PROPOSTA DE AJUSTES EM UMA CALDEIRA FLAMOTUBULAR · Desta forma, caldeiras e vasos de pressão,...

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1 HENRIQUE KLÖCKNER FÜHR PROPOSTA DE AJUSTES EM UMA CALDEIRA FLAMOTUBULAR Horizontina - RS 2016

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    HENRIQUE KLCKNER FHR

    PROPOSTA DE AJUSTES EM UMA CALDEIRA FLAMOTUBULAR

    Horizontina - RS

    2016

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    HENRIQUE KLCKNER FHR

    PROPOSTA DE AJUSTES EM UMA CALDEIRA FLAMOTUBULAR

    Trabalho Final de Curso apresentado como requisito parcial para a obteno do ttulo de Bacharel em Engenharia Mecnica, pelo Curso de Engenharia Mecnica da Faculdade Horizontina.

    ORIENTADOR: Me. Lus Carlos Wachholz

    Horizontina - RS

    2016

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    FAHOR - FACULDADE HORIZONTINA CURSO DE ENGENHARIA MECNICA

    A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova a monografia:

    Proposta De Ajustes Em Uma Caldeira Flamotubular

    Elaborada por:

    Henrique Klckner Fhr

    como requisito parcial para a obteno do grau de Bacharel em Engenharia Mecnica

    Aprovado em: 25/11/2016

    Pela Comisso Examinadora

    ________________________________________________________ Me. Lus Carlos Wachholz

    Presidente da Comisso Examinadora - Orientador

    _______________________________________________________ Dr. Ademar Michels

    FAHOR Faculdade Horizontina

    ______________________________________________________ Me. Adalberto Lovato

    FAHOR Faculdade Horizontina

    Horizontina - RS 2016

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    DEDICATRIA

    Dedico este trabalho aos meus pais Vilson Fhr e Maria Clair Klckner Fhr, pelo imenso apoio e compreenso ao decorrer dessa jornada, no medindo esforos para a concretizao deste sonho.

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    AGRADECIMENTO

    Agradecimento nico a Deus por me acompanhar e amparar nas horas de cansao e necessidade espiritual, permitindo a conquista deste sonho, sempre me indicando o melhor caminho. Muito obrigado minha famlia pelo carinho e ateno que sempre dedicaram a mim, sempre me apoiando em todos os momentos, enfim pelos conselhos e pela confiana em mim depositada. Agradeo ao meu orientador e professores por me proporcionar conhecimento no processo da minha qualificao. E, por fim, aos amigos e colegas que sempre estiveram presentes e me deram foras para continuar na busca desta meta alcanada, o meu muito obrigado.

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    Eu tinha muito do que reclamar, mas da pensei comigo mesmo se o barco est chacoalhando tanto porque est saindo do lugar. S existe calmaria para quem se d por vencido e desiste de remar. (Matheus Rocha).

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    RESUMO

    Este trabalho se prope a apresentar um estudo em torno de alguns dos tipos mais comuns de caldeiras existentes. Iniciando pela definio e explicao terica em torno das caldeiras, que se destinam a gerar vapor por meio de troca trmica utilizando combustvel e gua, que por sua vez aquece-se e passa do estado lquido para o gasoso, fazendo com as partes metlicas se aqueam, transferindo calor para a gua, ento produzindo vapor. Nesta pesquisa tambm far-se- referncia ao princpio de funcionamento e conceito geral, sendo os tipos enfatizados: Caldeiras Eltricas, Caldeiras Flamotubulares e Caldeiras Aquotubulares. Para alm da parte terica, na tcnica deste trabalho aplicou-se um estudo de observao e conserto de uma caldeira flamotubular em funcionamento em uma Indstria Txtil. A caldeira apresentou uma srie de problemas relacionados manuteno, juntamente ao processo de resultados do estudo, enfatizam-se tambm as normas de segurana necessrias para operao desse tipo de equipamento, alm de adquirir uma noo do papel que o engenheiro deve desempenhar, na hora de optar por um tipo de caldeira que melhor se enquadre para o determinado trabalho, onde haja eficincia, produo com economia e viabilidade de produo. Palavras-chave: Caldeiras; flamotubulares; normas de funcionamento; eficincia.

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    LISTA DE FIGURAS

    Figura 1: Caldeira aquotubular de circulao natural, projetada para operao de usinas termoeltricas. ...................................................................................................... 15

    Figura 2: Caldeira flamotubular vertical de fornalha interna. ................................................ 18 Figura 3: Bomba e especificaes ....................................................................................... 29 Figura 4: Placa com defeito ................................................................................................. 29 Figura 5: Placa nova ............................................................................................................ 30 Figura 6: Queimador em estado regular............................................................................... 31 Figura 7: Eletrodos do queimador ........................................................................................ 31 Figura 8: Tubos de exausto ............................................................................................... 32 Figura 9: Palhetas internas dos tubos .................................................................................. 33 Figura 10: Tratamento de gua ............................................................................................ 34 Figura 11: Queimador aps ajustes ..................................................................................... 34 Figura 12: Placa de identificao ......................................................................................... 35 Figura 13: Caldeira em funcionamento ................................................................................ 36 Figura 14: Presso de trabalho ............................................................................................ 37

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    SUMRIO

    1. INTRODUO ............................................................................................................................................... 10

    1.1. PROBLEMA DE PESQUISA ......................................................................................................................... 11

    1.2. JUSTIFICATIVA ........................................................................................................................................... 11

    1.3. OBJETIVO GERAL ....................................................................................................................................... 12

    1.4. OBJETIVO ESPECIFICO .............................................................................................................................. 12

    2. REVISO DA LITERATURA....................................................................................................................... 13

    2.1. CONCEITO GERAL SOBRE CALDEIRAS ................................................................................................. 13

    2.2. PRINCPIOS BSICOS DE CALDEIRAS AQUOTUBULARES ................................................................ 14

    2.2.1. CIRCULAO NATURAL ....................................................................................................................... 15

    2.2.2. CIRCULAO ASSISTIDA ...................................................................................................................... 16

    2.2.3. CIRCULAO FORADA ....................................................................................................................... 17

    2.3. CONCEITO GERAL DE CALDEIRAS FLAMOTUBULARES ................................................................... 17

    2.3.2. CALDEIRA HORIZONTAL ....................................................................................................................... 19

    2.4. PRINCPIOS BSICOS DE CALDEIRAS ELTRICAS.............................................................................. 21

    3. METODOLOGIA ........................................................................................................................................... 23

    3.1. MTODOS E TCNICAS UTILIZADOS ..................................................................................................... 23

    3.2. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS................................................................................................................ 23

    4. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS ............................................................................... 24

    4.1 CALDEIRA EM FUNCIONAMENTO NA INDSTRIA TXTIL ............................................................... 24

    4.1.1 ANLISES DO FUNCIONAMENTO DA CALDEIRA.............................................................................. 24

    4.1.2 RESOLUES DOS DEFEITOS DA CALDEIRA ..................................................................................... 28

    5. CONSIDERAES FINAIS .......................................................................................................................... 39

    6. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ......................................................................................... 40

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS............................................................................................................... 41

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    1 INTRODUO

    Na indstria txtil, mais especificamente na produo de tecelagens e

    indstrias de confeco de roupas, as caldeiras so equipamentos fundamentais

    para a instituio no desenvolvimento dos processos de produo e escoamento das

    matrias primas e produtos acabados. A gerao de vapor, por meio das caldeiras,

    se liga diretamente ao transporte de energia precisa para o incio de reaes,

    aceleramento de diluies e misturas e pr-aquecimento de reagentes, operaes

    unitrias importantes dos processos de trabalho das empresas (FERREIRA, 2012).

