SISTEMAS TERMICOS E ENERGETICOS - Atividade Pratica

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SISTEMAS TÉRMICOS E ENERGÉTICOS - ATIVIDADE PRÁTICA
Nome: ADERSON DA COSTA TAVARES
RU: 2815071
Instruções:
1. Identifique no seu ambiente profissional, ou doméstico, um equipamento que tenha seu funcionamento
baseado nas explicações de uma das aulas da disciplina:
 Psicrometria: umidificador, desumidificador, torre de resfriamento, etc.
 Refrigeração: refrigerador comercial, refrigerador industrial, ar condicionado, etc.
 Combustíveis, Combustão, Geradores de Vapor: forno doméstico, forno industrial, caldeira, etc.
 Ciclos de Geração de Potência: turbina a vapor, turbina a gás.
 Motores de Combustão Interna: motor veicular, motor comercial, motor industrial.
ps.: equipamentos elétricos (motores, fornos, etc) não serão aceitos, pois não fazem parte do conteúdo. 
2. Responda as questões deste documento em relação ao equipamento escolhido.
3. Para a entrega, este arquivo deve conter seu nome, seu RU e as respostas indicadas pelo número das
questões. Ele deve ser enviado preferencialmente em PDF.
4. Caso você tenha alguma dúvida em como responder as questões, entre em contato pelo Canal de Tutoria.
5. Cópias entre trabalhos anularão as notas dos mesmos, ou seja, os alunos receberão nota zero.
6. Cuide com o prazo de entrega, pois não haverá prorrogação.
1- Sobre qual equipamento você irá realizar a atividade prática?
Caldeira Ambitubular Geradora de Vapor FAM 28 com corpo superior flamotubular e fornalha lateral aquatubular,
para queima de cavaco.
2- Este equipamento é doméstico, comercial ou industrial?
Equipamento Industrial de grande Porte e de alta performance para queima de cavaco e outros combustíveis 
sólidos.
3- Insira fotos e/ou desenhos que representem o equipamento estudado e seus componentes.
4- Apresente os dados técnicos deste equipamento e as variáveis de controle importantes. Se necessário, procure
mais informações na internet em sites de fabricantes.
O equipamento se trata de uma caldeira Geradora de Vapor Ambitubular da marca ALFA LAVAL AALBORG e 
modelo FAM-28, fabricada no ano de 2019 com capacidade instalada de produção de 28.000 Kg.v/h
Conforme Norma Regulamentadora de número 13 ela é o tipo de caldeira que se encaixa na Categoria B, possui 
Pressão máxima de Trabalho Admissivel (P.M.T.A) de 225 Bar e Pressão de Teste de 338psig.
Algumas variáveis de controle importante são:
 verificar se o nível de água está no nível correto (deve, no mínimo estar na metade do visor, localizado na
parte superior da caldeira).
 Alinhar as válvulas manuais que conectam o tanque de condensado à caldeira, passando pelas bombas.
 Fazer conferência da quantidade de cavaco disponível no barracão.
 Verificar se o compressor estar ligado e a pressão da linha de ar comprimido está de 4 a 6 bar.
 Verificar se há energia elétrica na área da Caldeira.
 A área da caldeira deve estar limpa e organizada.
 O nível do tanque de água e condensado deve estar no mínimo em 70%. As válvulas de saída do vapor até 
que se atinja a pressão de trabalho devem estar abertas;
 As válvulas de descarga de fundo (a pneumática e a manual) devem estar abertas;
 Fazer a Purga da linha de ar comprimido, ou ar de instrumento.
 Verificação geral das válvulas e instrumentos da caldeira.
 Verificação das condições de operação da bomba d’água de alimentação
 Drenar os indicadores e controladores de nível (garrafa e visor) e teste do sistema de
segurança, monitorando o LIT (alarme e trip);
 Ajuste do nível de água da caldeira na posição operacional 50%;
 Ajustes das condições operacionais dos ventiladores e do exaustor.
 Verificação do funcionamento do mecanismo de acionamento das grelhas basculantes;
 Verificação do funcionamento do mecanismo de alimentação de combustível;
 Verificar se o motovibrador do coletor de pó está em automático.
 Abrir as portas inferiores da fornalha para permitir entrada de ar no sistema
 Utilizar combustível líquido para auxiliar a combustão inicial, usar de 200 ml a 1 litro e
Acender a fornalha utilizando tocha ou estopa através da porta central da fornalha.
 Verificar através do visor se o fogo espalhou por completo no cavaco dentro da fornalha
Quando a pressão de vapor em PIT estiver em 5 bar, avisar aos operadores
de processo para abrirem os fins de linha e começar a abrir a válvula geral de vapor de forma
lenta e controlada.
