SISTEMA TÉRMICO E AR COMPRIMIDO

Prévia do material em texto

Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
11
  
C C URSOURSO  DDE E   F F ORMAÇÃOORMAÇÃO  DDE E   OOPERADORESPERADORES  DDE E   RR EFINARIAEFINARIA
U U TILIDADESTILIDADES   – – SS ISTEMAISTEMA  T T ÉRMICOÉRMICO  E E   AA RR  C C OMPRIMIDOOMPRIMIDO
  
2 2 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
33
CURITIBACURITIBA
20022002
U U TILIDADESTILIDADES – S – SISTEMAISTEMA T  T ÉRMICOÉRMICO  E E 
 A AR R  C  C OMPRIMIDOOMPRIMIDO
T T EXTOSEXTOS  DE DE ::
C C  ARLOS ARLOS A AUGUSTOUGUSTO A ARENTZ RENTZ  P  P EREIRAEREIRA
E E DISON DISON  L LUISUIS S S ANTÉRIO ANTÉRIO
V V IRGÍLIOIRGÍLIO L L AGEMANN  AGEMANN 
OORGANIZAÇÃORGANIZAÇÃO: U : U ZIASZIAS A ALVESLVES
Equipe PetrobrasEquipe Petrobras
Petrobras / AbastecimentoPetrobras / Abastecimento
UN´s: Repar, Regap, Replan, Refap, RPBC, Recap, SIX, RevapUN´s: Repar, Regap, Replan, Refap, RPBC, Recap, SIX, Revap
  
44
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
53536.6.4444 PePerereiraira, , CaCarlorlos s AuAuguguststo o ArArenentztz..
P4P43636 CuCursrso do de fe forormamaçãção do de e opopereradadorores es de de rerefifinanariria: a: ututililididadadeses, s, sisistetema ma tétémimicoco
e ar comprimido / Carlos Augusto Arentz Pereira, Edison Luis Santério,e ar comprimido / Carlos Augusto Arentz Pereira, Edison Luis Santério,
Virgílio Lagemann; organização [de] Uzias Alves. – Curitiba : PETROBRAS :Virgílio Lagemann; organização [de] Uzias Alves. – Curitiba : PETROBRAS :
UnicenP, 2002.UnicenP, 2002.
48 p. : il. 48 p. : il. (algumas color.) ; 30 cm.(algumas color.) ; 30 cm.
Financiado pelas UN: REPAR, REGAP, REPLAN, REFAP, RPBC,Financiado pelas UN: REPAR, REGAP, REPLAN, REFAP, RPBC,
RECAP, SIX, REVAP.RECAP, SIX, REVAP.
1. Sistema térmico. 2. Caldeira. 3. Distribuição de vapor1. Sistema térmico. 2. Caldeira. 3. Distribuição de vapor. . 4. Condensado.4. Condensado.
5. Sistema de ar comprimido. I. Santér5. Sistema de ar comprimido. I. Santério, Edison Luis. II. Lagemanio, Edison Luis. II. Lagemann, Virgílio.n, Virgílio.
III. Alves, III. Alves, Uzias. IVUzias. IV. Título.. Título.
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
5 5 
 A Aprpresesentaentaççãoão
É com grande prazer que a equipe da Petrobras recebe você.É com grande prazer que a equipe da Petrobras recebe você.
Para continuarmos buscando excelência em resultados, dife-Para continuarmos buscando excelência em resultados, dife-
renciação em serviços e competência tecnológica, precisamos derenciação em serviços e competência tecnológica, precisamos devocê e de seu perfil empreendedor.você e de seu perfil empreendedor.
Este projeto foi realizado pela parceria estabelecida entre oEste projeto foi realizado pela parceria estabelecida entre o
Centro Universitário Centro Universitário Positivo (UnicenP) Positivo (UnicenP) e a Pe a Petrobras, representetrobras, representadaada
 pela  pela UN-ReparUN-Repar, , buscando buscando a a construção construção dos dos materiais materiais pedagógicospedagógicos
que auxiliarão os Cursos de Formação de Operadores de Refinaria.que auxiliarão os Cursos de Formação de Operadores de Refinaria.