    A necessidade de se criar uma fonte de calor que substitusse os problemas

    apresentados pela queima do carvo fssil incentivou o surgimento das unidades

    geradoras de vapor. O objetivo principal era a captao de energia liberada pelo

    combustvel e distribu-la ao consumo da empresa. Utilizar o vapor enquanto fluido

    do trabalho se justifica por seu alto nvel de calor associado alta disponibilidade de

    gua na indstria. Estas unidades vo sendo planejadas e construdas de acordo

    com cdigos ou normas vigentes, proporcionando melhor aproveitamento da energia

    (BAZZO, 1995).

    Segundo Campos (2011, p. 11), a caldeira um equipamento altamente

    resistente que possui como princpio bsico o aquecimento da gua lquida at a

    transformao gasosa, por meio da troca trmica entre a queima de um combustvel

    e a gua. Tambm relacionado caldeira, estas se destinam a gerar vapor por meio

    de troca trmica pelo combustvel e a gua, que aquece-se e passa do estado

    lquido para o gasoso, fazendo as partes metlicas se aquecerem, transferindo calor

    para a gua, que produz vapor (LEITE & MILITO, 2008).

    Segundo Altafini (2002, p. 03) caldeira o nome popular dado aos

    equipamentos geradores de vapor, cuja aplicao tem sido ampla no meio industrial

    e tambm na gerao de energia eltrica nas chamadas centrais termeltricas.

    Deste modo, todas e quaisquer atividades que necessitam de vapor para o seu

    funcionamento, em particular, vapor de gua em funo de sua abundncia, tm

    como componente essencial para sua gerao, a caldeira (ALTAFINI, 2002). Este

    trabalho se prope a compreender, primeiramente, o funcionamento da caldeira

    flamotubular e tambm explanar sobre os defeitos surgidos em uma caldeira bem

    como os mtodos de resoluo utilizados.

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    Desta forma, caldeiras e vasos de presso, operam em uma presso acima

    da atmosfrica constituindo um risco iminente na sua operao, qualquer falha pode

    ser catastrfica. Na ocasio de acidentes, muitos resultam em vtimas fatais. Neste

    sentido, as indstrias ou empresas que usufruem deste equipamento em atividade,

    empregam como parmetros de requisitos de segurana a Norma Regulamentadora

    13 que fornece orientaes fundamentais e especficas para a segurana do

    processo.

    1.1. PROBLEMA DE PESQUISA

    Caldeiras flamotubulares so construdas de forma que a gua circula ao

    redor de diversos tubos, montados entre espelhos, na forma de um nico feixe

    tubular. Para a caldeira comear a sua funo ela precisa estar cheia de gua,

    baseado nisso possvel afirmar que sem gua ela no pode funcionar, pois no

    haver o que transformar em vapor. A caldeira da fbrica txtil de Boa Vista do

    Buric estava com este problema, ela comeava o seu processo, mas era paralisada

    pela falta de gua aps ter enchido a primeira vez. Com essa paralizao era

    preciso esperar a caldeira esfriar para encher novamente e comear o processo.

    Diante disso pretende-se responder a seguinte questo: como resolver a

    ineficcia da caldeira flamotubular e aperfeioar o processo da mesma?

    1.2. JUSTIFICATIVA

    Levando em considerao as mais diversas atribuies e reas de atuao de

    um engenheiro mecnico, tem-se a necessidade de haver conhecimento nas mais

    diversas reas, sendo uma delas a de caldeiras.

    Oportuniza-se de um problema ocorrido em uma indstria txtil, onde h

    ineficcia de uma caldeira flamotubular, para fazer anlise do problema e tentar

    solucion-lo, otimizando assim o processo de produo da indstria e fazendo com

    que no haja mais queda ou parada de produo.

    Justifica-se este projeto de pesquisa, pois conciliadas a necessidade de

    conhecimento na rea de caldeiras e a necessidade de uma indstria em no ter

    quedas na produo, devido a paradas em funo de mau funcionamento de

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    equipamentos (caldeira), a realizao de anlises e estudos torna-se necessria e

    prioritria.

    1.3. OBJETIVO GERAL

    Analisar e indicar as solues para a ineficcia de uma caldeira flamotubular

    de uma indstria txtil.

    1.4. OBJETIVO ESPECIFICO

    Os objetivos especficos seguidos para atingir o objetivo geral so:

    Fazer estudo sobre caldeiras e seu princpio de funcionamento, para

    posteriormente poder identificar os defeitos.

    Identificar as possveis causas do problema.

    Levantar hipteses para resoluo do defeito da caldeira.

    Fazer anlise das hipteses e com base em estudos comprov-las.

    Encontrar solues para o defeito da caldeira estudada em questo.

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    2. REVISO DA LITERATURA

    2.1. CONCEITO GERAL SOBRE CALDEIRAS

    Segundo Altafini (2012), caldeira um equipamento industrial usado para

    gerao de vapor, cuja aplicao tem sido ampla no meio industrial e tambm na

    gerao de energia eltrica nas chamadas, centrais termeltricas. Tambm tem seu

    uso em indstrias que necessitam de vapor em suas atividades. Operam na maior

    parte das indstrias com presso de 20 vezes maior que a presso atmosfrica, e

    em grandes produes de energia eltrica podem operar de 60 a 100 vezes maior.

    Conforme o mesmo autor, as caldeiras devem ser operadas por profissionais

    competentes, isso pelo motivo de apresentarem alto risco de exploso. Pode haver

    ocorrncia de exploses por diversos motivos, como por exemplo, o

    superaquecimento, o prolongamento excessivo dos tubos, os queimadores mal

    posicionados, operao em marcha forada, falta de gua nas regies

    transmissoras, m circulao de gua e falha operacional.

    Para a ABNT (1999), inspees de segurana, baseado na NR-13, devem ser

    feitas por profissionais habilitados ou pela prpria empresa, desde que tenha um

    profissional para esse tipo de servio. As inspees devem ser feitas periodicamente

    e o perodo entre as inspees depende do tipo de caldeira, devendo ser registradas

    cada inspeo em um pronturio que deve ficar com o proprietrio da caldeira. As

    inspees devem ser feitas com a caldeira desligada, e basicamente deve ser

    examinado:

    Primeiramente o pronturio da caldeira se est devidamente preenchido e

    atualizado;

    Exame externo se a caldeira funciona normalmente;

    Exame interno antes da limpeza e depois da limpeza;

    Examinar as vlvulas de presso que geralmente so duas em cada

    compartimento.

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    2.2. PRINCPIOS BSICOS DE CALDEIRAS AQUOTUBULARES

    Caldeiras aquotubulares constituem-se de tubos de pequeno dimetro, os

    quais podem estar dispostos em forma de parede dgua ou feixes tubulares,

    fazendo com que a gua circule dentro deles (BAZZO, 1995).

    So empregadas quando interessa obter presses e rendimentos elevados,

    pois os esforos desenvolvidos nos tubos pelas altas presses so de trao ao

    invs de compresso, como ocorre nas pirotubulares, e tambm pelo fato dos tubos

    estarem fora do corpo da caldeira obtemos superfcies de aquecimento praticamente

    ilimitadas (MARTINELLI, 1998, p. 28).

    Na afirmao de Martinelli (1998), as finalidades a que se prope a caldeira

    aquotubular envolvem uma grande diversidade e em vista disto apresentamos como

    decorrncia muitos tipos e modificaes. Essas modificaes so como tubos retos,

    tubos curvos de um ou vrios corpos cilndricos, enfim a flexibilidade permitida

    possibilita vrios arranjos.

    Caldeiras de tubos curvos encontram uma barreira para sua aceitao

    comercial, pois exige um controle especial da gua de alimentao (tratamento da

    gua), embora apresente inmeras vantagens, entre elas, manuteno fcil para

    limpeza ou reparos (MARTINELLI, 1998).

