
Câmara de
reversão
seca

8
Caldeira Lancashire A caldeira "Lancashire" concebida em 1844 por Sir William
Fairbairn a partir da caldeira "Cornish" de uma passagem de
Trevithick. Era uma caldeira de tubos de fumo. Já não se
utilizam há muito tempo e pensa-se que poucas existirão ainda,
se é que ainda existe alguma no mundo inteiro.
A caldeira consistia basicamente numa grande carcaça em aço
com 5 - 10 m de comprimento, através da qual passavam dois
tubos com um grande diâmetro. Uma parte de cada tubo era
corrugada para aguentar a expansão quando a caldeira aquecia,
para evitar o colapso sob pressão. Na entrada de cada tubo , na
parte frontal da caldeira, localizava-se uma fornalha. A fornalha
podia queimar gás, petróleo ou carvão.
Os produtos gasosos provenientes da combustão passavam da
fornalha através dos tubos corrugados de grande diâmetro. A
água no interior da caldeira rodeava estes tubos e o calor dos
gases era transferido para a água.
A caldeira era colocada sobre uma estrutura de tijolo refractário
para aumentar a eficiência térmica. Os gases quentes, já um
pouco menos quentes, saiam da extremidade da caldeira e
eram encaminhados para baixo, através das condutas de tijolo
que eram parte da estrutura da caldeira, transferindo o calor
através da parte inferior da carcaça. Na parte frontal da caldeira
o gás quente era dividido em dois sectores que passavam nas
partes laterais da carcaça da caldeira. Isto conseguia-se através
de duas condutas localizadas ao longo paredes laterais da
caldeira feitas na estrutura de tijolo. Estas duas condutas laterais
encontravam-se na parte traseira da caldeira e desenbocavam
na chaminé.
Segunda
passagem
Tubo da
fornalha
Primeira
passagem
Passagem
inferior
Passagem
inferior
Terceira
passagem
Fig. 3 Caldeira Lancashire
Entre 5 - 10 metros
de comprimento
Entre
2 - 3 metros
de diâmetro
Terceira
passagem

9
Todas estas passagens eram uma tentativa de extrair a
quantidade máxima de energia dos gases quentes produzidos
antes de estes serem lançados para a atmosfera.
O caudal de gás, após a terceira passagem, passava pelo
economisador em direcção à chaminé. O economisador aquecia
a água de alimentação o que resultava num aumento da eficiência
termica. Havia caldeiras Lancashire de várias dimensões:
As mais pequenas tinham uma carcaça de 5.5 m de
comprimento por 2 m de diâmetro.
A maior tinha cerca de 10 m de comprimento por 3 m de
diâmetro.
A capacidade de evaporação da caldeira depende da sua
configuração, do tipo de combustível, de fornalha e da qualidade
do combustível. Nas caldeiras Lancashire de maiores dimensões
era possível obter uma evaporação de cerca de 6 500 kg de
vapor/h.Nasmaispequenasaevaporaçãoeracercade1500-2000kg
de vapor/ h.
A caldeira Lancashire podia operar a uma pressão de cerca de
17 bar m. Havia um grande volume de água e consequentemente
uma grande quantidade de energia acumulada e portanto podia
facilmente fazer face a necessidades súbitas de vapor (tais
como arranque e paragem de motores a vapor).
Este grande volume de água facilitava o controlo de nível e a
qualidade da água não sendo tão crítico como nas caldeiras
modernas.
Uma das desvantagens da caldeira Lancashire era que o repetido
aquecimento e arrefecimento da caldeira com a consequente
expansão e contracção, danificava a estrutura de tijolo e as
condutas. Isto resultava na infiltração de ar que perturbava o
funcionamento da fornalha.
Actualmente seriam muito dispendiosas de produzir devido às
grandes quantidades de material, espaço e trabalho necessário
para construir a estrutura de tijolo.
A introdução da caldeira flamo tubular horizontal de vários tubos
(mais pequena e mais eficiente) provocou o desaparecimento da
caldeira Lancashire.

10
A caldeira económica de duas passagens apresentava-se
geralmente em dois tamanhos: cerca de 3 m de comprimento e
1.7 m de diâmetro e 7 m de comprimento por 4 m de diâmetro.
A evaporação variava entre aproximadamente 1 000 kg/h de
vapor e 15 000 kg/ h de vapor.
O aperfeiçoamento da caldeira económica deu origem à caldeira
de três passagens que é o modelo que se utiliza actualmente. A
Figura 5 mostra uma caldeira de três passagens.
Foi uma evolução da caldeira Lancashire. Era composta por
uma carcaça exterior cilindrica que continha dois tubos de grandes
dimensões, onde se localizavam as fornalhas. Os gases quentes
saiam das fornalhas na parte traseira da caldeira para a estrutura
de tijolo (parte seca) e eram desviados por tubos de pequeno
diâmetro localizados por cima dos tubos fornalha. Estes tubos
estreitos representavam uma grande superfície de aquecimento
da água. Os gases saiam da caldeira pela parte da frente e com
o auxílio de um ventilador eram introduzidos na chaminé.
A caldeira económica de duas passagens tinha apenas cerca de
metade do tamanho de uma caldeira Lancashire equivalente e
possuia uma eficiência térmica superior.
Caldeira económica
Fig. 4 Caldeira económica de duas passagens
Câmara de
reversão seca
Chaminé
Segunda
passagem
Primeira
passagem
Tubo fornalha

11
A Tabela 1 apresenta os valores típicos da transferência de calor
numa caldeira económica de três passagens com câmara de
reversão submersa na rectaguarda
Área de tubos Temperatura Proporçãodaáreatotaldetransferência
1ª passagem 11 m² 1600°C 65%
2ª passagem 43 m² 400°C 25%
3ª passagem 46 m² 350°C 10%
Tabela 1 Transferência de calor numa caldeira de três passagens com câmara de
reversão submersa
Fig. 5 Caldeira económica de três passagens
Câmara de
reversão
submersa
Tubo fornalha Primeira passagem
Segunda
passagem
Terceira
passagem
Chaminé

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Fig. 6 Uma caldeira compacta típica
Tubos da
2ª passagem
Tubo
fornalha
Tubos da 3ª
passagem
Câmara da
rectaguarda
Caldeira compacta As melhorias nos materiais e nos processos de fabrico permitiram
a acomodação de mais tubos dentro da caldeira. No início do seu
desenvolvimento, a caldeira era mais comprida e necessitava de
mais espaço dentro da casa da caldeira. Ao forçar os gases
quentes a andarem para a frente e para trás dentro de uma
série de tubos, as caldeiras passaram a ser mais pequenas e a
taxa de tranferência de calor aumentou. A actual caldeira
compacta multi-tubos é o estado actual deste processo evolutivo.
A caldeira compacta é assim denominada porque é um pacote
completo. Uma vez no local necessita apenas que sejam feitas
as ligações de alimentação de vapor, água e tubagem de purga,
alimentação de combustível e ligações eléctricas para funcionar.
Estas caldeiras classificam-se de acordo com o número de
passagens - número de vezes que os gases quentes da
combustão passam pela caldeira. A câmara de combustão é
considerada a primeira passagem. A caldeira mais comum é a de
três passagens, mostrada na Figura 6, com dois conjuntos de
tubos de fogo e a saída dos gases de exaustão pela parte de
trás da caldeira.

13
É uma variação da caldeira convencional. A câmara de
combustão é em forma de dedal e o queimador localiza-se no
centro. A chama dobra-se sobre si mesma dentro da câmara de
combustão para vir até à parte da frente da caldeira. Os tubos de
fumo rodeiam o dedal e conduzem os gases para a parte
traseira da caldeira e para a chaminé. Estas caldeiras são muito
usadas para produção de água quente ou vapor a muito baixa
pressão.
Caldeira de chama
invertida
Chaminé
Fornalha
em forma
de dedal
Chama do
queimador
Fig. 7 Típica caldeira de chama invertida

14
Limites de pressão e produção das
caldeiras flamo-tubulares horizontais
Limites de pressão
Quando as extremidades são soldadas uma à outra e a caldeira
é pressurizada, o corpo deve ficar com uma forma circular.
Quando pronta a caldeira, as chapas originalmente planas
formarão um tubo. Esta curvatura pode provocar fracturas por
fadiga mesmo longe das zonas soldadas. Isto é motivo de
preocupação para os inspectores de caldeiras que por veses
solicitam a remoção do isolamento para verificar a precisão da
curvatura do corpo da caldeira com o auxílio de uma "bitola".
A tensão imposta à caldeira está limitada pela legislação. A
tensão máxima localiza-se à volta da circunferência do corpo.
Denomina-se tensão do "arco" ou "circunferêncial". O valor desta
tensão pode ser calculado utilizando a equação:
Tensão Pressão de operação x Diâmetro interno
do arco =
2 x espessura do material de construção
A partir daqui deduz-se que a tensão aumenta à medida que
aumenta o diâmetro. Para compensar este facto, o fabricante da
caldeira usará chapa mais grossa. No entanto, esta chapa mais
grossa é mais difícil de moldar em arco e pode necessitar de
pontos de alívio da tensão.
Uma das dificuldades de construção de uma caldeira é fazer a
chapa circular do corpo. Como se vê nas Figuras 8 e 9, as
calandras não conseguem curvar as extremidades da chapa e
por isso deixam uma parte plana.
Fig. 8 Calandragem
Os rolos B e C fazem rolar a chapa .
O rolo (A) faz força para baixo para reduzir o raio da curvatura
Pontos de fadiga
Fig. 9 Pontos de fadiga no corpo da caldeira
B C
A
Chapa

15
Limite de saída
Este problema é obviamente mais preocupante em caldeiras de
funcionamento intermitente, tal como serem desligadas todas
as noites e voltar a arrancar todas as manhãs.
Tenha em atenção que a transferência de calor através da
chapa dos tubos é feita por condução e que a chapa mais
grossa não conduz da mesma maneira o calor que a chapa mais
fina. Isto é particularmente importante nos tubos fornalha em
que a temperatura da chama podem subir até aos 1 800°C, e o
calor tem de ser rapidamente transferido para evitar o
sobreaquecimento e o colapso do tubo fornalha com os
consequentes efeitos desatrosos. O limite prático da espessura
do tubo fornalha situa-se entre os 18 mm e os 20 mm o que
significa um limite de pressão das caldeiras flamo-tubulares
horizontais de cerca de 27 bar.
Como já foi mencionado anteriormente, as caldeiras flamo-
tubulares horizontais são fabricadas como unidades compactas,
já equipadas com todos os acessórios. A caldeira necessita
então de ser transportada para o local e o tamanho máximo de
caldeira que pode ser transportado por estrada é de cerca de
27 000 kg/h.
Se for necessária uma caldeira de mais de 27 000 kg/h, recorre-
se à instalação de caldeiras múltiplas. Isto também tem a
vantagem de proporcionar maior versatilidade e segurança na
produção de vapor e maior eficácia do sistema.
Caldeiras com pressão e produção superiores a 27 bar m e 27
toneladas/ h respectivamente, costumam ser de outro modelo.
Neste caso, a água da caldeira circula dentro dos tubos ao
contrário do que se passa na caldeira flamo-tubular horizontal
em que são os gases quentes que circulam no interior dos
tubos. As caldeiras flamo-tubulares horizontais são
frequentemente referidas como caldeiras de " tubos de fumo"
enquanto as caldeiras de altas pressões e produção são
chamadas caldeiras de "tubos de água".