Estes materiais – módulos didáticos, slides de apresentação, planosEstes materiais – módulos didáticos, slides de apresentação, planos
de aula, gabaritos de atividades de aula, gabaritos de atividades – procuram integrar os saberes téc-– procuram integrar os saberes téc-
nico-práticos dos operadores com as teorias; desta forma não po-nico-práticos dos operadores com as teorias; desta forma não po-
dem ser tomados como algo pronto e definitivo, mas sim, como umdem ser tomados como algo pronto e definitivo, mas sim, como um
 processo  processo contínuo contínuo e e permanente permanente de de aprimoramento, aprimoramento, caracterizadocaracterizado
 pela  pela flexibilidade flexibilidade exigida exigida pelo pelo porte porte e e diversidade diversidade das das unidades unidades dada
Petrobras.Petrobras.
Contamos, portanto, com a sua disposição para buscar outrasContamos, portanto, com a sua disposição para buscar outras
fontes, colocar questões aos instrutores e à turma, enfim, aprofundar fontes, colocar questões aos instrutores e à turma, enfim, aprofundar 
seu conhecimento, capacitando-se para sua nova profissão naseu conhecimento, capacitando-se para sua nova profissão na
Petrobras.Petrobras.
Nome:Nome:
Cidade:Cidade:
Estado:Estado:
Unidade:Unidade:
Escreva uma frase para acompanhá-lo durante todo o módulo.Escreva uma frase para acompanhá-lo durante todo o módulo.
  
6 6 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
SumárioSumário
11 SISTSISTEMA EMA TÉRMTÉRMICOICO ................................................................................................................................................................................................................................................ 77
1.11.1 O O VVapor apor d’águad’água ...................................................................................................................................................................................................................................................... 77
1.1.11.1.1 FinalFinalidades idades do do VVaporapor .............................................................................................................................................................................................................. 77
1.21.2 O O Processo Processo de de VVaporização aporização da da ÁguaÁgua...................................................................................................................................................................................... 77
1.31.3 Pressão Pressão e e TempTemperatura eratura de de SaturaçãoSaturação ...................................................................................................................................................................................... 88
1.41.4 Qualidade Qualidade do do VVaporapor .......................................................................................................................................................................................................................................... 88
1.51.5 EntalpiaEntalpia .............................................................................................................................................................................................................................................................................. 99
22 CALDEIRACALDEIRASS ........................................................................................................................................................................................................................................................................ 2020
2.12.1 ClassClassificaçãificação o quantquanto o a a montagmontagemem .......................................................................................................................................................................................... 2020
2.22.2 ComponentesComponentes .......................................................................................................................................................................................................................................................... 2121
2.32.3 FuncionamentoFuncionamento .................................................................................................................................................................................................................................................... 2222
2.42.4 Circulação Circulação de de ÁguaÁgua ......................................................................................................................................................................................................................................2222
2.52.5 CombustíveisCombustíveis .......................................................................................................................................................................................................................................................... 2323
2.5.12.5.1 IntroIntroduçãodução ............................................................................................................................................................................................................................................ 2323
2.5.2 2.5.2 ClassificaçãoClassificação ........................................................................................................................................................................................................................................ 2424
2.5.32.5.3 PrincPrincipais Proipais Propriedapriedades de um Combustdes de um Combustívelível .................................................................................................................................. 2424
2.5.42.5.4 CaracCaracterístterísticas Princiicas Principais dos Combupais dos Combustíveistíveis Gasososs Gasosos ...................................................................................................... 2525
2.62.6 TTeoria eoria da da CombustãoCombustão.................................................................................................................................................................................................................................. 2525
2.72.7 QueimQueimadoreadoress .......................................................................................................................................................................................................................................................... 2626
2.82.8 Pré-APré-Aquecequecedores dores de de ArAr .......................................................................................................................................................................................................................... 29292.92.9 Deterioração Deterioração em em fornos fornos e e caldeirascaldeiras ...................................................................................................................................................................................... 3131
2.9.12.9.1 OxidaOxidaçãoção ................................................................................................................................................................................................................................................ 3131