    [...] Tubos curvos permitem a construo de unidades mais compactas e de

    alta capacidade de produo com maior presso de vapor [...] (BAZZO, 1995).

    Podendo possuir tambor transversal ou longitudinal, as caldeiras de tubos

    retos so ainda bastante usadas devido, entre outros fatores, a possurem simples

    acesso aos tubos para fins de limpeza ou troca, causarem pequena perda de carga,

    exigirem chamins pequenas, e porque tambm todos os tubos principais so iguais

    necessitando de poucas formas especiais (MARTINELLI, 1998).

    Tubos retos so caractersticas de projetos mais antigos. A desvantagem

    dessas caldeiras a capacidade limitada de gerao de vapor e rendimento trmico

    menor. As vantagens so de exigirem menor rigor no tratamento de sua gua e

    apresentam menor gasto na sua manuteno (BAZZO, 1995).

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    2.2.1. CIRCULAO NATURAL

    Segundo Bazzo (1995), caldeiras de circulao natural so geralmente as

    mais usadas, formadas por paredes dgua ou feixes tubulares compostos por tubos

    de grande dimetro (aproximadamente 50 mm e espessuras da ordem de 4 mm) e

    que atendam a inclinao recomendada. O nmero de tambores varivel. Porm

    sua abrangncia limitada nas unidades de grande porte, at presses de ordem de

    160 bar. A circulao natural fica prejudicada a partir desse valor, pela pequena

    diferena entre os pesos especficos do liquido e do vapor.

    A circulao de gua atravs dos elementos tubulares conseguida pela

    diferena de densidades existente entre os tubos geradores de vapor [...] (REIS,

    2002, p. 45).

    Figura 1: Caldeira aquotubular de circulao natural, projetada para operao de usinas termoeltricas.

    Fonte: Bazzo, 1995.

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    Diferentes concepes de caldeiras aquotubulares de circulao natural. Pode-se observar, claramente, o sentido de circulao tomada pela gua em ebulio. O vapor, mais leve, sobe na forma de bolhas pelos tubos mais quentes e se acomoda no tambor superior. O vazio deixado pelo vapor ocupado pelo liquido, que desce pelas partes mais frias, ou por tubos localizados externamente ao corpo principal da caldeira (BAZZO, 1995, p. 79)

    De acordo com Bazzo (1995, p.81) a Figura 1 mostra uma caldeira de porte

    maior, equipada com superaquecedores, reaquecedores e economizador que

    projetada para uso em usinas termoeltricas. De acordo com as setas, o

    economizador que fornece a agua de alimentao, introduzida no tambor separador.

    O liquido circula livremente descendo e subindo, retornando ao tambor separador. A

    presso pode aumentar at limites estabelecidos para cada operao, forando o

    vapor saturado a deixar o tambor, na direo dos superaquecedores e turbina de

    alta presso. Carvo pulverizado e ar de combusto so injetados por queimadores

    horizontais no interior da fornalha, gerando o calor necessrio ao processo de

    evaporao e superaquecimento do vapor. A bomba de alimentao e o

    fornecimento de combustvel so automticos, dependem do nvel dgua e da

    presso de trabalho, controlados por sensores instalados no tambor separador.

    2.2.2. CIRCULAO ASSISTIDA

    Conforme Bazzo (1995), a circulao assistida basicamente constituda com

    paredes dgua e um nico tambor separador.

    So tambm conhecidas por caldeiras de circulao auxiliada ou de circulao acelerada. O princpio de funcionamento o mesmo, com a diferena de que a gua do tambor continuamente movimentada por bombas de recirculao. So bombas de alta vazo e pequeno salto de presso, especialmente projetadas para operarem com gua quente (BAZZO, 1995, p. 81).

    No conceito de Bazzo (1995), so cogitadas para atuarem de valores

    prximos a presso crtica da gua at a presso zero. A denominao das

    primeiras unidades das caldeiras foi La Mont constituda para trabalhar em usinas

    termoeltricas de mdio e grande porte. Pequenas unidades so disponveis a nvel

    comercial, alm da alta eficincia trmica, atingem ligeiramente a condio de

    estrutura permanente.

    As bombas de recirculao dispensam a instalao de tubos de grande

    dimetro, reduzindo para tubos de (25 a 35 mm) proporcionando economia de

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    material e maior eficincia na troca de calor com os gases de combusto. Para

    evitar eventuais problemas de cavitao no bocal de suco, elas so montadas na

    base da caldeira, abaixo do tambor separador. A bomba de alimentao e o

    fornecimento de combustvel funcionam da mesma forma que as caldeiras de

    circulao natural (BAZZO, 1995).

    2.2.3. CIRCULAO FORADA

    Segundo Bazzo (1995), as caldeiras de circulao forada so conhecidas

    como caldeiras de passe forado e foram feitas para atenderem usinas

    termoeltricas de alta potncia. Sem recirculao de gua, livre da circulao

    natural, a gua forada a fluir.

    Fundamentado nisso, substitui-se a circulao por gravidade pela circulao

    forada, pela ao da prpria bomba de alimentao. Com isso dispensando a

    instalao de tubos de grande dimetro, aumentando o circuito de tubos e

    arrumando em forma de uma serpentina contnua formando o revestimento da

    fornalha, melhorando a transmisso de calor e reduzindo o tamanho de tambores e

    coletores (MARTINELLI, 1998, p. 31).

    Presses inferiores presso crtica, entretanto, sugerem a instalao de cilindros separadores, localizados em pontos intermedirios do circuito de gua, para permitir a extrao de impurezas, de modo a minimizar a presena de slica e outras substncias slidas no vapor que deixa a caldeira (BAZZO, 1995, p. 83).

    As primeiras caldeiras foram chamadas de Benson e foram construdas para

    operarem em usinas termoeltricas de grande porte. A temperatura do vapor na

    sada dos superaquecedores varia rapidamente, com a oscilao do fluxo de gua

    (BAZZO, 1995).

    2.3. CONCEITO GERAL DE CALDEIRAS FLAMOTUBULARES

    Segundo Bazzo (1995), caldeiras flamotubulares so tambm conhecidas

    como caldeiras fumotubulares e so construdas de forma que a gua circula ao

    redor de diversos tubos, montados entre espelhos, na forma de um nico feixe

    tubular (Figura 2). Os gases decorrentes da combusto circulam pela tubulao em

    direo a chamin, onde so dispersos no meio ambiente. Os tubos so unidos aos

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    espelhos pelo mtodo de solda, ou mandrilagem. As flamotubulares so de

    operao mais simples, e normalmente possuem poucos instrumentos para o

    monitoramento de sua operao, o que faz com que normalmente sua operao seja

    negligenciada, fazendo com que este tipo de caldeira lidere as estatsticas de

    acidentes no mundo, geralmente exploses causadas pelo superaquecimento das

    partes de presso por baixo nvel de gua (LAGEMANN e SALLES, 2006).

    Para Martinelli (1998), elas podem ser divididas por duas formas, caldeiras

    verticais e caldeiras horizontais, dentre estas divises existem subdivises, nas

    verticais (com fornalha interna, ou de fornalha externa), e as horizontais dividias em

    vrios grupos (com fornalha externa, multitubulares, com fornalha interna, tubulao

    central, lancashire, locomveis, escocesas, martimas, estacionrias, compactas).

    Figura 2: Caldeira flamotubular vertical de fornalha interna.

    Fonte: LEITE & MILITO, 2008.

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    2.3.1. CALDEIRA VERTICAL

    So do tipo monobloco, constituda por um corpo cilndrico fechado nas

    extremidades por placas planas chamadas espelhos. So vrias as suas aplicaes

    por ser facilmente transportada e pelo pequeno espao que ocupa, exigindo

    pequenas fundaes.

