Caldeira NR-13

Caldeira é um recipiente metálico cuja função é, entre muitas, a produção de vapor através do aquecimento da água. As caldeiras produzem vapor para alimentar máquinas térmicas, autoclaves para esterilização de materiais diversos, cozimento de alimentos e de outros produtos organicos, calefação ambiental e outras aplicações do calor utilizando-se o vapor.

NR-13 Caldeiras e Vasos de Pressão

13.1 Caldeiras a Vapor - Disposições Gerais. 

13.1.1 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. 

13.1.2 Para efeito desta NR, considera-se "Profissional Habilitado" aquele que tem competência legal para o exercício da profissão de engenheiro nas atividades referentes a projeto de construção, acompanhamento operação e manutenção, inspeção e supervisão de inspeção de caldeiras e vasos de pressão, em conformidade com a regulamentação profissional vigente no País. 

13.1.3 Pressão Máxima de Trabalho Permitida - PMTP ou Pressão Máxima de Trabalho Admissível - PMTA é o maior valor de pressão compatível com o código de projeto, a resistência dos materiais utilizados, as dimensões do 

equipamento e seus parâmetros operacionais. 

Como Funcionam as Caldeiras

Caldeiras flamotubulares

O rendimento térmico da caldeira flamotubular é normalmente mais baixo e o espaço ocupado por ela é proporcionalmente maior, embora atualmente já existam modelos compactos desse tipo de caldeira. Apesar dessas restrições, seu emprego pode ser indicado de acordo com as necessidades particulares de cada processo industrial, sendo adequado para pequenas instalações industriais.

Neste fascículo serão estudadas algumas características e as partes componentes das caldeiras flamotubulares.

Tipos de caldeiras flamotubulares

Caldeiras flamotubulares ou fogotubulares são aquelas em que os gases provenientes da combustão (gases quentes) circulam no interior dos tubos e a água a ser aquecida ou vaporizada circula pelo lado de fora.

Este tipo de caldeira é o de construção mais simples, e pode ser classificado quanto à distribuição dos tubos, que podem ser tubos verticais ou horizontais.

Caldeiras de tubos verticais

Nas caldeiras de tubos verticais, os tubos são colocados verticalmente num corpo cilíndrico fechado nas extremidades por placas, chamadas espelhos. A fornalha interna fica no corpo cilíndrico logo abaixo do espelho inferior. Os gases de combustão sobem através dos tubos, aquecendo e vaporizando a água que está em volta deles.

As fornalhas externas são utilizadas principalmente no aproveitamento da queima de

combustíveis de baixo poder calorífico, tais como: serragem, palha, casca de café e de amendoim e óleo combustível (1A, 2A ... etc.)

Caldeiras de tubos horizontais As caldeiras de tubos horizontais abrangem vários modelos, desde as caldeiras Cornuália e Lancaster, de grande volume de água, até as modernas unidades compactas. 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. Tipos de caldeiras de tubos horizontais A caldeira Cornuália, um dos primeiros modelos desenvolvidos, é constituída de um tubulão horizontal ligando a fornalha ao local de saída de gases. É de funcionamento simples, porém de rendimento muito baixo. Suas principais características são: pressão máxima de operação de 10 kgf/cm², vaporização específica 12 a 14 kg de vapor/m² e máximo de 100m² de superfície.

A caldeira Lancaster é de construção idêntica à anterior, porém tecnicamente mais evoluída. Pode ser constituída de dois a quatro tubulões internos e suas características são: área de troca térmica de 120 a 140m² e vaporização de 15 a 18 kg de vapor/m². Algumas delas apresentam tubos de fogo e de retorno, o que apresenta uma melhoria de rendimento térmico em relação às anteriores.

Na caldeira multitubular, a queima de combustível é efetuada em uma fornalha externa, geralmente construída em alvenaria instalada abaixo do corpo cilíndrico. Os gases quentes passam pelos tubos de fogo, e podem ser de um ou dois passes.  A maior vantagem é poder queimar qualquer tipo de combustível. Na figura a seguir, temos um exemplo de caldeira multitubular.

A caldeira locomóvel, também do tipo multitubular, tem como principal característica apresentar uma dupla parede em chapa na fornalha, pela qual a água circula. Sua maior vantagem está no fato de ser fácil a sua transferência de local e de poder produzir energia elétrica. É usada em serrarias junto à matéria-prima e em campos de petróleo.

A caldeira escocesa, criada basicamente para uso marítimo, é o modelo de caldeira industrial mais difundido no mundo. É destinada à queima de óleo ou gás, tendo ainda pressão máxima de 18 kgf/cm², rendimento térmico em torno de 83% e taxa de vaporização de 30 a 35 kg de vapor/m². A figura a seguir mostra esse tipo de caldeira.

Vantagens e desvantagens das caldeiras  flamotubulares As principais vantagens das caldeiras deste tipo são: • custo de aquisição mais baixo; • exigem pouca alvenaria; • atendem bem a aumentos instantâneos de demanda de vapor. Como desvantagens, apresentam: • 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. Partes das caldeiras flamotubulares As caldeiras flamotubulares apresentam as seguintes partes principais: corpo, espelhos, feixe tubular ou tubos de fogo e caixa de fumaça. O corpo da caldeira, também chamado de casco ou carcaça, é construído a partir de chapas de aço carbono calandradas e soldadas. Seu diâmetro e comprimento estão relacionados à capacidade de produção de vapor.  As pressões de trabalho são limitadas (normalmente máximo de 20 kgf/cm²) pelo diâmetro do corpo destas caldeiras. Os espelhos são chapas planas cortadas em forma circular, de modo que encaixem nas duas extremidades do corpo da caldeira e são fixadas através de soldagem.  Sofrem um processo de furação, por onde os tubos de fumaça deverão passar. Os tubos são fixados por meio de mandrilamento ou soldagem. O feixe tubular, ou tubos de fogo, é composto de tubos que são responsáveis pela absorção do calor contido nos gases de exaustão usados para o aquecimento da água. Ligam o espelho frontal com o posterior, podendo ser de um, dois ou três passes.

A caixa de fumaça é o local por onde os gases da combustão fazem a reversão do seu trajeto, passando novamente pelo interior da caldeira (pelos tubos de fogo). O desenho a seguir mostra os componentes de uma caldeira flamotubular típica.

Fonte:http://www.chdvalvulas.com.br http://pt.wikipedia.org/wiki/Caldeira http://portal.mte.gov.br/data/files/FF8080812BE914E6012BEF2695817E43/nr_13.pdf