16
As caldeiras de tubos de água diferem das caldeiras flamo-
tubulares horizontais. Nestas a água circula no interior dos
tubos, rodeada pela fonte de calor. Isto significa que podem ser
utilizadas pressões muito mais elevadas pois o diâmetro do tubo
é significativamente mais pequeno que o tubo fornalha da caldeira
flamo-tubular horizontal e por isso a tensão do arco é também
menor.
As caldeiras de tubos de água tendem a ser utilizadas para
grandes produções de vapor, para altas pressões ou para vapor
sobreaquecido. Para a maioria das aplicações industriais e
comerciais, a caldeira flamo-tubular horizontal multi-tubos é a
mais adequada. Só se for necessária uma produção superior a
27 000 kg/h ou pressões superiores a 27 bar, ou vapor a
temperaturas superiores a 340°C é que é necessário utilizar
uma caldeira de tubos de água. O motivo é porque as caldeiras
de tubos de água para são de construção mais complexa que as
caldeiras flamo-tubulares horizontais multi-tubos.
No entanto, pelo mundo fora, as caldeiras de tubos de água
competem com as caldeiras flamo-tubulares horizontais em todos
os tamanhos, mesmo abaixo dos 27 bar m. Para dar uma ideia
da diversidade de caldeiras de tubos de água que existem, elas
começam nos 2 000 kg/h e sobem até aos 3 500 000 kg/h ou
mais.
As unidades mais pequenas podem ser fabricadas entregues no
local completamente montadas. As caldeiras maiores são
geralmente fabricadas por partes e depois são transportadas
até ao local onde são montadas.
As caldeiras de tubos de água funcionam segundo o princípio da
circulação de água. Este é um tema que vale a pena analisar
antes de passarmos aos diferentes tipos de caldeiras de tubos de
água que existem. O diagrama que se segue ajuda a explicar
esta teoria.
Fig. 10 Configuração de uma caldeira de tubos de água
Ebulidor ou
barrilete de
vapor
Vapor
Água
Descendente
Barrilete Inferior
de água
Ascendente
Calor
Caldeiras de tubos de água

17
A água fria de alimentação é introduzida no barrilete de vapor e
depois cai até ao barrilete inferior por ser mais densa que a
água quente. A sua densidade vai diminuindo à medida que vai
subindo pelos tubos ascendentes, onde é aquecido,
eventualmente criando bolhas de vapor. A água quente e as
bolhas de vapor passam outra vez para o barrilete de vapor
onde o vapor se separa da água e sai da caldeira.
No entanto, à medida que a pressão no interior da caldeira de
tubos de água aumenta, reduz-se a diferença entre a densidade
da água e o vapor saturado, reduzindo-se a circulação. Para
manter o nível de produção de vapor, à medida que aumenta a
pressão, tem de ser aumentada a distância entre o barrilete
inferior e o barrilete de vapor.
Os esquemas que se seguem baseiam-se nos mesmos princípios
que as outras caldeiras de tubos de água e fabricam-se com
capacidades a partir de 5 000 kg/h até 180 000 kg/h.
Variantes da caldeira
de tubos de água
Fig. 11 Diversos tipos de caldeiras de tubos de água
Tipo 'D'
Tipo 'O'
Tipo 'A'

18
A caldeira de ebulidor longitudinal era o modelo original da
caldeira de tubos de água que funcionavam segundo o princípio
da temperatura e densidade da água (ver Figura 12).
A água fria de alimentação entra num barrilete que se localiza
acima da fonte de calor. A água fria cai através de uma coluna
de circulação na retaguarda até ao conjunto de tubos aquecidos
inclinados. À medida que a temperatura da água sobe e entra
em ebulição, a sua densidade diminui fazendo circular a água
quente e o vapor pelos tubos inclinados e pela coluna de
circulação frontal que alimenta o barrilete. No ebulidor as bolhas
de vapor separam-se da água e o vapor sai da caldeira.
As capacidade típicas das caldeiras de ebulidor longitudinal
vão de 2 250 kg/h até 36 000 kg/h.
Caldeira de ebulidor
longitudinal
Fig. 12 Caldeira de ebuludor longitudinal típica
Queimador
Água
Vapor
Chaminé
Água fria de
alimentação

19
Caldeira de ebulidor
cruzado
A caldeira de ebulidor cruzado é uma variação da caldeira de
ebulidor longitudinal na qual o ebulidor está na transversal em
relação à fonte de calor como mostra a Figura 13. O ebulidor
cruzado funciona segundo o mesmo princípio que o ebulidor
longitudinal com a diferença de que consegue uma temperatura
mais uniforme ao longo do ebulidor. No entanto, quando há
grandes picos de consumo pode danificar-se devido à falta de
circulação, em que pode aparecer forte deterioração uma vez
que os tubos superiores podem ficar secos.
A caldeira de ebulidor cruzado tem também a vantagem de
poder alimentar um grande número de tubos devido à sua
posição transversal.
A caldeira de ebulidor cruzado tem geralmente uma capacidade
entre os 700 kg/h e os 240 000 kg/h.
Queimador Saída de
gases
Entrada da
água de
alimentação
Saída de vapor
Fig. 13 Uma típica caldeira de ebulidor cruzado

20
Outro desenvolvimento da caldeira de tubos de água foi a caldeira
de tubos curvos ou caldeira stirling representada na Figura 14.
Também esta funciona segundo o princípio da temperatura e
densidade da água mas possui quatro ebulidor com a seguinte
configuração.
A água fria de alimentação entra no barrilete superior esquerdo,
de onde cai por ser mais densa, em direcção ao barrilete inferior
ou de água. A água contida no barrilete inferior e os tubos de
ligação aos outros dois barriletes superiores é aquecida e as
bolhas de vapor produzidas sobem até aos dois ebulidores onde
o vapor se junta num colector e sai da caldeira.
A caldeira de tubos curvos ou caldeira Stirling possui uma grande
superfície de transferência de calor, aumentando também a
circulação natural da água.
Caldeira de tubos
curvos ou
caldeira Stirling
Fig. 14 Caldeira de tubos curvos
Queimador
Saída de vapor
Barrilete de
água
Água de alimentação

21
O vapor à saída da caldeira flamo-tubular horizontal ou do
ebulidor de uma caldeira de tubos de água só pode ser vapor
saturado. Utiliza-se frequentemente a caldeira de tubos de água
para produzir vapor sobreaquecido. O vapor saturado que sai
do ebulidor passa através de outro conjunto de tubos dentro da
zona da fornalha, onde é aquecido para além da temperatura de
saturação até se tornar um gás (vapor sobreaquecido).
Se necessitar de vapor sobreaquecido é essencial uma caldeira
que incorpore tubos de sobreaquecimento.
Vapor
sobreaquecido

22
Classificação das caldeiras
Classificação 'De ... até'
Usam-se geralmente três critérios para classificação de caldeiras,
que são:
Capacidade de produção "from and at"
Potência em kW
Potência em cavalos (BoHP)
A classificação de produção "from and at" é amplamente usada
pelos fabricantes de caldeiras flamo-tubulares para classificar
uma caldeira de acordo com a quantidade de vapor em kg/h
qua a caldeira produz 'de 100ºC e até 100°C', à pressão
atmosférica. Cada kilograma de vapor recebeu então 2 258 kJ.
As caldeiras geralmente funcionam com a água de alimentação
a temperaturas inferiores a 100°C. Consequentemente a caldeira
tem de fornecer entalpia para aquecer a água até ao ponto de
ebulição. A maioria das caldeiras funciona a pressões superiores
à atmosférica, pelo que a temperatura da caldeira é superior a
100°C. Isto requer entalpia adicional de saturação da água. À
medida que a pressão da caldeira sobe, a temperatura de
saturação aumenta, necessitando ainda mais entalpia antes da
água de alimentação atingir a temperatura de ebulição. Ambos
estes efeitos reduzem a produção real de vapor da caldeira pois
existe menos calor disponível para produzir vapor. O gráfico da
Figura 15 mostra as temperaturas da água de alimentação
cruzadas com a percentagem de produção "from and at" para
operação a pressões de 0, 5, 10 e 15 bar m.
Fig. 15 Gráfico de produção "from and at"
15 bar m
10 bar m
0 bar m
5 bar m
150
140
120
100
80
60
40
20
0
80 85 90 95 100 105 110
% produção "from and at"
Temperatura
da
água
de
alimentação
°C
68

23
Exemplo
A utilização do gráfico de produção "from and at" da Figura 15
pode ser representado no exemplo que se segue para calcular a
produção real de uma caldeira.
Uma caldeira tem uma capacidade de produção "from and at"
de 2 000 kg/h e uma pressão de operação de 15 bar m com a
água de alimentação a 68°C.
Utilizando o gráfico,
A percentagem 'From and at' rating = 90%
Daí que a produção real seja = 2 000 kg/h x 90%
Produção real da caldeira = 1 800 kg/h
O uso da seguinte equação determinará um factor que dará o
mesmo resultado ...
A = Entalpia específica de evaporação à pressão atmosférica
B = Entalpia específica de vapor à pressão de operação
C = Entalpia específica da água à temperatura de alimentação
A
Daí que; Factor = B - C
Utilizando a informação acima nesta equação, teremos o seguinte
factor
Factor = 2257 kJ/kg
2 794 kJ/kg - 284.6 kJ/kg
Factor = 0.899
Daí que a produção real da caldeira será:
2 000kg/h x 0.899 = 1799 kg/h

