9

1.5 CALDEIRAS ELÉTRICAS

Em áreas onde há suprimento abundante de energia elétrica, pode-se analisar seé vantajosa a instalação de equipamentos eletrotérmicos, levando-se emconsideração o custo da energia elétrica fornecida pela concessionária local.As caldeiras elétricas oferecem certas vantagens, que são:• Ausência de poluição ambiente.• Modulação de carga de 0 a 100%• Resposta rápida à variação de consumo de vapor.• Manutenção simples – apenas bombas.• A falta d’água não provoca danos à caldeira.• Área reduzida de instalação.• Não necessita de área para estocagem de combustível.• Redução considerável no custo do vapor em relação ao produzido por óleo

combustível.• Melhora o fator de potência como conseqüência do aumento da potência ativa.• Melhora o fator de carga elétrica instalada, e com isto reduz o preço médio de

kWh consumido na indústria.Podem ser do tipo resistências e de eletrodo submerso.A ATA Combustão Técnica fabrica caldeiras do tipo eletrodo submerso com osseguintes dados:

Tensão: 2,300 V a 13.800 V, 3 fasesPressão de trabalho:10,55 kgf/cm2 (150 psig)Produção; 1.000 a 20.000 kgf/hTensão: 3,8 a 20 kvPotência: 1.500 a 50.000 KWPressão: até 25 kgf/cm2

A caldeira ATA do tipo resistência funciona soba as tensões de 220 V, 380 V e440 V, trifásicas. Pressões até 300 psig, nos modelos indicados na tabela 2

10

Fig. 8 Caldeira elétrica Sulzer-Brown Bovery a jato de água, fabricadas no Brasil.

Tabela 1 Água de alimentação a 100ºCModelo ATA Produção de vapor kgf/h Potência instalada

1.000 EL2.000 EL3.000 EL4.000 EL5.000 EL6.000 EL8.000 EL

10.000 EL12.000 EL14.000 EL16.000 EL18.000 EL20.000 EL

1.0002.0003.0004.0005.0006.0008.00010.00012.00014.00016.00018.00020.000

6691.3392.0082.6783.3474.0175.3556.6948.0339.372

10.71012.05013.389

11

Tabela 2 Caldeira ATA tipo resistênciaModelo Produção

de vaporkgf/h

Potêncianecessária

KW

Produção deágua quente

kcal/h

Comprimentototal (mm)

30-E75-E

100-E200-E300-E400-E500-E800-E

1.000-E1.500-E2.000-E

3075100200300400500800

1.0001.5002.000

205067134201268335536669

1.0041.339

24.50058.80073.500132.400206.000264.800353.100529.700647.400

1.000.6001.250.700

1.2561.7001.7002.0002.0002.0002.0002.0002.0002.2002.200

Fig. 9 Caldeira ATA de eletrodo submerso da ATA Combustão Técnica S. A.

12

1.6 ISOLAMENTO TÉRMICO DAS CALDEIRAS

Nas caldeiras usam-se tijolos refratários à base de silicato de alumínio com terradiatomácea. Ou de lã de rocha para temperaturas de 300 a 600 ºC, ou ainda lã devidro.Entre os fabricantes de isolantes à base de silicato de cálcio hidratado, temos aCalorisol, (Indústria de Isolastes Térmicos Calorisol S. A.), a Temporal S. A., aIndústria de Isolantes Magesol Ltda e outras.

1.7 TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CALDEIRAS

A água para caldeiras deve receber tratamento que permita: remoção total ouparcial de sais de cálcio e magnésio, os quais produzem incrustações e levam àruptura dos tubos. O processo, designado por abrandamento da água pela calsoldada, consiste na injeção de soluções de CaO (cal) e NaCO3 (carbonato desódio ou soda) para precipitar o carbonato de cálcio e formar hidróxido demagnésio floculado, de modo a serem removidos antes de a água ser bombeadapara a caldeira.Existem processos mais modernos com a mesma finalidade, tais como:• Abrandamento por troca iônica, usando-se resinas catiônicas e

abrandamentos e alcalinização com redução do total de sólidos dissolvidoscom resinas trocadoras de cátions.

• Redução dos teores de oxigênio e gás carbônico da água. Usam-se osdeaeradores ou desaeradores como também são designados. A deaeraçãopode ser realizada com a utilização de substâncias químicas. É o caso dotratamento com:

- Soda cáustica, fosfato trissódico e sulfito de sódio;- Quelatos (etilenos diamino tetracetato de sódio);- Polímeros orgânicos, inibidores de incrustações, tais como o poliacrilato.