    Apresenta, porm, baixa capacidade e baixo rendimento trmico. So construdas de 2 at 30(m2), com presso mxima de 10 (kg/2), sendo sua capacidade especfica de 15 a 16 kg de vapor por m2 de superfcie de aquecimento. Apresenta a vantagem de possuir seu interior bastante acessvel para a limpeza, fornecendo um maior rendimento no tipo de fornalha interna. So mais utilizadas para combustveis de baixo poder calorfico (MARTINELLI, 1998, p. 23).

    Nas caldeiras, o fludo quente (gases de combusto) escoam no interior de

    tubos cercados por gua. Com isso, a transferncia de calor ocorre em toda

    circunferncia dos tubos, que so montados de maneira similar a feixes de

    permutadores de calor. As verticais so menos utilizadas, enquanto as horizontais

    so de mais fcil manuseio (LAGEMANN e SALLES, 2006).

    2.3.2. CALDEIRA HORIZONTAL

    Martinelli (1998), apresenta cinco divises de caldeiras horizontais:

    Caldeira Cornovaglia: tem funcionamento e construo simples,

    composta por uma tubulao por onde passam os gases da combusto,

    transferindo o calor para a gua, pelo modo de contato direto, em geral

    de grande dimenso, e por esse fato tem presso limitada.

    Caldeira Lancashire: para Martinelli (1998), esse modelo de caldeira

    uma evoluo da anterior, e possui 2 tubules internos, tornando a

    caldeira mais produtiva.

    Caldeiras Multitubulares: para um maior aproveitamento de energia, e

    tornando a caldeira flexvel no assunto combustvel, foi trocado um ou dois

    tubules, de maior dimetro, por vrios de dimetro menor. Ela permite

    apenas fornalha externa, mas devido ao alto custo para manter, tem

    diminudo sua utilizao.

    Caldeiras Locomotivas: so multitubulares com fornalha revestida por

    parede dupla metlica, que forma uma cmera onde circula a gua, tendo

  • 20

    um mediano custo de construo, apresenta a vantagem de ser porttil e

    apresenta um servio contnuo em condies severas e custo mnimo,

    apesar de ter pequena velocidade de circulao da gua e grandes

    superfcies metlicas, tem grande produo de vapor em relao a seu

    tamanho.

    Caldeiras Escocesas: a mais evoluda dentre as demais caldeiras

    flamotubulares, de fcil instalao, dotada de tecnologias que auxiliam

    na utilizao (sensores, interruptores), formada por um corpo cilndrico

    que contm um tubulo sobre o qual existe um conjunto de tubos de

    pequeno dimetro. Em geral operam com leo ou gs, sendo circulao

    garantida por ventiladores, unidades compactas alcanam elevado

    rendimento, e sua vaporizao pode atingir 83%.

    As caldeiras flamotubulares podem ser construdas com fornalhas internas ou

    externas, mas as de fornalha interna apresentam maior produo de vapor por

    unidade de superfcie de aquecimento, variando de 30 a 40 kg/mh. O nvel da gua

    que circula dentro da caldeira, deve permanecer acima do nvel da tubulao, pois a

    gua serve como refrigerante natural das superfcies de aquecimento (BAZZO,

    1995).

    Conforme Bazzo (1995), as fornalhas variam entre 400 e 1300 mm de

    dimetro, elas podem ser projetadas e construdas com paredes corrugadas, o que

    faz com que a mesma admita maiores presses de trabalho, garantindo maior

    segurana. O dimetro do corpo cilndrico externo varia de 900 a 2800 mm, a fixao

    de estais entre os espelhos e o corpo cilndrico externo da caldeira proporciona

    segurana. O dimetro dos tubos varia de 30 a 100 mm, e devem estar bem

    ajustados aos espelhos, prolongamentos excessivos, dificultam a trajetria livre dos

    gases quentes, causando superaquecimento localizado resultando em fissuras, que

    podem ocasionar em uma exploso.

    Do ponto de vista construtivo, so mais comuns as caldeiras flamotubulares horizontais, de fornalha interna e de fundo seco. [...] caldeiras flamotubulares tem uso restrito [...]. Caldeiras flamotubulares verticais tem uso restrito a locais onde o espao fsico reduzido, ou as aplicaes que no requeiram grande quantidade de vapor (BAZZO, 1995, p. 88).

    As caldeiras de fornalhas externas permitem a queima de combustveis

    slidos, como lenha ou carvo, a fornalha toda envolvida por paredes com gua,

    nesse modelo de caldeira necessrio o tratamento qumico da gua, a circulao

  • 21

    da gua natural, possui dispositivo de controle que garante a quantidade

    necessria de gua, que deve possuir maior capacidade de vazo do que a

    capacidade de produo da caldeira, para garantir a segurana de quem est ao seu

    redor (BAZZO, 1995).

    As flamotubulares so de operao mais simples por geralmente possurem

    poucos instrumentos para o auxlio do operador, o que faz com que normalmente

    sua operao seja negligenciada, liderando as estatsticas de acidentes, como

    exploses ocorridas pelo baixo nvel da gua que faz o resfriamento, resultando em

    um superaquecimento (BRAMBILLA apud WINCK, 2007).

    2.4. PRINCPIOS BSICOS DE CALDEIRAS ELTRICAS

    Conforme Bazzo (1995), caldeiras do tipo eltricas tm como caracterstica, a

    converso de energia eltrica em energia trmica, atravs de corrente eltrica em

    uma resistncia ou pela prpria agua da caldeira.

    As caldeiras eltricas tm o princpio de funcionamento fundamentado na converso direta da energia eltrica em energia trmica, mediante a simples passagem de corrente atravs de resistncias eltricas ou atravs da prpria gua da caldeira (BAZZO, 1995, p. 90).

    De acordo com Campos, Lima e Tavares (2006), as caldeiras eltricas tm

    alto rendimento, o qual pode chegar a 98%, pela troca de calor ocorrer na massa

    liquida onde no h perda do calor gerado. Caldeiras eltricas constituem-se de um

    s tambor, com presses que podem chegar a 21kgf/cm (2059,40 KN/m) e produzir

    at 30 ton/h. Essas caldeiras tem a caracterstica de no possuir chamin e

    requererem um rigoroso tratamento de gua.

    Segundo Bazzo (1995), as caldeiras eltricas mais simples apresentam

    resistncias eltricas. Por sua vez, esse tipo de caldeira limita-se a 2,5 MW, e opera

    com voltagens entre 200 V a 500 V. Com relao taxa de evaporao,

    aproximadamente 1,3 kg/kWh podendo haver variao.

    Caldeiras eltricas, que requeiram uma produo maior, so projetadas e construdas com eletrodos. A nvel industrial so disponveis as caldeiras de eletrodos submersos e caldeiras a jatos de agua. Ambos os tipos, funcionam com trs eletrodos e contra- eletrodos controlados por mecanismos que modulam a carga da caldeira, de acordo com as necessidades da instalao (BAZZO, 1995, p. 91).

    Conforme Bazzo (1995), caldeiras de eletrodos submersos, apresentam trs

    eletrodos instalados, havendo um a cada 120 da caldeira, sendo estes refrigerados

  • 22

    pela agua que bombeada pela bomba de recirculao. Os eletrodos submersos da

    caldeira podem operar em voltagens entre 3,8 kV e 13,8 kV, dependendo de como

    foi instalado.

    De acordo com Campos, Lima e Tavares, (2006), os tipos mais comuns de

    caldeiras eltricas so:

    Caldeiras a resistncia, so geralmente usadas para baixas produes e

    basicamente definem-se como: caldeiras em que o calor gerado atravs

    da corrente eltrica que passa pela resistncia submersa em gua. Deve-

    se tem um bom controle da gua neste tipo de caldeira eltrica, pois caso

    contrrio poder haver queima da resistncia.