24
Classificação em KW Alguns fabricantes classificam a caldeira em kW. Para determinar
a produção real, é necesário saber o conteúdo de calor da água
de alimentação e a entalpia total do vapor produzido, para
determinar a quantidade de energia adicionada a cada kg de
água.
Por exemplo, uma caldeira tem uma potência de 3 000 kW e
opera a 10 bar m com a água de alimentação a 50°C.
A água de alimentação a 50°C tem uma entalpia específica da
água de 209.5 kJ/kg. Para produzir 1 Kg de vapor a 10 bar m é
necessária uma quantidade de calor de 2 781.7 kJ. Daí que o
combustível da caldeira tem de transferir 2 781.7 - 209.5 = 2
572.2 kJ/kg à água para produzir este resultado.
Capacidade de produção em kg/h de vapor:
m = 3 000 kW x 3 600 s/h
2 572.2 kJ/kg
m = 4 198.7 kg/h
Esta medida é utilizada apenas nos EUA, Australia e Nova
Zelândia. A potência da caldeira em cavalos não é os normais
550 ft lbf/s e o factor de conversão geralmente aceite de 746
Watts = 1 cavalo de potência não se aplica.
Na Nova Zelândia a potência da caldeira em cavalos é uma
função da área de transferência dentro da caldeira e a potência
de um cavalo corresponde a 17 pés² de superfície de
aquecimento.
Por exemplo, uma caldeira com uma área de transferência de
calor de 2 500 pés quadrados terá a seguinte BoHP;
2 500 pés² x 1 = 147 BoHP
17
Nos EUA e na Austrália a definição mais comummente aceite é
a quantidade de energia necessária para evaporar 34.5 lb de
água a condições atmosféricas de 212°F.
Por exemplo, uma caldeira que produza 17 250 lb/h de vapor
teria a seguinte potência em BoHP;
17 250 lb/h x 1 = 500 BoHP
34.5
Repare que isto é idêntico à produção "from and at", pelo que se
conclui que utilizando água de alimentação a baixas temperaturas
e vapor a altas pressões se reduz a quantidade real de vapor
produzido. Na prática, um valor de 28 - 30 lb/h seria mais
realista, tendo em conta a pressão de vapor e a temperatura
média da água de alimentação. Um resultado mais prático seria;
17 250 lb/h x 1 = 616 BoHP
28
resultando numa caldeira de maior dimensão para produzir as
mesmas 17 250 lb/h de vapor.
Potência da caldeira
em cavalos (HP)
●
●

25
Eficiência da caldeira
As caldeiras e os seus acessórios devem ser concebidos para
uma operação eficiente e estarem correctamente dimensionados.
Uma caldeira que tenha de responder a um pico de carga acima
da sua potência máxima contínua, funcionará com uma eficiência
reduzida. A pressão pode cair com o consequente arrastamento
de água significando que a caldeira é incapaz de fornecer vapor
de boa qualidade quando necessário.
Se uma caldeira tem de operar a uma baixa percentagem da sua
capacidade, as perdas por radiação podem ser significativas e
mais uma vez, há uma diminuição da eficiência. Não é fácil
adequar a caldeira à variação constante da carga de vapor. Duas
ou mais caldeiras permitem maior flexibilidade que apenas uma,
o que explica a opção por uma caldeira maior para o Inverno e
uma menor para o Verão.
A caldeira é apenas uma peça da instalação. É importante ter
equipamento de queima que responda às variações de carga
mas que mantenha uma correcta relação combustível/ar. Este
tema é muito vasto e se tiver dúvidas, deve contactar o fabricante
da caldeira e dos equipamentos acessórios de combustão.
Em qualquer caldeira, as maiores perdas dão-se pela descarga
dos gases quentes pela chaminé. Se a combustão for boa, haverá
apenas uma pequena quantidade de ar em excesso. Os gases
de exaustão conterão uma percentagem relativamente grande
de dióxido de carbono e uma pequena quantidade de oxigénio.
Ao mesmo tempo, se as superfícies de aquecimento estão limpas,
será extraida uma grande percentagem de calor e a temperatura
dos gases de exaustão será inferior.
Se a combustão é pobre, com muito ar, os gases de exaustão
serão em mais quantidade e conterão uma percentagem reduzida
de dióxido de carbono e uma grande quantidade de oxigénio.
Se a taxa de combustão é elevada ou as superfícies de
aquecimento estão sujas, não será possível extrair uma tão alta
percentagem de calor e a temperatura dos gases de exaustão
será mais elevada.
A medição do dióxido de carbono ou do oxigénio nos gases,
juntamente com a temperatura, permite calcular as perdas de
calor na chaminé. Este é o método normal de monitorizar a
eficiência da combustão que deve ser feito correcta e
regularmente em todas as condições de carga da caldeira. As
instalações de grandes dimensões geralmente necessitam de
monitorização e controlo contínuos para optimizar a eficiência.
A função da caldeira é fornecer vapor seco de boa qualidade à
pressão correcta. Ter uma combustão altamente eficiente não
significa contudo ter bom rendimento na caldeira, se o resultado
final fôr a produção de vapor com muita água e a consequente
contaminação com sólidos arrastados nessa água.
Eficiência e carga da
caldeira
Eficiência da
combustão

26
As caldeiras são concebidas para operar a pressões
relativamente altas. Isto significa que serão libertadas pequenas
bolhas de vapor à superfície da água, originando vapor seco de
boa qualidade. Se a pressão cair por qualquer motivo, as bolhas
serão maiores, provocando turbulência, aceleração da maré e
arrastamento. Por este motivo, as caldeiras devem ser operadas
à pressão correcta.
Um método de aumentar a eficiência da caldeira é utilizar um
economizador. Este dispositivo instala-se na saída dos gases
quentes da exaustão (ver Figura 16). O calor destes gases pode
ser utilizado para aquecer a água de alimentação, antes desta
entrar na caldeira. Os economizadores não podem trabalhar em
caldeiras com controlos de nível on-off. Precauções especiais
devem ser tomadas quando o combustível contém Enxofre para
evitar a formação de Ácido Sulfúrico. (T< 137ºC)
A eficiência começa
no tanque de
alimentação da
caldeira
Uma vez que o tanque de alimentação está quente, devem ser
tomadas medidas adequadas para minimizar as perdas de calor.
As maiores perdas dão-se pela superfície da água, pelo que, é
essencial colocar uma cobertura ou tampa. Outra alternativa é
cobrir a superfície com uma cobertura flutuante com esferas de
plástico. Para além de economizar calor, testes demonstraram
que este tipo de cobertura tem grande efeito na redução da
absorção de oxigénio pela água. Isolar o tanque também contribui
para economizar e ajudará a reduzir a temperatura ambiente da
casa da caldeira.
O modelo mais eficaz de tanque de alimentação atmosférico é o
tanque "semi-desgaseificador". Este possui vários dispositivos
que permitem conservar o calor, misturando eficientemente o
condensado quente, o vapor flash e a água fria de reposição.
Assim reduz-se consideravelmente a estratificação da temperatura
dentro do tanque.
Outra maneira de aumentar a eficiência da casa da caldeira é
recuperar o calor que normalmente se perde nas purgas contínuas.
Isto consegue-se instalando um vulgar sistema de recuperação e
é explicado detalhadamente no guia de referência técnico
"Tratamento de água, armazenamento e purga".
Fig. 16 Economizador
Água modulada
para a caldeira
Saída da
caldeira
Gases
quentes
Economizador
Água de
alimentação

27
Acessórios da caldeira e sua montagem
Chapa de
identificação da
caldeira
O número de série e o modelo identificam individualmente a
caldeira e utilizam-se ao encomendar sobressalentes ao
fabricante e no diário da caldeira.
A produção da caldeira pode estar expresso de vários modos,
como vimos anteriormente.
Número de série 32217
Modelo Shellbol Mk. II
Produção 3,000 kg/h
Pressão 19 bar
Pressão máxima de operação 18 bar
Ensaio hidráulico a frio 28.5 bar
Data de teste 26/03/91
Design standard BS2790 (1989)
Classe 1
Inspeccionado por British Engine
Fabricado por
Boilermakers Ltd.
Fig. 17 Uma típica chapa de identificação de caldeira
Há um número de acessórios que têm de ser instalados nas
caldeiras de vapor, todos com o objectivo de melhorar
A operação.
A eficiência.
A segurança.
Este guia fornece indicações sobre este tema mas não dispensa
a consulta da respectíva legislação.
Há vários equipamentos adicionais à caldeira que passamos a
enumerar, juntamente com a legislação associada, sempre que
se justifique.
Na segunda metade do século 19 a explosão das caldeiras era
um acontecimento comum. Como consequência, formaram-se
empresas com o objectivo de reduzir o número de explosões,
sujeitando cada caldeira de vapor a uma inspecção. Estas
empresas, na verdade, eram o embrião dos organismos que
inspeccionam e aprovam a construção, os controlos e acessórios
das caldeiras.
Em Inglaterra nessa época, após um período relativamente
pequeno, apenas 8 das 11 000 caldeiras examinadas, explodiram.
Isto comparado com 260 explosões de caldeiras não examinadas
por este sistema.
Este sucesso conduziu à lei 1882 sobre explosões de caldeiras
que incluia a necessidade da caldeira possuir uma chapa de
identificação. A Figura 17 mostra um exemplo de uma chapa de
identificação de caldeira.

28
A válvula de segurança é um acessório importante. A sua função
é proteger a caldeira da sobre-pressurização e consequente
explosão. Na CE, a norma 12593, relativa à especificação da
concepção e fabrico de caldeiras flamo-tubulares horizontais
soldadas, materiais e acessórios de controlo, inspecções,
qualidade da água etc. A Secção 8 diz respeito especificamente
às válvulas de segurança, e dispositivos de segurança contra
excesso de pressão.
Há muitos modelos de válvulas de segurança para instalar na
casa da caldeira mas todas têm de cumprir os seguintes requisitos:
A capacidade total de descarga da(s) válvula(s) de segurança
têm de ser pelo menos igual à produção "from and at" a
100°C'.
A capacidade máxima de descarga da(s) válvula(s) de
segurança tem de ser atingida dentro dos 110% da pressão
de concepção da caldeira.
O oríficio da válvula de segurança ligada a uma caldeira tem
de ser pelo menos de 20 mm.
A pressão máxima de regulação da válvula de segurança
deve ser igual à pressão de concepção da caldeira (ou a
máxima pressão de operação permitida).
Tem de haver uma margem adequada entre a pressão normal
de operação da caldeira e a pressão regulada da válvula de
segurança.
Válvulas de
segurança
Fig. 18 Uma válvula de segurança típica

29
Válvulas de
passagem para
caldeiras
Indicador
No passado estas válvulas eram geralmente fabricadas em
ferro fundido, aço ou bronze e utilizavam-se para aplicações
com altas pressões. No Reino Unido, a norma BS 2790 impede
a utilização de válvulas de ferro fundido para esta aplicação.
Não deve confundir ferro fundido cinzento com ferro nodular
pois este possui caracteristicas mecânicas semelhantes ao aço.
Por este motivo, muitos fabricantes de caldeiras utilizam por
norma válvulas de passagem em ferro nodular.
A válvula de passagem não é uma válvula de estrangulamento,
pelo que deve estar completamente aberta ou fechada. Deve
sempre ser aberta lentamente para evitar uma subida súbita da
pressão a jusante e consequentes martelos de água.
Fig. 19 Desenho esquemático de uma válvula de passagem típica
Volante
As caldeiras têm de possuir pelo menos uma válvula de
segurança dimensionada para a produção da caldeira. Na CE
consulte a norma EN 12953. As caldeiras com capacidade de
evaporação superior a 3 700 Kg/h têm de ter pelo menos duas
válvulas de segurança simples ou uma dupla. Na CE, consulte a
EN 12953, Secção 8.
O tubo de descarga da válvula de segurança deve ser
encaminhado para o exterior, não pode estar obstruído e deve
ser drenado na base para impedir a acumulação de condensado.
A caldeira tem de possuir uma válvula de passagem (também
denominada crown valve) que seccione a caldeira do processo
ou da instalação. Geralmente é uma válvula de globo em ângulo.
A figura 19 mostra uma válvula de passagem deste tipo.
Normas sobre
válvulas de
segurança