2.10Tratamento de 2.10Tratamento de Água Água de de CaldeirasCaldeiras .......................................................................................................................................................................................... 3232
2.10.12.10.1 IntroduçãoIntrodução ............................................................................................................................................................................................................................................ 3232
2.10.22.10.2 Tratamento Tratamento de de água água para para caldeiras caldeiras de de alta alta pressãopressão ................................................................................................................ 3232
2.10.32.10.3 Remoção Remoção de de Gases Gases DissolvidosDissolvidos .......................................................................................................................................................................... 3232
2.10.42.10.4 Desaeração Desaeração Mecânica Mecânica da da ÁguaÁgua ............................................................................................................................................................................ 3232
2.10.52.10.5 Desaeração Desaeração Química Química da da ÁguaÁgua ................................................................................................................................................................................ 3333
2.10.62.10.6 Purga Purga das das CaldeirasCaldeiras ................................................................................................................................................................................................................ 3333
2.10.2.10.77 PresePresença de Algumança de Algumas Substâns Substâncias na Água de Caldeircias na Água de Caldeiras e Seus Inconvinas e Seus Inconvinientesientes .................... 3333
2.11Instrumentos e 2.11Instrumentos e dispositivos dispositivos de controle de controle de caldeirasde caldeiras ................................................................................................................................ 3535
2.11.12.11.1 Controle Controle de de nívelnível ........................................................................................................................................................................................................................ 3535
2.11.22.11.2 Controle Controle de de combustãocombustão .................................................................................................................................................................................................... 3636
2.11.32.11.3 Controle Controle de de temperatura temperatura do do vaporvapor .................................................................................................................................................................. 3737
33 DISTDISTRIBURIBUIÇÃO DE VIÇÃO DE VAPORAPOR: UTILIZAÇ: UTILIZAÇÃO E ÃO E CARACARACTERÍCTERÍSTICASTICASS .............................................................................. 3838
3.13.1 Redução Redução de de pressãopressão ...................................................................................................................................................................................................................................... 3838
3.23.2 Níveis Níveis de de pressãopressão.............................................................................................................................................................................................................................................. 3838
3.33.3 Controle Controle de de pressãopressão ...................................................................................................................................................................................................................................... 3939
44 CONDENCONDENSADOSADO.............................................................................................................................................................................................................................................................. 4141
4.14.1 Problemas Problemas devidos devidos ao ao condensadocondensado ........................................................................................................................................................................................ 4141
4.24.2 Formação Formação do do condensadocondensado .................................................................................................................................................................................................................... 4141
4.34.3 PurgadoresPurgadores .................................................................................................................................................................................................................................................................. 4141
4.44.4 Coletores Coletores de de condensadocondensado......................................................................................................................................................................................................................4242
4.54.5 ReutiReutilização lização de de condencondensadosado ............................................................................................................................................................................................................ 4242
4.64.6 Tratamento Tratamento de de condensadocondensado ................................................................................................................................................................................................................ 4343
4.74.7 Isolamento Isolamento térmicotérmico ........................................................................................................................................................................................................................................ 4444
55 SISTSISTEMA EMA DE DE AR AR COMPCOMPRIMIRIMIDODO .................................................................................................................................................................................................. 4545
5.15.1 Ar Ar comprcomprimido imido para para instrinstrumentoumentoss ........................................................................................................................................................................................ 4545
5.25.2 Ar Ar comprimido comprimido de de serviçoserviço .................................................................................................................................................................................................................. 4545
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
7 7 
11 S SiisstteemmaaTérmicoTérmico
1.1 O Vapor d’água1.1 O Vapor d’água
1.1.1 Finalidades do Vapor1.1.1 Finalidades do Vapor
Os principais usos do vapor em refinariasOs principais usos do vapor em refinarias
de petróleo, são:de petróleo, são:
 – – FluFluidido o momotritriz, z, papara ra acacioionanamemento nto de de bobom-m-
 bas bas, , comcomprepressossoresres, t, tuboubo-ge-geradradoreores, s, etcetc..
 – – Agente de Agente de aquecimento.aquecimento.