    Caldeiras de eletrodo submerso, definem-se basicamente como:

    caldeiras onde o calor gerado pela passagem de corrente eltrica

    utilizando como condutor, a gua. Essas caldeiras so ditas como

    adequadas para presses de at 15 kgf/cm (1471 KN/m).

    Caldeiras de jato da gua, de alta tenso, so recomendadas para

    presses acima de 20 kgf/cm (1961,33 KN/m) e produes de at 30

    ton/h.

    Conforme Bazzo (1995), as caldeiras a jato de gua atendem a capacidades

    maiores e so projetadas para operar com voltagens de 3,8 a 25,0 kV.

    Segundo Bazzo (1995), caldeiras eltricas restringem-se regies onde h

    grande quantidade de energia eltrica e com baixos custos. A opo por caldeiras

    eltricas , na maioria dos casos, pelo local no ser apropriado ao uso de

    combustveis tais como carvo, lenha e outros combustveis industriais que geram

    poluio.

  • 23

    3 METODOLOGIA

    3.1. MTODOS E TCNICAS UTILIZADOS

    Este estudo trata-se de uma pesquisa exploratria, que segundo Gil (2002),

    proporciona maior familiaridade com o problema, com vista a torn-lo mais explcito

    ou a construir hipteses. O seu objetivo principal o aprimoramento de ideias ou a

    descoberta de intuies. Segundo Viana (2001, p.95), a metodologia pode ser

    entendida como cincia e a arte de como desencadear aes de forma a atingir os

    objetivos propostos para as aes que devem ser definidas com pertinncia,

    objetividade e fidedignidade. Assim, possibilita a considerao dos mais variados

    aspectos, assume a forma de pesquisa bibliogrfica e estudo de caso. Conforme

    Miguel (2007)

    A importncia metodolgica de um trabalho pode ser justificada pela necessidade de embasamento cientfico adequado, geralmente caracterizado pela busca da melhor abordagem de pesquisa a ser utilizada para enderear as questes da pesquisa, bem como seus respectivos mtodos e tcnicas para seu planejamento e conduo (MIGUEL, 2007, p.216).

    Quanto aos procedimentos tcnicos, trata-se de um estudo de caso que, de

    acordo com Gil (2002), pesquisa e investiga um fenmeno dentro do contexto local,

    real e quando os limites entre fenmeno e contexto no esto claramente definidos.

    3.2. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

    Para a execuo do reparo da caldeira, ser efetuado um estudo minucioso

    de todos os mecanismos presentes, pois no h nenhum dano visvel. Ser

    totalmente vistoriada e testada. Dever ser realizar a troca das peas nas quais

    apresentaram defeitos, levando em garantia que o restante estar em perfeito

    funcionamento sem ter o perigo de apresentar novo defeito e consequentemente

    queda na produo. Importante ressaltar que todos os dados coletados sero

    devidamente descritos e teorizados para melhor compreenso do leitor e tambm

    para que todos os defeitos que a caldeira apresentou sejam explicitamente

    relatados.

  • 24

    4 APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS

    4.1 CALDEIRA EM FUNCIONAMENTO NA INDSTRIA TXTIL

    Na Indstria onde este estudo foi realizado, encontra-se uma caldeira, esta,

    segundo os registros do Termo de Abertura da mesma sendo da marca TEC

    Industrial Ltda, Modelo VMB 150, Tipo Vertical Flamotubuluar, Categoria B, que

    segundo Ferreira (2012), equipamentos que produzem vapor dgua, podendo se

    utilizar como transportador de energia nas indstrias partindo da revoluo industrial,

    sendo utilizado da mesma maneira at os dias atuais. Ele gerado a partir da gua,

    permitindo o ajuste de temperatura por presso, que transportado por tubulao,

    tendo grande densidade energtica. O combustvel de alimentao da caldeira o

    Diesel. Conforme Martinelli (2014), caldeiras verticais, do tipo monobloco, so

    basicamente constitudas por corpo cilndrico, fechado nas extremidades por placas

    planas chamadas espelhos. Suas aplicaes so variadas justamente por ser

    facilmente transportada e ocupar pequeno espao, exigindo pequenas fundaes.

    Porm, apresenta baixa capacidade e baixo rendimento trmico.

    Desta forma, at o presente momento, constava nos registros relacionados ao

    funcionamento da caldeira. Realizou-se a primeira inspeo de segurana da

    caldeira executando-se todos os testes e ensaios necessrios que conforme

    Martinelli (2014), estes exames internos, externos e teste hidrosttico, realizados nas

    dependncias do fabricante da caldeira so importantes e necessrios, uma vez

    que, os elementos da caldeira podem passar por danos durante seu transporte,

    armazenamento e montagem no local. A inspeo de segurana s poder portanto

    ser realizada quando a caldeira j estiver instalada em seu local definitivo. Sendo

    assim, a caldeira segundo o relatrio, estava apta para operar, sem restries.

    4.1.1 ANLISES DO FUNCIONAMENTO DA CALDEIRA

    Descreve-se, neste momento do trabalho, as constataes, modificaes,

    inspees, trocas de peas e/ou partes da caldeira, isto tudo obtido por meio do

    acesso aos registros em ata sobre a caldeira. Sobre estes registros, Martinelli (2014,

    p.49) aponta que:

  • 25

    O Registro de Segurana deve ser constitudo de livro prprio, com pginas numeradas, ou outro sistema equivalente onde sero registradas: a) todas as ocorrncias importantes capazes de influir nas condies segurana da caldeira; b) as ocorrncias de inspees de segurana peridicas e extraordinrias, devendo constar o nome legvel e assinatura de Profissional Habilitado, e de operador de caldeira presente na ocasio da inspeo.

    Conforme a Norma Regulamentadora NR 13, toda caldeira deve possuir, no

    estabelecimento onde estiver instalada, a seguinte documentao, devidamente

    atualizada:

    a) "Pronturio da Caldeira", contendo as seguintes informaes: - cdigo de

    projeto e ano de edio; - especificao dos materiais; - procedimentos

    utilizados na fabricao, montagem, inspeo final e determinao da

    PMTA (Presso mxima de trabalho admissvel); - conjunto de desenhos e

    demais dados necessrios para o monitoramento da vida til da caldeira; -

    caractersticas funcionais; - dados dos dispositivos de segurana; - ano de

    fabricao; - categoria da caldeira;

    b) "Registro de Segurana", deve ser constitudo de livro prprio, com pginas

    numeradas, ou outro sistema equivalente onde sero registradas: todas

    as ocorrncias importantes capazes de influir nas condies de segurana

    da caldeira e as ocorrncias de inspees de segurana peridicas e

    extraordinrias, devendo constar o nome legvel e assinatura de um

    profissional habilitado e de operador de caldeira presente na ocasio da

    inspeo.

    c) "Projeto de Instalao", deve conter pelo menos a planta baixa do

    estabelecimento, com o posicionamento e a categoria de cada vaso e das

    instalaes de segurana;

    d) "Projetos de Alterao ou Reparo";

    e) "Relatrios de Inspeo", inspecionada a caldeira, deve ser emitido o

    relatrio, que passa a fazer parte da sua documentao.

    Encontrando-se em dia todos os registros bem como o profissional habilitado,

    consta-se, nos registros, que foi-se substituda a bomba de gua da caldeira por

    motivos de que a mesma no suportou mais o trabalho em presses elevadas,

    ocorrendo falha no fornecimento de vapor. Assim, instalou-se uma bomba usada,

    proveniente de uma caldeira desativada do mesmo modelo.