30
A válvula deve ser do tipo de volante com indicador de posição.
Isto permite ao fogueiro ver facilmente a posição da válvula,
mesmo do chão. A válvula mostrada possui um indicador que
facilita ainda mais esta tarefa.
Em aplicações com várias caldeiras deve ser instalada uma
válvula de seccionamento adicional em série com a válvula
"crown". Esta é geralmente uma válvula de globo, anti-retorno
que impede que uma caldeira pressurize outra. Em alternativa,
alguns fabricantes preferem usar uma válvula de globo com uma
válvula de retenção de disco instalada entre as flanges das duas
válvulas de passagem.
A válvula de retenção (como a das Figuras 20 e 21), instala-se
na linha de alimentação de água da caldeira, entre a bomba e a
caldeira. Instala-se uma válvula de passagem no corpo da
caldeira.
A válvula de retenção contem uma mola reforçada que suporta
a coluna de água no tanque de alimentação elevado, evitando
que a coluna estática do tanque de alimentação alague a caldeira
quando não há pressão no seu interior.
Em condições normais de produção de vapor a válvula de
retenção funciona de forma convencional evitando que o fluxo
reverso da caldeira entre na linha de alimentação quando a
bomba não está a funcionar. Quando a bomba está a funcionar, a
sua pressão ultrapassa a da mola, para alimentar a caldeira.
Válvulas de retenção
na água de
alimentação
Fig. 20 Válvula de retenção

31
Fig. 21 Localização da válvula de retenção de alimentação
Válvula de
retenção
A caldeira deve possuir pelo menos uma válvula de purga de
fundo, o mais perto possível do ponto em que a sujidade ou os
sedimentos tendem a acumular. Estas válvulas devem ser
operadas com uma chave e concebidas de modo a impossibilitar
a remoção do manípulo com a válvula aberta. Hoje em dia existem
válvulas de purga automática controladas por temporizadores
que incorporam dispositivos electrónicos que garantem que
apenas uma caldeira é purgada de cada vez. As Figuras 22 e 23
mostram válvulas de purga de fundo típicas.
Válvulas de purga de
fundo
Da caldeira
Manípulo
Para o tanque
de purga
Fig. 22 Uma válvula de purga de fundo manual típica

32
Manómetro
Com purga manual em instalações com várias caldeiras, apenas
é permitido um manípulo na casa da caldeira. Assim evita-se
purgar o conteúdo de uma caldeira para outra que esteja desligada
para manutenção. O tema da purga de fundo é também abordado
na norma CE 12953. Noutras partes do mundo, este assunto
está em geral regulamentado, sendo estes acessórios
considerados em geral de segurança.
Fig. 23 Uma válvula de purga de fundo automática
Todas as caldeiras devem possuir pelo menos um indicador de
pressão. O mais usual é instalar um manómetro que será
calibrado e inspeccionado periodicamente de acordo com a
mesma EN 12953.

33
O mostrador deve ter pelo menos 150 mm de diâmetro e o
mecanismo de tipo bourdon, deve indicar a pressão normal de
operação (indicada por uma linha vermelha no visor) e a pressão
máxima de operação permitida/pressão de concepção (indicada
por uma linha purpura no visor).
Os manómetros estão ligados ao espaço de vapor da caldeira e
geralmente possuem um sifão em anel que se enche de
condensado e protege o mecanismo do manómetro das altas
temperaturas. A válvula deve ter uma flange de teste.
Os manómetros podem ser instalados noutros recipientes
pressurizados tais como tanques de purga e geralmente possuem
o mostrador mais pequeno, como se mostra na Figura 24.
Pressão máxima de
operação permitida.
Pressão normal de
operação
Fig. 24 Manómetro com sifão em anel típico

34
Protector do
indicador de nível
Visores de nível e
acessórios
Todas as caldeiras possuem pelo menos um indicador do nível
da água mas as caldeiras com produção superior a 145 kg/h,
devem possuir dois indicadores. Os indicadores são geralmente
referidos como visores de nível, de acordo com a norma BS
3463.
Um indicador de nível mostra o nível de água actual da caldeira,
independentemente das condições de operação. Os indicadores
de nível devem ser instalados de modo a que o seu valor mais
baixo indique o nível de água a 50 mm acima do ponto em que
ocorre sobreaquecimento. Devem também ser instalados com
uma protecção mas de modo a não impedir a visibilidade do
nível de água. A Figura 25 mostra um indicador de nível típico.
Os indicadores de nível estão sujeitos a vários danos tais como
corrosão provocada por quimicos da água da caldeira, variação
cíclica do PH, e erosão durante a purga, particularmente na
extremidade do vapor. Qualquer sinal de corrosão ou erosão
exige a substituição do indicador.
Para testar um indicador de nível siga o seguinte procedimento;
1. Feche a torneira da água e abra a torneira de purga durante
cerca de 5 segundos.
2. Feche a torneira de purga e abra a torneira da água - a água
deve voltar ao seu nível normal de operação relativamente
depressa. Se isto não acontecer, pode existir um bloqueio na
torneira da água e tem de ser resolvido o mais breve possível.
3. Feche a torneira do vapor e abra a torneira de purga durante
cerca de 5 segundos.
4. Feche a torneira de purga e abra a torneira do vapor. Aágua
deve voltar ao seu nível normal de operação relativamente
depressa. Se isto não acontecer, pode existir um bloqueio na
torneira da água e tem de ser resolvido o mais breve possível.
O funcionário autorizado deve testar sistematicamente os
indicadores de nível de água, pelo menos uma vez por dia e deve
proteger a cara e as mão com equipamento adequado, assim
como deve existir um dispositivo de segurança contra
queimaduras, no caso dos vidros se partirem.
Tenha em atenção que todos os manípulos das válvulas do
visor devem apontar para baixo em condições de funcionamento.
O protector do indicador de nível deve ser mantido limpo. Quando
limpar o protector no local ou o retirar para limpeza, o indicador
deve ser temporariamente fechado.
Assegure-se de que existe um nível de água satisfatório antes de
fechar o indicador e não toque ou bata nele. Após a limpeza, e
após voltar a montar o indicador, este deve ser testado e as
torneiras colocadas na posição correcta.

35
O indicador de nível deve ser cuidadosamente inspeccionado
em cada revisão anual. Falta de manutenção pode danificar o
vedante e gripar as torneiras. Se o manípulo da torneira se
curvar ou distorcer é preciso especial cuidado para garantir que
fica completamente aberto. Um acessório danificado deve ser
substituido ou reparado imediatamente. Os indicadores de nível
sofrem frequentemente uma descoloração devido às condições
da água, tornando-se também mais finos e deterioram-se devido
à erosão. Por este motivo, os vidros devem ser substituidos a
intervalos regulares.
Deve sempre possuir em armazem conjuntos de vidro e vedantes
sobressalentes. Lembre-se que:
Se as passagens de vapor estiverem obstruídas, o indicador
de nível pode apresentar um falso nível de água alto. Depois do
indicador ser testado pode continuar a indicar um falso nível de
água alto.
Se as passagens de água estiverem obstruídas, o indicador
pode apresentar um falso nível de água alto ou baixo. Depois de
testar o indicador, este permanecerá vazio durante algum tempo,
excepto se o nível de água actual for perigosamente alto.
Ao testar as ligações de vapor do indicador de nível, deve fechar
qualquer torneira existente no tubo de água, utilizando a torneira
de água do indicador de nível. Ao testar as ligações de água do
indicador de nível, deve fechar qualquer torneira existente no
tubo de vapor, utilizando a torneira de vapor do indicador de nível.
Manutenção
Nível da água
Torneira
de vapor
Torneira
da água
Torneira de purga
Fig. 25 Indicador de nível e acessórios
Protectores
Indicador de nível

36
PAUSE BLOW
T
H
R
O
U
G
H
PAUSE
NORMAL
WORKING
B
L
O
W
T
H
R
O
U
G
H
WATER SHUT
D
R
A
I
N
O
P
E
N
RETURN TO NORMAL
As câmaras de controlo de nível para instalação de controlos ou
alarmes de nível, são instaladas no exterior da caldeira, como
mostra a Figura 26.
O funcionamento dos controlos ou alarmes de nível é verificado
diariamente através das válvulas de purga sequencial. Com o
volante rodado completamente no sentido contrário ao dos
ponteiros do relógio, a válvula está na posição de "funcionamento
normal" e a sede traseira fecha a ligação de drenagem. A face do
volante pode ser semelhante ao mostrado na Figura 27. Alguns
volantes não possuem face com indicações e regulam-se através
do mecanismo.
Nível da água
Câmaras de controlo
de nível
Sonda de controlo de nível
Câmara de controlo de nível
Válvula de purga em sequência
Fig. 26 Câmara de controlo de nível
Fig. 27 Volante da válvula de purga

37
Para testar os controlos quando a caldeira está pressurizada,
com o queimador ligado proceda da seguinte forma:
Rode lentamente o volante no sentido dos ponteiros do relógio
até o ponteiro indicador estar na primeira posição de "pausa".
A ligação de flutuador da câmara é interrompida, a ligação de
drenagem abre e a ligação da água é soprada.
Pausa de 5 a 8 segundos
Lentamente rode o volante no sentido dos ponteiros do relógio
até ao fim. A ligação da água está fechada, a válvula de purga
permanece aberta e a câmara do flutuador e as ligações de vapor
são sopradas. Os controlos da caldeira devem indicar nível de
água baixo na caldeira, isto é, bomba a funcionar e/ou alarme
audível a soar e o queimador desliga-se. Em alternativa, se a
câmara de controlo de nível possuir um segundo ou extra alarme
de nível de água baixo, a caldeira deve bloquear. Pausa de 5 a 8
segundos.
Lentamente rode completamente o volante no sentido contrário
ao dos ponteiros do relógio para a sede traseira vedar e ficar na
posição de "operação normal".
Há vários modelos de válvulas de purga em sequência. Estas
podem diferir no modo de funcionamento, pelo que, é essencial
seguir as instruções do fabricante.