 – – TranspoTransporte de fluidos rte de fluidos através de através de ejeto-ejeto-
res de vapor.res de vapor.
 – – Agente Agente de de remoção remoção de de gases gases tóxicos tóxicos ouou
combustíveis de equipamentos ou tu-combustíveis de equipamentos ou tu- bulações. bulações.
 – – Agente Agente de de arraste arraste das das frações frações do do petró-petró-
leo nas torres de resfriamento, etc.leo nas torres de resfriamento, etc.
O vapor d’água apresenta várias qualida-O vapor d’água apresenta várias qualida-
des que tornam seu uso atraente para ativida-des que tornam seu uso atraente para ativida-
des industriais, como elementos de transferên-des industriais, como elementos de transferên-
cia de energia, dentre as quais se destacam:cia de energia, dentre as quais se destacam:
 – – alto poder dalto poder de armazenamee armazenamento de ennto de ener-er-
gia sob a forma de calor;gia sob a forma de calor;
 – – transferência de transferência de energia à energia à temperaturatemperatura
constante;constante;
 – – capacidade capacidade de possibilitar transforma-de possibilitar transforma-
ções de energia de calor para outrasções de energia de calor para outras
formas;formas;
 – – uso cíclico e euso cíclico e em vários níveis de m vários níveis de pres-pres-
são e temperaturas;são e temperaturas;
 – – passível de spassível de ser gerado em equer gerado em equipamen-ipamen-
tos com alta eficiência;tos com alta eficiência;
 – – limpo, inodoro, insípido e limpo, inodoro, insípido e não tóxico;não tóxico;
 – – de fácil distribuição de fácil distribuição e controle;e controle;
 – – matéria-prima (água) de baixo cusmatéria-prima (água) de baixo custo eto e
suprimento farto.suprimento farto.
ConsiderandoConsiderando-se as -se as diversas qualidades ci-diversas qualidades ci-
tadas, o vapor d´água é largamente utilizadotadas, o vapor d´água é largamente utilizado
como:como:
 – – agente agente de de aquecimento aquecimento na na injeção injeção dede
 poços de p poços de petróleo;etróleo;
 – – agente agente de de aquecimento aquecimento de de petróleo petróleo ee
seus derivados (óleo combustível, re-seus derivados (óleo combustível, re-
síduo asfáltico) em tanques de arma-síduo asfáltico) em tanques de arma-
zenamento e linhas;zenamento e linhas;
 – – agente produtor de agente produtor de trabalho para aciotrabalho para acio--
namento mecânico de bombas, turbo-namento mecânico de bombas, turbo-geradores, compressores, etc.;geradores, compressores, etc.;
 – – agentagente de arrae de arraste em ejeste em ejetores ptores para pro-ara pro-
dução de vácuo em torre de destilação adução de vácuo em torre de destilação a
vácuo, condensadores das turbinas, etc.;vácuo, condensadores das turbinas, etc.;
 – – agente agente de de arraste arraste na na remoção remoção de de oxigê-oxigê-
nio em desaeradores de caldeiras.nio em desaeradores de caldeiras.
1.2 O Processo de Vaporização da Água1.2 O Processo de Vaporização da Água
O objetivo de um gerador de vapor con-O objetivo de um gerador de vapor con-
siste na transformação de água líquida em va-siste na transformação de água líquida em va-
 por, pela absorção de calor obtido a partir  por, pela absorção de calor obtido a partir dada
queima de um combustível.queima de um combustível.Quando o calor é fornecido a uma certaQuando o calor é fornecido a uma certa
massa de água à pressão constante, observa-massa de água à pressão constante, observa-
se aumento da temperatura da água líquida atése aumento da temperatura da água líquida até
que se inicie o processo de vaporização. Aque se inicie o processo de vaporização. A
 partir deste  partir deste ponto, não é ponto, não é observada mudançaobservada mudança
de temperatura até que a de temperatura até que a vaporização se com-vaporização se com-
 plete,  plete, quandquando, o, então, então, qualququalquer er transferêtransferência ncia dede
calor adicional implicará no calor adicional implicará no superaquecimen-superaquecimen-
to do vapor.to do vapor.