  • 26

    O problema, segundo os registros, ocorreu provavelmente por conta de falha

    na vlvula de reteno, que originara um refluxo. Esta apresentava um elemento de

    borracha, que aquecia e aderia no corpo superior da vlvula, permitindo que o

    refluxo ocorresse. Substituiu-se ento por um modelo da mesma bitola, com

    elemento em bronze. Ressaltando-se que, as caldeiras flamotubulares permitem

    maior aproveitamento de calor, pois utiliza-se a energia que de outro modo se

    perderia pelas paredes da fornalha, alm de permitir maior vida ao revestimento

    refratrio interior (FERREIRA, 2012).

    Em relao aos pontos de segurana na operao de caldeiras, a Norma

    Regulamentadora NR 13, aponta que:

    Toda caldeira deve possuir "Manual de Operao" atualizado, em lngua

    portuguesa, em local de fcil acesso aos operadores, contendo no mnimo:

    a) procedimentos de partidas e paradas;

    b) procedimentos e parmetros operacionais de rotina;

    c) procedimentos para situaes de emergncia;

    d) procedimentos gerais de segurana, sade e de preservao do meio

    ambiente.

    Os instrumentos e controles de caldeiras devem ser mantidos calibrados e em

    boas condies operacionais, constituindo condio de risco grave e iminente o

    emprego de artifcios que neutralizem sistemas de controle e segurana da caldeira.

    A qualidade da gua deve ser controlada e tratamentos devem ser implementados,

    quando necessrios para compatibilizar suas propriedades fsico-qumicas com os

    parmetros de operao da caldeira. Toda caldeira a vapor deve estar

    obrigatoriamente sob operao e controle de operador de caldeira, sendo que o no

    atendimento a esta exigncia caracteriza condio de risco grave e iminente.

    A caldeira foi desativada pelo fato de ocorrer a mudana de local de

    atividades da empresa proprietria da mesma. Afirma-se nos registros que, quando

    ocorresse a reativao da caldeira, seria submetida uma nova inspeo de

    segurana. Desta forma foi aberta uma nova ata de registros de segurana para a

    caldeira, contendo novamente informaes que visam esclarecer que toda e

    qualquer ocorrncia seria registrada por meio de descrio, desenhos, fotografias,

    folha de clculo, registros de instrumentos, radiografias ou outros. Neste mesmo

    registro, informa-se que a caldeira foi transferida de local, desativada, mas que foi

    instalada novamente e fizeram-se revises, realizadas em virtude da ineficcia da

  • 27

    caldeira. Ao mesmo tempo em que a bomba da mesma foi trocada, as seguintes

    manutenes foram feitas:

    Abertura da tampa superior de exausto dos gases para limpeza da

    tubulao, com desmontagem das palhetas e remoo das fuligens;

    Substituio dos eletrodos do queimador;

    Troca do filtro de combustvel;

    Troca das mangueiras de combustvel;

    Troca das juntas de vedao;

    Avaliao das soldas e repinturas com tinta anticorrosiva resistente alta

    temperatura;

    Troca de registros da purga e controle de nvel;

    Testes de desligamento de pressostatos;

    Limpeza qumica com Hidrxido de Sdio (NaOH).

    Assim, conforme o Teste de Presso Hidrosttica: Presso de abertura da

    vlvula de segurana = 9,00kgf/cm (882,59 KN/m). E, a Regulagem do

    Pressostato: Presso de Desligamento = 4,50kgf/cm (441,29 KN/m) e Diferencial =

    1,50kgf/cm (147,10 KN/m). Tambm foi instalado um dosador automtico para

    tratamento de gua da caldeira, a bomba dosadora instalada foi a Etatron, modelo

    PKX-MA/AL. As frequncias dos pulsos da bomba foram ajustadas conforme a

    necessidade da adio de produtos qumicos indicados pela empresa responsvel

    pela anlise. Para isso, o produto qumico indicado pela Hidroqumica Tratamento de

    guas Industriais o WH-81. Orientou-se, desta forma, o operador da caldeira para

    que realizasse trs purgas de fundo e uma purga de nvel diria para descarte dos

    sais precipitados pela ao do produto qumico.

    Aps este processo, foi realizada uma manuteno preventiva, com limpeza

    da cmara principal e remoo de incrustaes e material precipitado. Verificou-se a

    corroso dos parafusos da porta de inspeo que foram substitudos para

    eliminao de vazamentos. A limpeza do queimador foi realizada e coletou-se cerca

    de 300g de fuligem. Tambm regulou-se a presso de trabalho para 8,00 kgf/cm

    (784,53 KN/m) e diferencial de 3,00kgf/cm (294,20 KN/m).

  • 28

    4.1.2 RESOLUES DOS DEFEITOS DA CALDEIRA

    A partir deste momento far-se- um estudo terico e prtico, correlacionando

    todos os problemas da caldeira, buscando englobar todos os pontos citados no item

    anterior e a importncia deles, bem como a resoluo dos mesmos, pretendendo

    cumprir o objetivo deste trabalho que analisar e indicar as solues para a

    ineficcia de uma caldeira flamotubular de uma indstria txtil. Em relao s

    atividades com caldeiras, atualmente utilizam-se como parmetros de segurana a

    Norma Regulamentadora 13, que segue em vigncia desde o ano de 1978:

    Relaciona-se a um carter preventivo de danos ao ser humano e s instalaes, requerendo inspees, instalaes de dispositivos de segurana, identificaes, registr5os e documentos, treinamentos e qualificaes, manutenes e profissionais habilitados, entre outros, e com o objetivo principal de condicionar inspees de segurana e operao de vasos de presso e caldeiras (ALBERICH, 2013, p.14).

    Segundo Telles (1990), a falha e/ou paralisao de qualquer equipamento

    dentro de uma empresa resulta em grandes prejuzos, como perda de produo,

    lucros cessantes, entre outros. Sendo assim, percebe-se neste momento a

    necessidade da segurana, bem como a boa funcionalidade e desempenho dos

    equipamentos utilizados. Ressaltando-se que a norma regulamentadora n 13

    estabelece os requisitos mnimos para gesto da integridade estrutural de caldeiras

    a vapor, vasos de presso e suas tubulaes de interligao nos aspectos

    relacionados instalao, inspeo, operao e manuteno, visando segurana

    e sade dos trabalhadores. A NR-13 uma norma de carter compulsrio, tem

    fora de lei e visa a proteo do trabalhador. Sua utilizao obrigatria para toda

    entidade e/ou instalao existente em territrio brasileiro. Ela estabelece

    responsabilidades e parmetros relativos instalao, segurana de operao,

    segurana na manuteno e inspeo de segurana de caldeiras e vasos de

    presso. Pesquisas demonstram que a maior frequncia de acidentes por falha ou

    falta de vlvulas de segurana tem ocorrido em tubulaes pressurizadas. Os vasos

    de presso aparecem em segundo lugar e finalmente as caldeiras em terceiro (SIT,

    2006).

    A caldeira comeou a apresentar ineficcia, desta forma foi trocada a bomba

    da mesma, colocando-se esta que segue na Figura 3, sendo a bomba ilustrada na

    imagem A e as especificaes nas imagens B e C.

  • 29

    Figura 3: Bomba e especificaes

    Junto com o problema da bomba foi constatado uma falha na placa de

    acionamento da injeo. Alm disso, a norma regulamentadora n 13 estabelece que

    os equipamentos referenciados nesta pesquisa devem ser submetidos s inspees

    previstas em cdigos e normas nacionais ou internacionais a eles relacionados.

    Segue a Figura 4, sendo consequentemente substituda por uma nova apresentada

    na Figura 5.