38
Controlos de nível
internos
Fig. 28 Sensor de nível de montagem interior em tubo de protecção
Sensor
Tubo protector
Linha de
alimentação
de água
Existem sistemas de controlo de nível que proporcionam maior
segurança que os mencionados anteriormente. Os sensores são
montados directamente no interior da caldeira (ou no evaporador)
e proporcionam uma função de auto-monitorização da integridade
do sistema. Uma vez que são montados internamente, não
estão sujeitos aos procedimentos necessários para purgar as
câmaras exteriores. O funcionamento é testado através de um
teste de purga e/ou evaporação. Possuem tubos de protecção
para amortecer as ondulações da água à volta do sensor.

39
Quando é feito o arranque de uma caldeira fria, o espaço do
vapor está cheio de ar. Este ar deve ser removido; na verdade
ele afecta negativamente o desempenho da instalação devido à
sua pressão parcial, como demonstrado pela Lei de Dalton e
também dificulta a transferência de calor pelas superfícies. Além
disso, pode provocar corrosão no sistema de condensado se
não for removido adequadamente.
O ar pode ser drenado do espaço do vapor utilizando uma
simples torneira que geralmente é deixada aberta até o
manómetro indicar uma pressão à volta de 0.5 bar. Em alternativa,
pode instalar um eleiminador de ar de pressão balanceada que
para além de libertar o operador da caldeira da tarefa de purgar
o ar manualmente (assegurando que ele é de facto purgado), é
muito mais preciso e eliminará os gases que se podem acumular
na caldeira. A Figura 29 mostra eliminadores de ar típicos.
Válvula
quebra-vácuo
Eliminador de ar de
pressão balanceada
Eliminador de ar manual
Quando a caldeira é desligada, o vapor no seu interior condensa
e forma-se vácuo. Este vácuo faz com que a pressão fora da
caldeira seja maior que no seu interior, e pode provocar fugas
juntas, danificar os bastidores da caldeira e o perigo sugar água
enchendo em excesso uma caldeira parada. Para evitar isto, é
necessário instalar uma válvula quebra-vácuo no corpo da
caldeira. A Figura 29 apresenta uma válvula quebra-vácuo.
Eliminadores de ar
e válvulas quebra-
vácuo
Fig. 29 Eliminadores de ar e válvulas quebra-vácuo (não à escala)

40
Colectores de vapor
As caldeiras flamo-tubulares horizontais têm capacidade até
aproximadamente 27 000 kg / h de vapor. Quando são
necessárias produções superiores, instalam-se duas ou mais
caldeiras em paralelo, sendo vulgar encontrar instalações com
quatro caldeiras ou mais. A concepção do colector de vapor que
as liga é de extrema importância.
A Figura 30 mostra um método vulgar de ligar quatro caldeiras,
um método que é frequentemente fonte de problemas.
Como se vê na Figura 30, com todas as caldeiras a operar à
mesma pressão, a pressão no ponto 'A' tem de ser inferior à do
ponto 'B' para o vapor sair da caldeira 3. Consequentemente,
quanto mais longe está a caldeira do ponto "A", mais dificuldade
ela terá em debitar o vapor.
O caudal depende da perda de carga, portanto a caldeira 4
descarregará vapor mais fácilmente que a caldeira 3. Do mesmo
modo, a caldeira 3´descarregará mais fácilmente que a caldeira
2 e assim por diante. Isto origina que se a caldeira 1 opera com
a carga máxima, as outras caldeiras estão sujeitas a excesso de
carga e o efeito piora em geral na caldeira 4.
Pode ser demonstrado, que se a caldeira 1 está a operar com a
carga máxima, a caldeira 2 terá cerca de 1% de excesso de
carga, a caldeira 3 cerca de 6%, e a caldeira 4 cerca de 15%.
Enquanto as caldeiras flamo-tubulares horizontais conseguem
dar resposta a situações de excesso de carga ocasional de 5%,
um excesso de carga de 15% é altamente indesejável. O aumento
da velocidade de saída do vapor da caldeira faz com que a
superfície da água se torne extremamente instável e o sistema
de controlo de nível pode indicar falta de água.
Caldeira1 Caldeira 2 Caldeira 3 Caldeira 4
Para a
instalação
Fig. 30 Esquema vulgar de instalação de quatro caldeiras - não recomendado
A
B
C

41
Fig. 31 Esquema de colector com quatro caldeiras - traçado melhorado
Caldeira 1 Caldeira 2 Caldeira 3 Caldeira 4
Para a instalação
Com grandes cargas, neste exemplo, a caldeira 4 bloqueará,
ficando o sistema, já instável, a operar com as restantes três
caldeiras que progressivamente sofrerão o mesmo efeito.
A principal conclusão é que o modelo de colector de distribuição
não permite que a carga seja igualmente distribuida por todas as
caldeiras.
Um dos objectivos do colector de vapor é igualizar a perda de
carga entre as caldeiras ligadas com uma diferença máxima de
0.1 bar. Assim minimiza-se a ocorrência de arrastamento e
previne-se o excesso de carga e bloqueio das caldeiras.
O esquema da instalação mostrado na Figura 31 mostra um
traçado melhorado de um colector.
O colector descarrega pela parte central, em vez de na
extremidade. Deste modo, nenhuma caldeira sofrerá de excesso
de carga pela coluna mais do que 1%, desde que a tubagem da
coluna esteja adequadamente dimensionada.

42
A Figura 32 mostra a solução ideal para a instalação de quatro
ou mais caldeiras, num esquema em pirâmide, em que a carga
de cada caldeira é igualmente distribuida. Este sistema está
mais apto a fazer face a grandes cargas, com controlo sequêncial
em que uma ou mais caldeiras estão regularmente desligadas.
Tenha em mente que um correcto esquema de colector evitará
muitos problemas e poupará dinheiro.
Em aplicações com várias caldeiras, em especial se as tubagens
são de grandes dimensões, é por vezes impraticável este tipo de
colector, pelo que a solução será a colocação de sistemas de
controlo do caudal de vapor em cada caldeira.
Caldeira 4
Caldeira 3
Caldeira 2
Caldeira 1
Para a instalação
Fig. 32 Esquema de coluna com quatro caldeiras - traçado recomendado

43
Arranque
Saídas de vapor
Após uma análise geral ao traçado do colector de vapor, têm de
ser asseguradas as seguintes condições:
A instalação receber vapor seco.
O arranque ser controlado por um processo automático.
Uma caldeira não pode pressurizar outra.
Quando uma caldeira bem concebida produz vapor em condições
de caudal estável, o vapor é bastante seco, aproximadante 96%
a 99%. Alterações repentinas da carga afectarão negativamente
a qualidade deste vapor, originando vapor húmido. A ausência
de controlo do TDS da água da caldeira ou a contaminação da
água da caldeira podem também dar origem à produção de
vapor húmido.
O vapor húmido está associado a alguns problemas:
A presença de água no sistema de vapor provoca potenciais
martelos de água.
A vapor húmido tende a erodir a tubagem, os acessórios e as
válvulas de controlo. Também reduz a capacidade dos
permutadores de calor.
Arrastamento de água juntamente com o vapor da caldeira
também conterá sólidos dissolvidos e em suspensão que
podem contaminar os controlos, as superfícies de troca de
calor, os purgadores e qualquer produto aquecido por injecção
directa de vapor.
Por estes motivos, recomenda-se a instalação de um separador,
Na saída da caldeira. Os separadores fazem com que o vapor
húmido mude rapidamente de direcção dentro do seu corpo.
Isto resulta na separação do vapor de partículas de água muito
mais densas e a serem empurradas pela gravidade para a parte
inferior do corpo do separador, onde se acumulam e são
drenadas com o auxílio de um purgador.
É fundamental que quando a caldeira é ligada, este procedimento
seja feito de modo lento seguro e controlado para evitar o seguinte:
Martelos de água. Acumulação de grandes quantidades de água
no interior da tubagem que são depois arrastadas à velocidade
do vapor, provocando danos quando a água colide com uma
obstrução na tubagem, por exemplo, uma válvula de controlo.
Choque térmico. A tubagem é aquecida tão rapidamente que a
expansão é descontrolada, provocando tensão na tubagem e
provocando movimentos violentos nos suportes da tubagem.
Aceleração da maré. Uma redução súbita da pressão da caldeira
pode fazer com que a água da caldeira seja arrastada para a
tubagem. Isto não só é nefasto para a instalação como a caldeira
pode bloquear e demorará algum tempo até retomar a sua
operação normal. A água descarregada também provocará
martelos de água na tubagem.
Arrastamento de
água

44
O período de arranque é diferente para cada instalação e depende
de factores tais como a pressão, o tamanho da caldeira, o
comprimento dos troços de tubagem, etc. Uma caldeira de
pequenas dimensões para pressões baixas em instalações
compactas como por exemplo as lavandarias, pode atingir a
pressão normal de operação em menos de 15 minutos. Um
grande complexo industrial pode demorar algumas horas. O
primeiro passo para um arranque seguro, no caso de uma caldeira
pequena é a válvula de saída que deve ser aberta lentamente.
No entanto, em instalações de grandes dimensões, é difícil
controlar o arranque com uma válvula de globo. Isto deve-se ao
facto de esta válvula ter sido concebida para fornecer um bom
isolamento pois possui uma sede plana em que toda a força
produzida ao rodar o volante actua directamente na sede,
assegurando assim uma boa vedação. Significa também que
tendo características de abertura rápida irá debitar 80% da
capacidade total nos primeiros 10% da abertura.
Por este motivo, deve instalar-se uma válvula de controlo depois
da válvula de globo. Uma válvula de controlo tem um obturador
com saliências que lhe conferem uma relação entre o caudal e o
movimento da haste é muito menos severo. Consequentemente,
o caudal e por sua vez o arranque podem ser melhor controlados.
A Figura 33 mostra um exemplo com uma a válvula de controlo
instalada após a válvula "crown".
Uma solução típica para o arranque é aquela em que a válvula
de controlo está fechada até ser ligada a caldeira. A partir de
uma certa pressão, um sistema de impulsos abre lentamente,
em patamares, a válvula de controlo. Esta solução tem também
a vantagem de não necessitar de intervenção humana durante o
período de arranque, que pode ser por exemplo, de madrugada.
Se a caldeira está fora de serviço, e for posta em marcha, a
presença de operador será então necessária.
Fig. 33 Válvula de controlo instalada após a válvula "crown"
Caldeira
Válvula "crown"
Válvula de
controlo
Controlador