 Após 20 minutos de aquecimento da linha de vapor, mudar o setpoint de pressão de
vapor PIC para 10 bar.
 A pressão das bombas de alimentação de água na caldeira devem ser sempre 1 bar a mais do que a 
pressão registrada em PIC
5- Descreva detalhadamente a função deste equipamento no local que ele está instalado. Descreva outros
equipamentos interligados e que fazem parte da unidade operacional.
A função da caldeira ambitubular estudada é produzir vapor d’água para abastecimento do processo de pré-
tratamento de óleo vegetal/gordura animal; processo de transesterificação (biodiesel e glicerina); expedição e 
recebimento de produtos e parques de tanques.
Como descrição de equipamentos que estão interligados no processo, podemos citar os tanques de 
armazenagem, evaporadores, torre de resfriamento, chillers, trocadores de calor, tubulações, compressores, 
vasos de pressão, bombas de vácuo e centrífugas.
6- Descreva o funcionamento do equipamento em função dos componentes que o constituem. Aborde os
conceitos estudados nas aulas teóricas, mas sem copiar o material. Explique seu funcionamento interno.
O funcionamento Da caldeira Fam 28 PMTA 225 Psig em função dos seus componentes constituintes dar-se-ão da
seguinte forma:
 Sistema de controle de Nível
O sistema de Controle de Nível do gerador de vapor é do tipo continuo a um elemento, composto por duas
malhas.
O sistema de controle funcionará devidamente quando a malha de pressão na entrada de água da caldeira estiver
controlada, atuando sobre o inversor de frequência através do algorítimo PID, baseado no sinal enviado pelo
transmissor de ´pressão.
A segurança é feita através de dois eletrodos, um na coluna de nível e um no corpo da caldeira, além de uma
chave virtual pelo transmissor de nível. Na ocorrência de nível baixo, a caldeira é abafada seguida de uma
indicação no supervisório e acionado o alarme sonoro.
A segurança de nível alto de água evita problemas de arraste e é feita através de uma chave de nível virtual pelo
sinal do transmissor de nível. Quando o nível atinge o Setpoint de nível alto, o PLC desligará o inversor de
frequência da bomba de água, além de acionar o alarme e sinalizar nível alto de água no supervisório.
 Sistema de controle de carga e controle de pressão na fornalha
O controle de cargas é composto por um transmissor de pressão de vapor, o PLC principal, um inversor de
frequência no motor do exaustor e três inversores de frequência para as roscas dosadoras de cavaco.
O controle de pressão da fornalha é composto de um transmissor de pressão diferencial, o PLC principal e um
inversor de frequência no ventilador de ar da grelha.
O sistema de controle de oxigênio nos gases de combustão permite eliminar variações na combustão proveniente
de diversas fontes, como oscilação nas características do combustível. É feito através do PLC atuando na
velocidade do motor do ventilador da grelha, com ação limitada a 5% da variável manipulada.
 Sistema de alimentação de Cavaco
 É responsável pela armazenagem e dosagem do combustível dentro da caldeira. No corpo do conjunto
alimentador está instalado um sensor de nível alto que é responsável por desligar a correia transportadora que
alimenta o silo e um sensor de nível de emergência, responsável por desligar as roscas em caso de falta de
combustível.
Dentro do silo pulmão estão instaladas três roscas extratoras (esquerda, central e direita) que são responsáveis
por dosar o combustível para dentro da caldeira.
No corpo do conjuntoalimentador está instalado um mexedor de cavaco, responsável por evitar a formação de
ocos dentro do silo.
 Sistema de segurança e intertravamentos
A partida da caldeira deve ser iniciada com uma pequena fogueira dentro da caldeira , de modo a se obter a
chama inicial , é definido o ter de cavaco a ser queimado e em seguida deve-se ligar o exaustor em velocidade
mínima e o ventilador , para que o controle da pressão na fornalha comece a atuar. Em seguida a alimentação de
cavado deve ser iniciada , ligando o ventilador do espargidor , espargidor e roscas dosadoras em mínimo. Apos
aumento da chama e pressão de vapor atingir 3,5 bar , pode liberar a malha de controle de pressão para
automático.
O Damper de ar do ventilador é atuado logo após o acionamento do ventilador e fechado quando ordenado
parada do mesmo de modo a evitar que o ventilador gire em sentido reverso devido a pressão negativa da
fornalha.
 Sistema de descarga de fundo automáticas
A descarga de fundo tem como função retirar os sólidos depositados no fundo do gerador de vapor. Trata-se de
um temporizador cíclico que aciona as válvulas de descarga uma a uma por um período de tempo denominado de
tempo de abertura (fixo em 5 segundos) com um intervalo denominado intervalo entre descargas.