    Figura 4: Placa com defeito

  • 30

    Figura 5: Placa nova

    Conforme Campos (2006), as falhas que ocorrem nas caldeiras podem estar

    ligadas ao superaquecimento, fadiga trmica (corroso/trincas) e ocultamento (falta

    da concentrao de sais minerais na gua), importante ressaltar que no deve-se

    generalizar, porm as falhas na maioria dos casos e acidentes dependem da

    qualificao do operador. Para o bom funcionamento do equipamento preciso que

    se desempenhem as seguintes aes bsicas:

    Descargas de fundo e ateno ao tratamento da gua: Evitando as incrustaes e consequentemente a baixa condutividade para a troca de calor;

    Remoo/limpeza da fuligem dos tubos: Garante melhor eficincia j que os tubos no estaro incrustrados;

    Tiragem: A movimentao dos gases da entrada influencia na queima e na troca de calor;

    Utilizao do condensado: Aumento da eficincia da queima. (CAMPOS, 2006, p.23)

    Segundo a Norma Regulamentadora 13, constitui risco grave e iminente a

    falta de qualquer um dos seguintes itens: vlvula de segurana com presso de

    abertura ajustada na PMTA (Presso mxima de trabalho admissvel); instrumento

    que indique a presso do vapor acumulado; injetor ou outro meio de alimentao de

    gua, independentemente do sistema principal, em caldeiras e combustvel slido;

    sistema de drenagem rpida de gua, com aes automticas aps acionamento

    pelo operador; sistema de indicao para controle do nvel de gua ou outro sistema

    que evite o superaquecimento por alimentao deficiente.

    Aps o ajuste citado anteriormente, foram feitas revises no queimador,

    Figura 6 e substitudo os eletrodos do queimador apresentados na Figura 7.

  • 31

    Figura 6: Queimador em estado regular

    Figura 7: Eletrodos do queimador

    Tambm foi realizada a abertura da tampa superior de exausto dos gases

    para limpeza da tubulao (Figura 8), com desmontagem das palhetas e remoo

    das fuligens evidenciada na Figura 9, ressaltando-se que, as caldeiras verticais,

    segundo Martinelli (1998) apresentam uma vantagem de seu interior ser acessvel

    para a limpeza, conseguindo, desta forma, fornecer um rendimento maior no tipo de

    fornalha interna. Reforando que estes geradores so caracterizados pela

    passagem dos gases de combusto no interior dos tubos, carregando uma grande

    quantidade de gua no interior de um invlucro ou casco, dentro do qual se

    encontram tambm as fornalhas, cmaras de combusto e tubos vaporizadores

    (DREA & MENDOZA, 2008).

  • 32

    Segundo a Norma Regulamentadora NR 13, sobre a manuteno das

    caldeiras, todos os reparos ou alteraes em caldeiras devem respeitar o respectivo

    cdigo do projeto de construo e as prescries do fabricante no que se refere a:

    a) materiais;

    b) procedimentos de execuo;

    c) procedimentos de controle de qualidade;

    d) qualificao e certificao de pessoal.

    Figura 8: Tubos de exausto

    Conforme a Norma Regulamentadora (2006), deve ser considerada como

    reparo qualquer interveno que vise corrigir no-conformidades com relao ao

    projeto original. Por exemplo, reparos com solda para recompor reas danificadas,

    remoo de defeitos em juntas soldadas ou no metal-base, substituio de internos

    ou conexes corrodas, etc. Sobre inspees de segurana e todo o processo

    descrito neste trabalho, Campos (2011, p. 14), afirma que:

    As caldeiras e demais equipamentos que operam sob presses precisam ter dispositivos de segurana e devem ser submetidas regularmente a inspees de segurana. Alm disso, dever do empregador zelar pela incolumidade fsica do empregado, o que implica adotar medidas preventivas, entre elas o oferecimento de cursos e treinamentos para os funcionrios. A caldeira no um simples equipamento que a qualquer detalhe signifique apenas uma parada para manuteno.

  • 33

    Figura 9: Palhetas internas dos tubos

    Seguinte a desmontagem das palhetas para remoo de fuligens e para

    limpeza, de extrema importncia a qualidade da gua a qual se torna um fator

    determinante da vida da caldeira.

    Para Martinelli (1998), deve ser controlada a qualidade da gua e tratamentos

    necessitam ser implementados para haver a compatibilizao de suas propriedades

    fsico-qumicas com os parmetros de operao da caldeira. Segundo a Norma

    Regulamentadora (2006), quando anlises fsico-qumicas e resultados das

    inspees apontarem problemas de depsitos excessivos, deterioraes no lado da

    gua, corroso e outras, dever ser dada ateno especial a sua qualidade.

    Buscando assim verificar se suas caractersticas se estabelecem de acordo com as

    requeridas pela caldeira. Geralmente, quanto maior a presso de operao, mais

    apurados devero ser os requisitos de tratamento de gua.

    Como podemos ver na Figura 10 foi instalado um dosador automtico para o

    tratamento da gua da Caldeira, citado no item anterior.

  • 34

    Figura 10: Tratamento de gua

    A quantidade de combustvel no queimado e o ar em excesso so usados

    para definir a eficincia de combusto de um queimador. A maior parcela das perdas

    apresentadas por uma caldeira se d pelos gases da combusto que so lanados

    pela chamin. Se um queimador no consegue obter uma queima limpa com baixo

    excesso de ar, ento regulado para trabalhar com excesso de ar, sendo que este

    excesso de ar s abaixa a temperatura da chama e reduz a capacidade de gerao

    da caldeira, rebaixando tambm drasticamente a eficincia.

    Segue-se demonstrao do queimador na Figura 11, imagem A e B em pleno

    funcionamento, aps todos os ajustes realizados:

    Figura 11: Queimador aps ajustes

  • 35

    Aps esta pesquisa, bem como a reviso terico-prtica dos defeitos

    apresentados pela caldeira e resoluo dos mesmos, apresentam-se imagens da

    caldeira em perfeito funcionamento (Figura 13), no ltimo ms deste estudo,

    enfatizando que segundo a Norma Regulamentadora, SIT (2006), necessrio que

    exista pelo menos um instrumento indicador da presso do vapor acumulado como

    pode-se observar na Figura 14, isto pressupe que esteja corretamente

    especificado, instalado e mantido. Sendo o mostrador do indicador de presso

    analgico ou digital, podendo ser instalado na caldeira ou na sala de controle. Sendo

    assim, conforme a Norma Regulamentadora NR 13, concomitante ao

    desenvolvimento desta pesquisa, a inspeo de segurana extraordinria tende a

    ser feita nas seguintes oportunidades:

    a) sempre que a caldeira for danificada por acidente ou outra ocorrncia

    capaz de comprometer sua segurana;

    b) quando a caldeira for submetida alterao ou reparo importante capaz de

    alterar suas condies de segurana;

    c) antes de a caldeira ser recolocada em funcionamento, quando permanecer

    inativa por mais de 6 (seis) meses;

    d) quando houver mudana de local de instalao da caldeira.

    Figura 12: Placa de identificao

    Como mostra a Figura 12, todo vaso de presso deve ter afixado em seu

    corpo em local de fcil acesso e bem visvel, placa de identificao indelvel com, no

    mnimo, as seguintes informaes (Norma Regulamentadora NR 13):

  • 36

    a) fabricante;

    b) nmero de identificao;

    c) ano de fabricao;

    d) presso mxima de trabalho admissvel;

    e) presso de teste hidrosttico;

    f) cdigo de projeto e ano de edio.

    Figura 13: Caldeira em funcionamento

  • 37

    Ao iniciar o seu processo a bomba d'gua da caldeira acionada at atingir a

    quantidade de gua adequada, sabendo que a combusto s ocorre quando se tem

    trs fatores: o combustvel, o comburente (oxignio) e a ignio. O ventilador de ar

    acionado por 10 segundos at o injetor de combustvel ser ligado junto com os

    eletrodos fazendo a fasca para que ocorra a reao da combusto. Como pode se

    observar, o fogo no visor do queimador na Figura 11 imagem B. Quando a caldeira

    inicia o seu processo do zero ela leva cerca de 55 minutos para chegar a presso

    mxima de trabalho que est regulada em 8 kgf/cm (784,53 KN/m). O diferencial da

    caldeira gira em torno de 3 kgf/cm (294,20 KN/m), ento quando a mesma se

    aproximar de 5 kgf/cm (490,33 KN/m), (Figura 14, imagem A e B) ela reinicia o seu

    processo, levando cerca de 20 minutos para estabelecer a presso mxima. Purgas

    so feitas diariamente, 6 de fundo e 3 de nvel para garantir a mnima concentrao

    de slidos dissolvidos na gua. Em sua operao mxima, operando cerca de 8

    horas dirias a caldeira gasta aproximadamente 60 litros de combustvel.