A Figura a seguir ilustra o A Figura a seguir ilustra o processo de va-processo de va-
 poriz porização ação da da água água na na pressãpressão o atmosatmosfériférica,ca,
mostrando a elevação da temperatura à medi-mostrando a elevação da temperatura à medi-
da que se fornece calor de uma fonte externa.da que se fornece calor de uma fonte externa.
  
8 8 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
PPrreessssããoo TTeemmppeerraattuurra a ddee
(kgf/cm(kgf/cm22 a abbss..)) vvaappoorriizzaaççãão o ((ooC)C)
11,,003333 110000,,00
1122 118877,,11
4422 225522,,11
8888 330000,,33
110000 330099,,55
1.3 Pressão e Temperatura de Saturação1.3 Pressão e Temperatura de Saturação
Repetindo-se o processo de vaporização emRepetindo-se o processo de vaporização em
 press pressões ões mais mais elevaelevadas, das, obseobserva-srva-se e que que a a vapovapo--rização ocorre em temperaturas mais altas:rização ocorre em temperaturas mais altas:
VVariação do volume com a ariação do volume com a temperatura.temperatura.
Durante a fusão do gelo, ocorre uma Durante a fusão do gelo, ocorre uma con-con-
tração de volume (trecho), em torno de tração de volume (trecho), em torno de 8%.8%.
Quando a água começa a vaporizar (pon-Quando a água começa a vaporizar (pon-
to D), o volume aumenta muito devido à to D), o volume aumenta muito devido à for-for-
mação do vapor d´água, permanecendo a tem-mação do vapor d´água, permanecendo a tem-
 peratura constante  peratura constante durante a vdurante a vaporização.aporização.
Este é o princípio do funcionamento dasEste é o princípio do funcionamento das
“panelas de pressão” para uso doméstico. Da“panelas de pressão” para uso doméstico. Da
mesma forma, trabalhando-se em pressõesmesma forma, trabalhando-se em pressões
abaixo da atmosférica, a águaabaixo da atmosférica, a água vaporiza-se emvaporiza-se em
temperaturas inferiores a 100temperaturas inferiores a 100ooC.C.
A pressão na qual a água se vaporiza éA pressão na qual a água se vaporiza é
denominadadenominada pressão de saturaçãopressão de saturação, enquanto, enquanto
que a temperatura de vaporização também éque a temperatura de vaporização também é
chamada dechamada de temperatura de saturaçãotemperatura de saturação..
Para cada pressão de saturação correspon-Para cada pressão de saturação correspon-
de uma temperatura de saturação, e vice-ver-de uma temperatura de saturação, e vice-ver-
sa. Durante o processo de vaporização, a tem-sa. Durante o processo de vaporização, a tem-
 pera peratura tura do do líquilíquido do e e do do vapovapor r permapermanece nece conscons--
tante, como exposto na Figura 1.tante, como exposto na Figura 1.
Valores da pressão e da temperatura deValores da pressão e da temperatura de
saturação podem ser encontrados nas “Tabe-saturação podem ser encontrados nas “Tabe-
las de Vapor Saturado”.las de Vapor Saturado”.
1.4 Qualidade do Vapor1.4 Qualidade do Vapor
Será focalizada, a seguir, a região de Será focalizada, a seguir, a região de duasduas
fases entre os pontos 1 e 2 da Figura 1, ondefases entre os pontos 1 e 2 da Figura 1, onde
coexiste uma mistura de líquido e vapor emcoexiste uma mistura de líquido e vapor em
equilíbrio.equilíbrio.
OO títulotítulo  ououqualidade do vaporqualidade do vapor (x) pode ser  (x) pode ser 
definido como a definido como a relação entre a relação entre a massa da massa da fraçãofração
de vapor e a massa total de líquido e vapor:de vapor e a massa total de líquido e vapor:
Obviamente, o título só é definido para aObviamente, o título só é definido para a
mistura em equilíbrio, varia entre x = 0 e x = 1,mistura em equilíbrio, varia entre x = 0 e x = 1,
conforme seja:conforme seja:
 – – líquido saturado: x = líquido saturado: x = 0;0;
 – – vapor saturado vapor saturado seco: x = seco: x = 1 (ou 100%1 (ou 100%););
 – – vapor úmido: x intermediário (vavapor úmido: x intermediário (vapori-pori-
zação incompleta, presença de líquido)zação incompleta, presença de líquido)
( L) + vapor (V).( L) + vapor (V).