 Sistema de controle de sólidos dissolvidos
Permite manter os níveis de sílica, alcalinidade, sólidos em suspensão (não-dissolvidos) e sólidos dissolvidos em
valores adequados. Tal controle é realizado através da medição da condutividade da água do gerador de vapor,
por um controle PID no PLC, atuando sobre uma válvula de controle com posicionador Eletro-Pneumatico.
 Sistema de limpeza dos gases de combustão – coletor de pó e motovibrador
Com as exigências cada vez mais rigorosas, dos órgãos controladores do meio ambiente, torna-se obrigatório, em
muitos casos, o uso dos equipamentos antipoluição, para atender os padrões atuais de emissões, não somente de
material particulado, como a fuligem e as cinzas, mas também gases. O sistema de limpeza de gases é composto
por um coletor de pó tipo multiclone e a extração da fuligem e cinzas são feitas por uma válvula rotativa acionada
junto com o exaustor
O sistema de vibração consiste em um motovibrador instalado em uma das paredes do coletor de pó, acionada
ciclicamente por um temporizador.
 Sistema de limpeza de grelha basculante
A grelha basculante é subdividida em 3 partes, para que a limpeza seja feita com mínimo impacto na produção da
caldeira, por isso é recomendado o basculhamento de uma seção por vez, com a caldeira em carga baixa. Ao
acionar o basculhamento da grelha o sistema desligará a rosca dosadora correspondente e aguardará um
tempo(pré-definido) para que haja queima total do cavaco remanescente, para então basculhar a grelha. Ao
finalizar o basculhamento, um alarme soará caso a grelha não esteja totalmente fechada, indicando algum
travamento no sistema.
 Sistema soprador de fuligens
Permite limpeza dos tubos de gases da caldeira por jatos de ar comprimido, com a caldeira em funcionamento,
evitando paradas e perdas de produção. O sistema é dotado de um controlador instalado em painel local, que
aciona as válvulas de ar comprimido em regime cíclico quando o exaustor da caldeira está ligado.
 Sinalização de status, alarmes e registros
Todos os alarmes gerados na operação do gerador de vapor estão armazenados na tela de histórico de alarmes do
supervisório, bem como as respectivas datas e horários de ocorrências.
 Tanque de água e condensado
 É o tanque no qual se dar a mistura entre o condensado retornado do processo e a água tratada para reposição, e
também o condicionamento para a alimentação da caldeira.
O controle de nível do tanque é tipo On/Off e é feito através de um transmissor, o PLC da caldeira e uma válvula
On/Off . Caso o nível esteja baixo, a bomba de água da caldeira será desligada e soado um alarme sonoro e visual
no supervisório.
7- Considerando que não há possibilidade de troca do equipamento, descreva três ações possíveis de otimização
do seu desempenho.
 Alteração de seletora da descarga de fundo de intervalo de tempo para quantidade de vapor produzido, 
consequentemente as descargas de fundo serão acionadas a cada período de acordo com o vapor 
produzido nele. Dessa forma, o desperdício de energia com as descargas é minimizado.
 Manutenção preventiva, preditiva em dias
 Controle do excesso da emissão de ar na caldeira
 Controle do excesso de emissão de CO na caldeira
 Treinamento periódico dos operadores
 Isolamento, com o uso de materiais mais nobres, caso do aço inoxidável, pois se a temperatura estiver 
muito baixa, a performance pode até ser boa, porém a longo prazo, a vida útil da caldeira pode ser 
comprometida, pois pode começar a ocorrer condensação dos gases.
 Por outro lado, se a temperatura dos gases estiver muito alta vale adotar recuperadores de calor, caso do 
economizador.
 Prezar pela qualidade da água e o tratamento químico aplicado, porque águas de pior qualidade em 
caldeiras exigem maior percentual de descargas de fundo, ou seja, é preciso jogar mais água fora para 
suprir falhas ou problemas quanto ao tratamento da água.
 Priorizar a temperatura da água de alimentação mais alta, pois neste cenário, quanto maior o percentual 
de retorno de condensado, maior será a energia recuperada e melhor será a performance da caldeira.
Bibliografia: 
ALBORG FAM – ALFA LAVAL. Manual de operação caldeira, 2019. Rio de Janeiro.
OLFAR SA ALIMENTO E ENERGIA. Procedimento operacional para Caldeira,2022. Erechim-RS
COONTROL BLOG. Dicas para melhorar a performance da caldeira,2021.Rio do Sul-SC
	Priorizar a temperatura da água de alimentação mais alta, pois neste cenário, quanto maior o percentual de retorno de condensado, maior será a energia recuperada e melhor será a performance da caldeira.