    Figura 14: Presso de trabalho

    Atravs de um termmetro a laser digital e um marcador mecnico de

    combustvel pode-se coletar dados importantes para o conhecimento do bom

    funcionamento da caleira. Na Tabela 1 podemos observar os parmetros da

    caldeira, que foram coletados em intervalos de 10 minutos, observando o marcador

    de consumo de combustvel, direcionando o laser a caldeira e tambm aos gases da

  • 38

    chamin, enquanto a mesma operava do incio ao fim do seu processo. No momento

    das medies a caldeira estava regulada com presso mxima de trabalho em 5

    Kgf/cm (490,33 KN/m).

    Tabela 1 - Parmetros da Caldeira

    Temp.

    AR (C)

    Temp.

    GUA (C)

    Presso

    (Kgf/cm)

    Tempo

    (MIN.)

    Consumo

    Comb. (L)

    Temp. gases na

    chamin (C)

    Temp. da

    Chamin (C)

    Temp. da

    Caldeira (C)

    25 24 0 0 0 0 25 25

    25 24 0 10 1,3 75,6 27 27

    25 24 0 20 2,5 92,1 113,9 31,5

    25 24 2,5 30 3,8 126,5 129,5 51,2

    25 24 5 40 5,1 138,9 144 123,3

  • 39

    5 CONSIDERAES FINAIS

    Conforme os objetivos deste trabalho, compreender e analisar o

    funcionamento, bem como, a resoluo de defeitos de uma caldeira flamotubular

    possibilitou observar e aprender o dia-a-dia de um processo de engenharia e

    entender modelos tericos que foram aprendidos na Faculdade, utilizando-os desta

    forma para modelar e solucionar problemas. Pde-se compreender, desta forma,

    que a vida til de uma caldeira ir depender fundamentalmente do mtodo de

    trabalho realizado, do sistema de vaporizao, da qualidade da gua de

    alimentao, frequncia das limpezas externas e internas, entre outros.

    Outro fator importante ressaltado a fundamental presena das

    documentaes, normas e padres para a boa execuo de um projeto. Quando

    possumos uma documentao adequada o projeto e o desenvolvimento do mesmo

    avanam com maior facilidade.

    No obstante documentao, se insere neste momento a importncia

    insignificante da Norma Regulamentadora, que d aos operadores de mquinas e a

    engenheiros mecnicos, rumo e segmento para que as caldeiras possam ser

    devidamente e corretamente operadas, bem como a resoluo de defeitos e

    possveis perdas de produo da empresa na qual a caldeira est instalada.

    Realizar este trabalho proporcionou momentos de estudos ampliados e

    esclarecedores em relao ao tema pesquisado, enfatizando como o trabalho e a

    renda das empresas depende muito de seus equipamentos, cabendo aos

    profissionais, desempenhar corretamente a sua funo para que a empresa no

    sofra perdas considerveis e no seja prejudicada. A presente pesquisa pode servir

    tambm enquanto modelo para novos estudos das condies de outras caldeiras

    presentes em indstrias, no tocante regularidade destes importantes

    equipamentos com normas vigentes, contribuindo para uma diminuio dos

    acidentes e/ou demais prejuzos financeiros e legais. Iniciando pela preveno de

    paralisaes e pela economia de recursos, ao mesmo tempo em que pode reduzir os

    custos sociais.

  • 40

    6 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS

    Apresenta-se a seguir as sugestes para trabalhos futuros:

    Realizar melhorias relacionadas ao aproveitamento do calor gerado pela

    caldeira, pr-aquecendo a gua de alimentao da caldeira.

    Utilizando clculos estequiomtricos descobrir a quantidade de substncias

    envolvidas na reao de combusto. Com os resultados obtidos pelo balano

    estequiomtrico calcular as perdas de energia da caldeira.

  • 41

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

    ALTAFINI, Carlos Roberto. Aspectos gerais relacionados s caldeiras. Disponvel em: Acesso em: 16 Mai. 2016. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. Caldeiras estacionrias a vapor - Inspeo de segurana - Parte 2: Caldeiras aquotubulares. Rio de Janeiro. 1999. BAZZO, Edson. Gerao de Vapor. Florianpolis. 2 Edio - Editora da UFSC. 1995. BRAMBILLA, P. A. Inspeo de Caldeiras. Instituto Santista de Qualidade Industrial. So Jos do Campos, So Paulo, Brasil. 2007. CAMPOS, Armando; LIMA, Valter; TAVARES, Jos da Cunha. Preveno e Controle de Riscos em Mquinas, Equipamentos e Instalaes. So Paulo SP. 4 Edio - Editora SENAC. 2006. CAMPOS, Mrcia A de. Estudo das instalaes e operao de caldeira e vasos de presso de uma instituio hospitalar, sob anlise da NR 13. Monografia (Especializao em Engenharia de Segurana do Trabalho). Curso de Ps-Graduao Especializao em Engenharia de Segurana do Trabalho Universidade do Extremo Sul Catarinense, Cricima, 2011. Disponvel em Acesso em: 20 jun. 2016. FERREIRA, Thales Eduardo Moura. Dimensionamento Das Capacidades Da Caldeira A Vapor E Torre De Resfriamento Para O Sistema De Utilidades De Uma Planta Qumica. Universidade de So Paulo Escola de Engenharia de Lorena, 2012. GIL, Antonio Carlos. Como elaborar projetos de pesquisa. 4 ed. So Paulo: Editora Atlas S.A., 2002. cap. 4, p.41-56. LAGEMANN, V.; SALLES, M. Inspeo de caldeiras. Instituto Brasileiro de Petrleo e Gs, So Paulo, Brasil. 2006. LEITE, Nilson Ribero; MILITO, Renato de Abreu. Tipos e Aplicaes de Caldeiras. PROMINP, 2008. MARTINELLI Jr., L. C. Geradores de Vapor Recepo, Operao e Medidas de Segurana. Cadernos UNIJU, Srie Tecnologia Mecnica, n. 8, Editora Uniju, Iju, 1998. Disponvel em: . Acesso em: 30 mai. 2016. MIGUEL, Paulo Augusto C. Estudo de caso na engenharia de produo: estruturao e recomendaes para sua conduo. Revista Produo, v.17, n 1. 2007. REIS, Carlos V. Equipamentos Estticos. Apostila PETROBRAS. Editora UnicenP. Curitiba, 2002. Disponvel em: . Acesso em: 30 mai. 2016. SASS, F.; BOUCH, Ch.; LEITNER, A. DUBBEL Manual do Engenheiro Mecnico. Da 13 edio alem, revisada e ampliada. So Paulo SP. 4 volume. Editora HEMUS, 1979. TELLES, Pedro C. Silva. Vasos de Presso. Rio de Janeiro. 2 Edio atualizada [reimpresso] Editora LTC, 2010. WINCK JUNIOR, Joo C., Avaliao Dos Danos Por Fluncia No Superaquecedor da Caldeira De CO Da Ferap S/A Segundo API STD 530. Porto Alegre: UFRGS, 2009. Dissertao (Mestrado em Engenharia), programa de ps-graduao, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2009. Disponvel em: . Acesso em: 6 jun. 2016.