45
Fig. 34 Exemplo de uma válvula anti-retorno de disco
Evitar que uma
caldeira pressurize
outra
Para instalações ainda maiores, a válvula de controlo continua a
não ser adequada para garantir um arranque correcto. Nestas
circunstâncias, pode ser instalada uma pequena válvula de
controlo em "by-pass" à válvula de seccionamento. Esta solução
tem também a vantagem de igualizar a pressão em ambos os
lados da válvula de seccionamento antes da abertura.
Quando duas ou mais caldeiras estão ligadas a um colector,
deve tomar precauções no sentido de que cada caldeira possa
ser isolada do colector. Assim não haverá possibilidade do vapor
do colector pressurizar uma caldeira que está parada para
manutenção ou inspecção. A válvula "crown" é muito útil nestas
circunstâncias e é uma exigência de algumas normas. Geralmente
é preferível instalar uma válvula de seccionamento na linha de
distribuição para proporcionar maior segurança com duplo
isolamento. Nunca confie numa válvula anti-retorno para
proporcionar seccionamento total seguro. No entanto, uma válvula
anti-retorno em separado é útil para evitar o fluxo reverso do
vapor durante a operação normal entre caldeiras em linha e
caldeiras quentes em stand-by.
As válvulas anti-retorno simples de charneira não são adequadas
para esta aplicação pois podem oscilar com as pequenas
variações de pressão da caldeira, direccionando a carga para
uma caldeira ou para outra alternadamente. Em condições severas
isto pode provocar sobrecargas ciclicas alternadas das caldeiras.
Muitos casos de instabilidade em instalações com duas caldeiras
são provocadas deste modo. As válvulas "crown" com válvulas
anti-retorno incorporadas tendem a ser mais adequadas, tendo
em conta este fenómeno. Em alternativa, as válvulas de retenção
de disco com retorno por mola ao modularem um pouco, tendem
a reduzir o problema (Figura 34).
Algumas normas exígem a instalação deste tipo de válvulas.
Elas podem fazer parte da válvula de seccionamento ou ser
instaladas a jusante daquelas.
Vapor Vapor

46
Dec Lei nº 211/99 (transposição para a ordem juridica nacional
da Directíva 76/767/CE
Dec. Lei 97/2000
Desp. 22 332/2001 e anexo
Instrução técnica complementar para geradores de vapor e
equiparados
EN 12953, partes 1 a 14
Normas
(Portugal /CE)

47
Garantir uma
correcta distribuição
de vapor
O ponto de partida do sistema de distribuição é a casa da caldeira,
onde em geral é conveniente que as linhas de vapor
descarreguem para um distribuidor de vapor, geralmente referido
como colector de distribuição. A medida do colector depende do
número e tamanho das caldeiras e da configuração do sistema
de distribuição. Numa instalação de grandes dimensões,
provavelmente a solução mais viável é a distribuição de vapor
ser feita através de uma linha de alta pressão que percorre a
instalação. É preferível uma distribuição a alta pressão pois
reduz a medida da tubagem de acordo com as capacidades e
as velocidades. As perdas de calor e montagem e isolamento
também são reduzidos devido às menores dimensões da
tubagem. Isto permite que as tomadas de vapor da linha de
distribuição sejam feitas tanto directamente para as aplicações
de alta pressão como para os conjuntos redutores de pressão
que depois fornecem vapor a aplicações de pressão reduzida.
Um distribuidor de vapor na casa da caldeira representa um
ponto de partida centralizado. Permite uma zona de transição
entre as caldeiras e o sistema, com grande possibilidade da
carga do sistema ser partilhada por todas as caldeiras.
Pressão de operação. O colector de distribuição deve ser
adequado para a pressão de operação e estar de acordo com
as normas de pressão. Lembre-se que as normas para as
flanges são baseadas na temperatura e na pressão, ou seja, a
pressão admissível diminui à medida que a temperatura aumenta;
PN16 quer dizer 16 bar a 120°C, mas é adequado para vapor
saturado a apenas 13.8 bar (198°C).
Diâmetro. O diâmetro deve ser calculado para uma velocidade
do vapor não superior a 15 m/s em condições de carga máxima.
A velocidade baixa é importante pois facilita a separação das
gotas de água.
Saídas. Estas devem sempre localizar-se na parte superior do
colector de distribuição. Deste modo, apenas sai vapor seco. A
gravidade e a baixa velocidade fazem com que o condensado se
dirija para o fundo do colector.
Drenagem de condensado. É importante que o condensado
seja removido do colector o mais rápido possível à medida que
se forma. Por esta razão, a melhor escolha é um purgador
mecânico, por ex. um purgador de flutuador. Se o colector é o
primeiro ponto de drenagem após as saídas da caldeira, o
condensado pode conter partículas arrastadas e pode ser
conveniente drenar este condensado contaminado para o tanque
de purga da caldeira, em vez de para o tanque de alimentação
da caldeira. Mais informações sobre a drenagem de condensado
pode ser encontrada no guia de referência técnica "Drenagem
de condensado e eliminação de ar".

48
Informações adicionais
Este guia de referência técnica foi concebido para fornecer uma
introdução ao tema das caldeiras, acessórios para caldeira e
saídas de vapor aos engenheiros de manutenção e gestores de
energia. Seria impossível cobrir todos os aspectos deste tema
neste guia pois cada instalação é única. Por vezes há várias
alternativas e a melhor solução nem sempre é óbvia.
Tentámos cobrir as alternativas mais comuns mas podemos não
ter mencionado todas as opções possíveis num caso particular
de uma instalação. Nestes casos, pode consultar a Spirax Sarco
ou o técnico Spirax Sarco da sua área.

49
Apêndice 1 -
Tabelas de vapor
Entalpia específica Volume
Pressão Temperatura específico
Água (hf) Evaporação (hfg) Vapor (hg) de vapor
bar kPa °C kJ/kg kJ/kg kJ/kg m3
/kg
0.3 30.0 69.10 289.23 2 336.1 2 625.3 5.229
0.5 50.0 81.33 340.49 2 305.4 2 645.9 3.240
0.75 75.0 91.78 384.39 2 278.6 2 663.0 2.217
0.95 95.0 98.20 411.43 2 261.8 2 673.2 1.777
1.00 100.0 99.63 417.51 2 257.9 2 675.4 1.694
1.013 101.3 100.00 419.06 2 257.0 2 676.0 1.673
0 0.00 100.00 419.06 2 257.0 2 676.0 1.673
0.10 10.0 102.66 430.2 2 250.2 2 680.2 1.533
0.20 20.0 105.10 440.8 2 243.4 2 684.2 1.414
0.30 30.0 107.39 450.4 2 237.2 2 687.6 1.312
0.40 40.0 109.55 459.7 2 231.3 2 691.0 1.225
0.50 50.0 111.61 468.3 2 225.6 2 693.9 1.149
0.60 60.0 113.56 476.4 2 220.4 2 696.8 1.088
0.70 70.0 115.40 484.1 2 215.4 2 699.5 1.024
0.80 80.0 117.14 491.6 2 210.5 2 702.1 0.971
0.90 90.0 118.80 498.9 2 205.6 2 704.5 0.923
1.00 100.0 120.42 505.6 2 201.1 2 706.7 0.881
1.10 110.0 121.96 512.2 2 197.0 2 709.2 0.841
1.20 120.0 123.46 518.7 2 192.8 2 711.5 0.806
1.30 130.0 124.90 524.6 2 188.7 2 713.3 0.773
1.40 140.0 126.28 530.5 2 184.8 2 715.3 0.743
1.50 150.0 127.62 536.1 2 181.0 2 717.1 0.714
1.60 160.0 128.89 541.6 2 177.3 2 718.9 0.689
1.70 170.0 130.13 547.1 2 173.7 2 720.8 0.665
1.80 180.0 131.37 552.3 2 170.1 2 722.4 0.643
1.90 190.0 132.54 557.3 2 166.7 2 724.0 0.622
2.00 200.0 133.69 562.2 2 163.3 2 725.5 0.603
2.20 220.0 135.88 571.7 2 156.9 2 728.6 0.568
2.40 240.0 138.01 580.7 2 150.7 2 731.4 0.536
2.60 260.0 140.00 589.2 2 144.7 2 733.9 0.509
2.80 280.0 141.92 597.4 2 139.0 2 736.4 0.483
3.00 300.0 143.75 605.3 2 133.4 2 738.7 0.461
3.20 320.0 145.46 612.9 2 128.1 2 741.0 0.440
3.40 340.0 147.20 620.0 2 122.9 2 742.9 0.422
3.60 360.0 148.84 627.1 2 117.8 2 744.9 0.405
3.80 380.0 150.44 634.0 2 112.9 2 746.9 0.389
4.00 400.0 151.96 640.7 2 108.1 2 748.8 0.374
4.50 450.0 155.55 656.3 2 096.7 2 753.0 0.342
5.00 500.0 158.92 670.9 2 086.0 2 756.9 0.315
5.50 550.0 162.08 684.6 2 075.7 2 760.3 0.292
6.00 600.0 165.04 697.5 2 066.0 2 763.5 0.272
6.50 650.0 167.83 709.7 2 056.8 2 766.5 0.255
7.00 700.0 170.50 721.4 2 047.7 2 769.1 0.240
7.50 750.0 173.02 732.5 2 039.2 2 771.7 0.227
8.00 800.0 175.43 743.1 2 030.9 2 774.0 0.215
8.50 850.0 177.75 753.3 2 022.9 2 776.2 0.204
9.00 900.0 179.97 763.0 2 015.1 2 778.1 0.194
9.50 950.0 182.10 772.5 2 007.5 2 780.0 0.185
10.00 1 000.0 184.13 781.6 2 000.1 2 781.7 0.177
10.50 1 050.0 186.05 790.1 1 993.0 2 783.3 0.171
absoluta
manométrica