Observação: o livro Tecnologia de Tratamento de Água, de Davino F. dos SantosFilho, apresenta excelente e aprofundado estudo sobre o assunto.• Desaeração térmica. Esse processo, utilizado nos desaeradores térmicos da

empresa FMC Filsan Equipamentos para Saneamento S. A., consiste naintrodução de vapor na água a uma pressão constante, reduzindo a pressãoparcial de oxigênio e do gás carbônico dissolvidos na mesma, eliminando-seassim parte desses gases dissolvidos na água. Utiliza-se o vapor para oaquecimento da água a uma temperatura de 100º a 150ºC, aproveitando-seassim a queda de solubilidade desse gases, que é diretamente proporcional aoaumento da temperatura.

13

Fig. 10 Representa o desaerador térmico do tipo bandeja, padronizado pela FMC- Filsan,mostrando um pré-desaerador e um tanque-pulmão.

14

Fig. 11 Casa da Caldeira – esquema triplo

15

Tabela 3 caldeiras para pressão até 120 psi. essas caldeiras são fabricadas em tamanhosmaiores, até a produção de 11.000 kgf de vapor por hora.

16

1.8 SUPERAQUECEDORES

São equipamentos destinados a elevar a temperatura do vapor saturado semaumentar sua pressão. No trabalho “Geração de Vapor”, na apostila do Curso deInformação sobre Combustíveis e Combustão do IBP , o engenheiro Marco A. C.Madeira faz as seguintes observações:“As vantagens do uso do vapor superaquecido são, basicamente, duas: a primeiraé meramente contar com maior disponibilidade de energia, e a Segunda, a maisimportante, é o aumento do resfriamento das turbinas, devido, principalmente, aomaior salto entálpico disponível.O total de ganhos de calor ou de energia, com vapor superaquecido, é deaproximadamente 3% para cada 60ºC de superaquecimento.O superaquecedor consiste em dois cilindros, um de estrada e um de saída,ligados por um feixe tubular, reto ou curvo, localizado perto ou logo acima dosespaços ocupados pelos elementos geradores de vapor.Apesar dos vários tipos existentes, todos utilizam como fonte de calor os gases decombustão.”

1.9 PORTARIA DO MINISTÉRIO DO TRABALHO SOBRE CALDEIRASESTACIONÁRIAS A VAPOR

O Departamento Nacional de Segurança e Higiene do Trabalho, através daPortaria DNSHT-20 de 6 de maio de 1970, expediu normas de segurança para ainstalação e inspeção de caldeiras estacionárias a vapor, da qualtranscreveremos a parte que interessa à instalação, uma vez que as exigênciasquanto à caldeira são de atribuição do fabricante.

1.9.1 INSTALAÇÃO

Art. 7º - As caldeiras de qualquer estabelecimento, serão instaladas em “Casa decaldeiras”.Parágrafo único – excetuam-se, para efeito de aplicação deste artigo, aspequenas unidades de 100 kgf/h, ou menos, de capacidade de produção de vapor.Art. 8º - A “Casa d caldeiras” deverá satisfazer aos seguintes requisitos:A. Constituir prédio separado, construído de materiais resistentes ao fogo,

podendo estar anexo a outro edifício do estabelecimento, mas afastado, nomínimo, 3 m (três metros) de outras edificações vizinhas;

B. Ser complemente isolada de locais onde se armazenem ou manipuleminflamáveis ou explosivos;

C. Não ser utilizada para qualquer outra finalidade com exceção decompressores, excluído, porém, o reservatório de;

17

D. Dispor de saídas amplas e permanentemente desobstruídas;E. Dispor de acesso fácil e segura às válvula de segurança, registros, indicadores

de nível, reguladores de alimentação e demais acessórios necessários àoperação da caldeira.

F. Acessórios necessários à operação da caldeira.Art. 9º - O projeto da Casa de caldeiras será submetido à aprovação prévia doórgão regional competente em matéria de segurança e higiene do trabalho,mediante requerimento do interessado.

1.9.2 INSPEÇÃO DE SEGURANÇA

Art. 10º - Todas as caldeiras terão, obrigatoriamente, submetidas à inspeção desegurança, interior e exteriormente, nas seguintes oportunidades:A. Antes de entrarem em funcionamento, quando novas;B. Depois de reforma, modificações, conserto importante ou após terem sofrido

qualquer acidente;C. Periodicamente, pelo menos uma vez ao ano, quando estiverem em serviço;D. Após intervalo de inatividade de 4 (quatro) meses ou mais.Art. 12º - Os exames e as provas, assim como a fixação da PMTP (PressãoMáxima de Trabalho Permitida), deverão ser executados de acordo com o quedispõe a NB-55 – norma Brasileira para inspeção de caldeiras a vapor da ABNT.