Figura 1 – VaporizaçãFigura 1 – Vaporização da água à o da água à pressão de 1 atm.pressão de 1 atm.
 No  No trechtrecho 0o 0-1, -1, entre entre 00ooC e 100C e 100ooC, tem-se aC, tem-se a
água no estado deágua no estado de líquido sub resfriadolíquido sub resfriado. O ca-. O ca-
lor fornecido é denominadolor fornecido é denominado calor sensívelcalor sensível, pois, pois
é utilizado somente no aquecimento da é utilizado somente no aquecimento da água.água.
 No  No ponto ponto 1, 1, a a água água está está na na temperattemperaturaura
de saturação (100de saturação (100ooC a 1 atm), ou seja, é umC a 1 atm), ou seja, é um
líquido saturado. Nestas líquido saturado. Nestas condições, qualquer condições, qualquer 
calor fornecido adicionalmente é utilizadocalor fornecido adicionalmente é utilizado
somente na vaporização da água, sem qualquer somente na vaporização da água, sem qualquer 
variação na temperatura. A qualidade de ca-variação na temperatura. A qualidade de ca-
lor neclor necessária essária à vapoà vaporização rização total total da ágda águaua
denomina-se calor latente de vaporização. Nadenomina-se calor latente de vaporização. Na
 pressão  pressão de de 1 1 atm, atm, 1 1 kg kg de de água água requer requer 539539
kcal parakcal para  sese  transformar em vapor.transformar em vapor.
 No  No trecho trecho entre entre os os pontos pontos 1 1 e e 2, 2, a a águaáguaestá parcialmente vaporizada, ou seja, trata-seestá parcialmente vaporizada, ou seja, trata-se
de uma mistura dede uma mistura de líquido + vapor saturadoslíquido + vapor saturados..
 No  No pontponto o 2, 2, toda toda a a água água transtransformoformou-se u-se emem
vapor, constituindo ovapor, constituindo o vapor saturado secovapor saturado seco, , ouou
seja, sem a presença de gotículas de líquido.seja, sem a presença de gotículas de líquido.
Acima do ponto 2, o calor adicional for-Acima do ponto 2, o calor adicional for-
necido é usado no aumento da temperaturanecido é usado no aumento da temperatura
(calor sensível), consituindo o(calor sensível), consituindo o vapor supera-vapor supera-
quecidoquecido. A diferença entre a temperatura do. A diferença entre a temperatura do
vapor e a temperatura de saturação (ou vapo-vapor e a temperatura de saturação (ou vapo-
rização), na mesma pressão, é denominada derização), na mesma pressão, é denominada de
grau de superaquecimentograu de superaquecimento (GSA) do vapor. (GSA) do vapor.
A Figura abaixo mostra a A Figura abaixo mostra a evolução do vo-evolução do vo-
lume da água à medida que a temperatura é au-lume da água à medida que a temperatura é au-mentada, partindo do estado sólido (ponto A).mentada, partindo do estado sólido (ponto A).
11 22
00ooCC HH11 HH22
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
99
Diagrama H x T para Diagrama H x T para diversas pressões.diversas pressões.
O calor latente de O calor latente de vaporização correspon-vaporização correspon-
de, no gráfico H x T, à diferença de entalpiade, no gráfico H x T, à diferença de entalpia
entre os pontos correspondentes ao líquido eentre os pontos correspondentes ao líquido e
vapor saturados, para um dado patamar devapor saturados, para um dado patamar de
 pressão, ou s pressão, ou seja:eja:
LLvv = H = Hvsvs – H – Hlsls
LLvv  – – é o calor latente é o calor latente de vaporização.de vaporização.