50
Pressão manométrica Temperatura específico
/kg
11.00 1 100.0 188.02 798.8 1 986.0 2 784.8 0.163
11.50 1 150.0 189.82 807.1 1 979.1 2 786.3 0.157
12.00 1 200.0 191.68 815.1 1 972.5 2 787.6 0.151
12.50 1 250.0 193.43 822.9 1 965.4 2 788.8 0.148
13.00 1 300.0 195.10 830.4 1 959.6 2 790.0 0.141
13.50 1 350.0 196.62 837.9 1 953.2 2 791.1 0.136
14.00 1 400.0 198.35 845.1 1 947.1 2 792.2 0.132
14.50 1 450.0 199.92 852.1 1 941.0 2 793.1 0.128
15.00 1 500.0 201.45 859.0 1 935.0 2 794.0 0.124
15.50 1 550.0 202.92 865.7 1 928.8 2 794.9 0.119
16.00 1 600.0 204.38 872.3 1 923.4 2 795.7 0.117
17.00 1 700.0 207.17 885.0 1 912.1 2 797.1 0.110
18.00 1 800.0 209.90 897.2 1 901.3 2 798.5 0.105
19.00 1 900.0 212.47 909.0 1 890.5 2 799.5 0.100
20.00 2 000.0 214.96 920.3 1 880.2 2 800.5 0.099 4
21.00 2 100.0 217.35 931.3 1 870.1 2 801.4 0.090 6
22.00 2 200.0 219.65 941.9 1 860.1 2 802.0 0.086 8
23.00 2 300.0 221.85 952.2 1 850.4 2 802.6 0.083 2
24.00 2 400.0 224.02 962.2 1 840.9 2 803.1 0.079 7
25.00 2 500.0 226.12 972.1 1 831.4 2 803.5 0.076 8
26.00 2 600.0 228.15 981.6 1 822.2 2 803.8 0.074 0
27.00 2 700.0 230.14 990.7 1 818.3 2 804.0 0.071 4
28.00 2 800.0 232.05 999.7 1 804.4 2 804.1 0.068 9
29.00 2 900.0 233.93 1 008.6 1 795.6 2 804.2 0.066 6
30.00 3 000.0 235.78 1 017.0 1 787.0 2 804.1 0.064 5
31.00 3 100.0 237.55 1 025.6 1 778.5 2 804.1 0.062 5
32.00 3 200.0 239.28 1 033.9 1 770.0 2 803.9 0.060 5
33.00 3 300.0 240.97 1 041.9 1 761.8 2 803.7 0.058 7
34.00 3 400.0 242.63 1 049.7 1 753.8 2 803.5 0.057 1
35.00 3 500.0 244.26 1 057.7 1 745.5 2 803.2 0.055 4
36.00 3 600.0 245.86 1 065.7 1 737.2 2 802.9 0.053 9
37.00 3 700.0 247.42 1 072.9 1 729.5 2 802.4 0.052 4
38.00 3 800.0 248.95 1 080.3 1 721.6 2 801.9 0.051 0
39.00 3 900.0 250.42 1 087.4 1 714.1 2 801.5 0.049 8
40.00 4 000.0 251.94 1 094.6 1 706.3 2 800.9 0.048 5
41.00 4 100.0 253.34 1 101.6 1 698.3 2 799.9 0.047 3
42.00 4 200.0 254.74 1 108.6 1 691.2 2 799.8 0.046 1
43.00 4 300.0 256.12 1 115.4 1 683.7 2 799.1 0.045 1
44.00 4 400.0 257.50 1 122.1 1 676.2 2 798.3 0.044 1
45.00 4 500.0 258.82 1 228.7 1 668.9 2 797.6 0.043 1
46.00 4 600.0 260.13 1 135.3 1 666.6 2 796.9 0.042 1
47.00 4 700.0 261.43 1 142.2 1 654.5 2 796.6 0.041 2
48.00 4 800.0 262.73 1 148.1 1 647.1 2 795.2 0.040 3
49.00 4 900.0 264.00 1 154.5 1 639.9 2 794.4 0.039 4
50.00 5 000.0 265.26 1 160.8 1 632.8 2 793.6 0.038 6
51.00 5 100.0 266.45 1 166.6 1 626.9 2 792.6 0.037 8
52.00 5 200.0 267.67 1 172.6 1 619.0 2 791.6 0.037 1
53.00 5 300.0 268.84 1 178.7 1 612.0 2 790.7 0.036 4
54.00 5 400.0 270.02 1 184.6 1 605.1 2 789.7 0.035 7
55.00 5 500.0 271.20 1 190.5 1 598.2 2 788.7 0.035 0

51
Pressão manométrica Temperatura específico
/kg
56.00 5 600.0 272.33 1 196.3 1 591.3 2 787.6 0.034 3
57.00 5 700.0 273.45 1 202.1 1 584.5 2 786.6 0.033 7
58.00 5 800.0 274.55 1 207.8 1 577.7 2 785.5 0.033 1
59.00 5 900.0 275.65 1 213.4 1 571.0 2 784.4 0.032 5
60.00 6 000.0 276.73 1 218.9 1 564.4 2 783.3 0.031 9
61.00 6 100.0 277.80 1 224.5 1 557.6 2 782.1 0.031 4
62.00 6 200.0 278.85 1 230.0 1 550.9 2 780.9 0.030 8
63.00 6 300.0 279.89 1 235.4 1 544.3 2 779.7 0.030 3
64.00 6 400.0 280.92 1 240.8 1 537.3 2 778.5 0.029 8
65.00 6 500.0 281.95 1 246.1 1 531.2 2 777.3 0.029 3
66.00 6 600.0 282.95 1 251.4 1 524.7 2 776.1 0.028 8
67.00 6 700.0 283.95 1 256.7 1 518.1 2 774.8 0.028 3
68.00 6 800.0 284.93 1 261.9 1 511.6 2 773.5 0.027 8
69.00 6 900.0 285.90 1 267.0 1 501.1 2 772.1 0.027 4
70.00 7 000.0 286.85 1 272.1 1 498.7 2 770.8 0.027 0
71.00 7 100.0 287.80 1 277.3 1 492.2 2 769.5 0.026 6
72.00 7 200.0 288.75 1 282.3 1 485.8 2 768.1 0.026 2
73.00 7 300.0 289.69 1 287.3 1 479.4 2 766.7 0.025 8
74.00 7 400.0 290.60 1 292.3 1 473.0 2 765.3 0.025 4
75.00 7 500.0 291.51 1 297.2 1 466.6 2 763.8 0.025 0
76.00 7 600.0 292.41 1 302.3 1 460.2 2 762.5 0.024 6
77.00 7 700.0 293.91 1 307.0 1 453.9 2 760.9 0.024 2
78.00 7 800.0 294.20 1 311.9 1 447.6 2 759.9 0.023 9
79.00 7 900.0 295.10 1 316.7 1 441.3 2 758.0 0.023 6
80.00 8 000.0 295.96 1 312.5 1 435.0 2 756.5 0.023 3
81.00 8 100.0 296.81 1 326.2 1 428.7 2 754.9 0.022 9
82.00 8 200.0 297.66 1 330.9 1 422.5 2 753.4 0.022 6
83.00 8 300.0 298.50 1 335.7 1 416.2 2 751.9 0.022 3
84.00 8 400.0 299.35 1 340.3 1 410.0 2 750.3 0.022 0
85.00 8 500.0 300.20 1 345.0 1 403.8 2 748.8 0.021 7
86.00 8 600.0 301.00 1 349.6 1 397.6 2 747.2 0.021 4
87.00 8 700.0 301.81 1 354.2 1 391.3 2 745.5 0.021 1
88.00 8 800.0 302.61 1 358.8 1 385.2 2 744.0 0.020 8
89.00 8 900.0 303.41 1 363.3 1 379.0 2 742.3 0.020 5
90.00 9 000.0 304.20 1 367.8 1 372.7 2 740.5 0.020 2
92.00 9 200.0 305.77 1 376.8 1 360.3 2 737.1 0.019 7
94.00 9 400.0 307.24 1 385.7 1 348.0 2 733.7 0.019 2
96.00 9 600.0 308.83 1 394.5 1 335.7 2 730.2 0.018 7
98.00 9 800.0 310.32 1 403.2 1 323.3 2 726.5 0.018 3
100.00 10 000.0 311.79 1 411.9 1 310.9 2 722.8 0.017 8
102.00 10 200.0 313.24 1 420.5 1 298.7 2 719.2 0.017 4
104.00 10 400.0 314.67 1 429.0 1 286.3 2 715.3 0.017 0
106.00 10 600.0 316.08 1 437.5 1 274.0 2 711.5 0.016 6
108.00 10 800.0 317.46 1 445.9 1 261.7 2 707.6 0.016 2
110.00 11 000.0 318.83 1 454.3 1 249.3 2 703.6 0.015 8
112.00 11 200.0 320.17 1 462.6 1 237.0 2 699.6 0.015 4
114.00 11 400.0 321.50 1 470.8 1 224.6 2 695.4 0.015 0
116.00 11 600.0 322.81 1 479.0 1 212.2 2 691.2 0.014 7
118.00 11 800.0 324.10 1 487.2 1 199.8 2 687.0 0.014 4
120.00 12 000.0 325.38 1 495.4 1 187.3 2 682.7 0.014 1

52
Apêndice 2 -
Tabelas de conversão
Tabela 3 Comprimento
De - Para milímetro centímetro metro kilómetro polegada pé jarda milha
milímetro 1 0.1 0.001 - 0.0393 7 - - -
centímetro 10 1 0.01 - 0.393 701 0.032 808 - -
metro 1 000 100 1 0.001 39.370 1 3.280 84 1.093 61 -
kilómetro - - 1 000 1 - 3 280.84 1 093.61 0.621 371
polegada 25.4 2.54 - - 1 0.083 333 0.027 778 -
pé 304.8 30.48 0.304 8 - 12 1 0.333 33 -
jarda 914.4 91.44 0.914 4 0.000 914 36 3 1 0.000 568
milha - - 1 609.344 1.609 344 - 5 280 1 760 1
Tabela 4 Área
De - Para cm² m² km² pl² pé² jd² acre milha²
cm² 1 0.000 1 - 0.155 0.001 076 0.000 119 6 - -
m² 10 000 1 0.000 001 1 550 10.763 9 1.195 99 0.000 247 1 -
km² - 1 000 000 1 - - - 247.105 0.386 102
pl² 6.4516 0.000 645 - 1 0.006 944 0.000 772 - -
pé² 929.03 0.092 903 - 144 1 0.111 111 0.000 023 -
jd² 8 361.27 0.836 127 - 1 296 9 1 0.000 206 6 -
acre - 404.86 0.004 040 7 - 43 560 4 840 1 0.001 562
milha² - - 2.589 987 - - - 640 1
Tabela 5 Massa
De - Para kg tonelada lb UK cwt UK ton US cwt US ton
kg 1 0.001 2.204 62 0.019 684 0.000 984 0.022 046 0.001 102
tonne 1 000 1 2 204.62 19.684 1 0.984 207 22.046 2 1.102 31
lb 0.453 592 0.000 454 1 0.008 929 0.000 446 0.01 0.000 5
UK cwt 50.802 3 0.050 802 112 1 0.05 1.12 0.056
UK ton 1 016.05 1.016 05 2 240 20 1 22.4 1.12
US cwt 45.359 2 0.045 359 100 0.892 857 0.044 643 1 0.05
US ton 907.185 0.907 185 2 000 17.857 1 0.892 857 20 1
Tabela 6 Volume e capacidade
De - Para cm³ m³ litro (dm³) pl³ pé³ jd³ UK quartilho UK galão US quartilho US galão
cm³ 1 - 0.001 0.061 0240.000 035 3 - 0.001 760 0.000 22 0.002 1130.000 264
m³ - 1 1 000 61 023.7 35.314 7 1.307 95 1 759.75 219.969 2 113.38 264.172
litro (dm³) 1 000 0.001 1 61.0237 0.035 3150.001 308 1.759 75 0.219 969 2.113 38 0.264 172
pl³ 16.387 1- 0.016 387 1 0.000 578 70.000 02140.028 8370.003 6050.034 6320.004 329
pé³ 28 316.8 0.028 317 28.316 8 1 728 1 0.0370 37 49.830 7 6.228 83 59.844 2 7.480 52
jd³ 764 555 0.764 555 764.555 46 656 27 1 1 345.429168.178 41 615.793 201.974
UKquartilho 568.2610.000 568 30.568 26134.677 4 0.020 0680.000 743 1 0.125 1.200 95 0.150 119
UK galão 4 546.090.004 546 14.546 09 277.42 0.160 5440.005 946 8 1 9.607 6 1.200 95
UKquartilho 473.1760.000 473 20.473 176 28.875 0.016 71 0.000 6190.8326 740.104 084 1 0.125
US galão 3 785.410.003 785 43.785 411 231 0.133 6810.004 9516.661 3920.832 674 8 1

53
Table 7 Pressão
From-To
From-To
From-To
From-To
From-To atmos
atmos
atmos
atmos
atmos mm Hg
mm Hg
mm Hg
mm Hg
mm Hg m bar
m bar
m bar
m bar
m bar b
a
r
b
a
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b
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b
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b
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p
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s
c
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l
p
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s
c
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l inH
inH
inH
inH
inH2
2
2
2
2O
O
O
O
O i
nH
g
i
nH
g
i
nH
g
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g
i
nH
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s
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s
i
p
s
i
p
s
i
p
s
i
atmos
atmos
atmos
atmos
atmos 1 7
6
0 10
1
3
.
2
5 1
.
0
1
3
2 101325 4
0
6
.
7
8
1 2
9
.
9
2
13 1
4
.
6
9
59
mm Hg
mm Hg
mm Hg
mm Hg
mm Hg 0.0013158 1 1
.
3
3
32
2 0
.
0
0
13
3
3 1
3
3
.
3
2
2 0
.
5
3
52
4 0
.
0
3
93
7 0
.
0
1
93
3
7
mbar
mbar
mbar
mbar
mbar 0.0009869 0
.
7
5
00
6
2 1 0
.
0
0
1 1
0
0 0
.
4
0
14
6
3 0
.
0
2
95
3 0
.
0
1
45
0
4
b
a
r
b
a
r
b
a
r
b
a
r
b
a
r 0
.
9
8
69 7
5
0
.
0
6
2 1000 1 100000 4
0
1
.
4
6
3 2
9
.
5
3 1
4
.
5
0
4
p
a
s
c
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l
p
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s
c
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l
p
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s
c
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l
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s
c
a
l
p
a
s
c
a
l 0.0000099 0
.
0
0
75
0
1 0
.
0
1 0
.
0
0
00
1 1 0
.
0
0
4015 0.0002953 0
.
0
0
01
4
5
inH
inH
inH
inH
inH
2
2
2
2
20
0
0
0
0 0.0024583 1
.
8
6
83
2 2
.
4
9
08
9 0
.
0
0
24
9
1 2
4
9
.
0
8
9 1 0
.
0
7
35
5
6 0
.
0
3
61
2
7
inHg
inHg
inHg
inHg
inH
g 0
.
0
3
34
2
1 2
5
.
4 3
3
.
8
6
39 0.0338639 33
8
6
.
3
9 1
3
.
5
9
51 1 0
.
4
9
11
5
4
p
s
i
p
s
i
p
s
i
p
s
i
p
s
i 0
.
0
6
80
4
6 5
1
.
7
1
49 6
8
.
9
4
76 0
.
0
6
89
4
8 68
9
4
.
7
6 2
7
.
6
7
99 2
.
0
3
60
2 1
Pascal=1Nm²
²
²
²
²
Table 8 Caudal
From-To
From-To
From-To
From-To
From-To l/s(
d
m
³
/
s
)
l/s(
d
m
³
/
s
)
l/s(
d
m
³
/
s
)
l/s(
d
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³
/
s
)
l/s(
d
m
³
/
s
) l/h
l/h
l/h
l/h
l/h m
³/s
m
³/s
m
³/s
m
³/s
m
³/s m
³/h
m
³/h
m
³/h
m
³/h
m
³/h cfm
cfm
cfm
cfm
cfm f
t
³/h
f
t
³/h
f
t
³/h
f
t
³/h
f
t
³/h UKgall/m
UKgall/m
UKgall/m
UKgall/m
UKgall/m U
Kg
a
l
l/h
U
Kg
a
l
l/h
U
Kg
a
l
l/h
U
Kg
a
l
l/h
U
Kg
a
l
l/h U
Sg
a
l
l/m
U
Sg
a
l
l/m
U
Sg
a
l
l/m
U
Sg
a
l
l/m
U
Sg
a
l
l/m U
Sg
a
l
l/h
U
Sg
a
l
l/h
U
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a
l
l/h
U
Sg
a
l
l/h
U
Sg
a
l
l/h
l/s(
d
m
³
/
s
)
l/s(
d
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³
/
s
)
l/s(
d
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³
/
s
)
l/s(
d
m
³
/
s
)
l/s(
d
m
³
/
s
) 1 3600 0
.
0
0
1 3
.
6 2
.
1
1
88
8
2 1
2
7
.
1
3
3 1
3
.
1
9
81
4 7
9
1
.
8
8
84 1
5
.
8
5
03
2 9
5
1
.
0
1
9
l/h
l/h
l/h
l/h
l/h 0
.
0
0
02
7
8 1 - 0
.
0
0
1 0
.
0
0
05
8
8 0
.
0
3
53
1
5 0
.
0
0
36
6
6 0
.
2
1
99
6
9 0
.
0
0
44
0
3 0
.
2
6
41
7
2
m
³/s
m
³/s
m
³/s
m
³/s
m
³/s 1000 3600000 1 3600 21
1
8
.
8
8 127133 1
31
9
8
.
1 791889 1
58
5
0
.
3 951019
m
³/h
m
³/h
m
³/h
m
³/h
m
³/h 0
.
2
7
77
7
8 10
0
0 0
.
0
0
02
7
8 1 0
.
5
8
85
7
8 3
5
.
3
1
47 3
.
6
6
61
5 2
1
9
.
9
6
9 4
.
4
0
28
6
3 2
6
4
.
1
7
18
cfm
cfm
cfm
cfm
cfm 0
.
4
7
19
4
7 16
9
9
.
0
1
7 0
.
0
0
04
7
2 1
.
6
9
90
1
7 1 6
0 6
.
2
2
88
3
3 3
7
3
.
7
3 7
.
4
8
05
1
7 4
4
8
.
8
3
1
f
t
³/h
f
t
³/h
f
t
³/h
f
t
³/h
f
t
³/h 0
.
0
0
78
6
6 2
8
.
3
1
68 - 0
.
0
2
83
1
7 0
.
0
1
66
6
7 1 0
.
1
0
38
1
4 6
.
2
2
88
3
3 0
.
1
2
46
7
5 7
.
4
8
05
1
7
UKgall/m
UKgall/m
UKgall/m
UKgall/m
UKgall/m 0
.
0
7
57
6
8 2
7
2
.
7
6
6 0
.
0
0
00758 0
.
2
7
27
6
6 0
.
1
6
05
4
4 9
.
6
3
26
2 1 6
0 1
.
2
0
09
5 7
2
.
0
5
7
U
Kg
a
l
l/h
U
Kg
a
l
l/h
U
Kg
a
l
l/h
U
Kg
a
l
l/h
U
Kg
a
l
l/h 0
.
0
0
12
6
3 4
.
5
4
60
9 - 0
.
0
0
45
4
6 0
.
0
0
26
7
6 0
.
1
6
05
4
4 0
.
0
1
66
6
7 1 0
.
0
2
00
1
6 1
.
2
0
09
5
USgall/m
USgall/m
USgall/m
USgall/m
USgall/m 0
.
0
6
30
9 2
2
7
.
1
2
5 0
.
0
0
00631 0
.
2
2
71
2
5 0
.
1
3
36
8
1 8
.
0
2
08
3
2 0
.
8
3
26
7
4 4
9
.
9
6
04
5 1 6
0
U
Sg
a
l
l/h
U
Sg
a
l
l/h
U
Sg
a
l
l/h
U
Sg
a
l
l/h
U
Sg
a
l
l/h 0
.
0
0
10
5
2 3
.
7
8
54
1
1 - 0
.
0
0
37
8
5 0
.
0
0
22
2
8 0
.
1
3
36
8
1 0
.
0
1
38
7
8 0
.
8
3
26
7
4 0
.
0
1
66
6
7 1
Table 9 Potência
From-To
From-To
From-To
From-To
From-To B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h W
W
W
W
W k
c
a
l/h
k
c
a
l/h
k
c
a
l/h
k
c
a
l/h
k
c
a
l/h kW
kW
kW
kW
kW
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h 1 0
.
2
9
30
7
1 0
.
2
5
19
9
6 0
.
0
0
02
9
3
W
W
W
W
W 3
.
4
1
21
4 1 0
.
8
5
98
4
5 0
.
0
0
1
k
c
a
l/h
k
c
a
l/h
k
c
a
l/h
k
c
a
l/h
k
c
a
l/h 3
.
9
6
83
2 1
.
1
6
3 1 0
.
0
0
11
6
3
kW
kW
kW
kW
kW 34
1
2
.
1
4 1000 8
5
9
.
8
4
5 1
Table 10 Energia
From-To
From-To
From-To
From-To
From-To B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h Therm
Therm
Therm
Therm
Therm J
J
J
J
J k
J
k
J
k
J
k
J
k
J C
a
l
C
a
l
C
a
l
C
a
l
C
a
l
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h
B
t
u/h 1 0
.
0
0
00
1 10
5
5
.
0
6 1
.
0
5
5 2
5
1
.
9
9
6
Therm
Therm
Therm
Therm
Therm 100000 1 - 105500 25199600
J
J
J
J
J 0
.
0
0
09
4 - 1 0
.
0
0
1 0
.
2
3
88
k
J
k
J
k
J
k
J
k
J 0
.
9
4
78 0.000009478 1000 1 2
3
8
.
8
5
C
a
l
C
a
l
C
a
l
C
a
l
C
a
l 0.0039683 0.0039683x10-5
-5
-5
-5
-5 4
.
1
8
68 - 1
Table 11 Calor específico
From-To
From-To
From-To
From-To
From-To B
T
U/l
b
°
F
B
T
U/l
b
°
F
B
T
U/l
b
°
F
B
T
U/l
b
°
F
B
T
U/l
b
°
F J/k
g
°
C
J/k
g
°
C
J/k
g
°
C
J/k
g
°
C
J/k
g
°
C
B
t
u/l
b
°
F
B
t
u/l
b
°
F
B
t
u/l
b
°
F
B
t
u/l
b
°
F
B
t
u/l
b
°
F 1 41
8
6
.
8
J/k
g
°
C
J/k
g
°
C
J/k
g
°
C
J/k
g
°
C
J/k
g
°
C 0
.
0
0
02
3 1

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