HHlsls  – – é aé a entalpia do líquido saturadoentalpia do líquido saturado,,
ou seja, a quantidade de calor ne-ou seja, a quantidade de calor ne-
cessária para elevar a temperaturacessária para elevar a temperatura
da água desde 0da água desde 0ooC até a tempera-C até a tempera-
tura de saturação;tura de saturação;
HHvsvs  – – é é a a entalpia entalpia do do vapor vapor saturado, saturado, queque
corresponde à soma de Hcorresponde à soma de Hlsls com o com o
calor latente de vaporização Lcalor latente de vaporização Lvv..
Exemplo:Exemplo:
A salinidade aumentou 5 vezesA salinidade aumentou 5 vezes  ∴∴∴∴∴∴∴∴∴∴
Título do vapor x =Título do vapor x =
1 – 1 – 
Salinidade entra =Salinidade entra =
1 – 1 – 
 1000 ppm 1000 ppm
= 0,8= 0,8
Salinidade Salinidade saída saída 5000 5000 ppmppm
1.5 Entalpia1.5 Entalpia
Entalpia é a quantidade de calor armaze-Entalpia é a quantidade de calor armaze-
nada por uma substância, desde um estado ini-nada por uma substância, desde um estado ini-
cial de referência (0cial de referência (0ooC, 1 atm) até a pressão eC, 1 atm) até a pressão e
temperatura consideradas.temperatura consideradas.
A entalpia é, portanto, a energia térmicaA entalpia é, portanto, a energia térmica
total contida numa unidade de total contida numa unidade de massa, medidamassa, medida
em kcal/kg ou Btu/Ib.em kcal/kg ou Btu/Ib.
A Figura a seguir mostra um diagramaA Figura a seguir mostra um diagrama
entalpia x temperatura para entalpia x temperatura para diversas pressões,diversas pressões,
em que podem ser observadas as regiões deem que podem ser observadas as regiões de
Os geradores de vapor para injeção emOs geradores de vapor para injeção em
 poços, geralmente, ope poços, geralmente, operam na região de duasram na região de duas
fases, produzindo vapor úmido de qualidadefases, produzindo vapor úmido de qualidade
80%, enquanto que as caldeiras e usinas ter-80%, enquanto que as caldeiras e usinas ter-
moelétricas geram vapor moelétricas geram vapor superaquecidsuperaquecido.o.
Um gerador de vapor não vaporiza toda aUm gerador de vapor não vaporiza toda a
água que recebe. Parte é deixada como líquidoágua que recebe. Parte é deixada como líquido
 par para maa mantenter os sr os sais ais em sem soluoluçãoção, ca, caso cso contontrárrário,io,
haveria precipitação e formação de “scale”. Ohaveria precipitação e formação de “scale”. O
“scale” é duplamente deletério ao sistema,tanto“scale” é duplamente deletério ao sistema, tanto pel pela a peperda rda de de renrendimdimentento o do do gergeradador or quaquanto nto pelpeloo
 per perigo de um deigo de um desprsprendendimeimento súnto súbitobito. Esta fra. Esta fra--
ção líquida é necessária, pois o tratamento exis-ção líquida é necessária, pois o tratamento exis-
tente não remove totalmente os sais dissolvidos.tente não remove totalmente os sais dissolvidos.
O título é obtido, facilmente, por compa-O título é obtido, facilmente, por compa-
ração entre a salinidade da água que entra e aração entre a salinidade da água que entra e a
da água que sai. A massa vaporizada deixada água que sai. A massa vaporizada deixa
todos seus sais na fase ltodos seus sais na fase líquida.íquida.
líquido sub-resfriado, duas fases (L + V) elíquido sub-resfriado, duas fases (L + V) e
vapor superaquecido, além do ponto crítico,vapor superaquecido, além do ponto crítico,
 para diversas  para diversas pressões.pressões.
AnotaçõesAnotações
  
10 10 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Diagrama de “Mollier”Diagrama de “Mollier”
   E   E
  n  n
   t   t  a  a
   l   l  p  p
   i   i  a  a
   (   (
   h   h
   )   )
   k   k
  c  c
  a  a
   l   l   /   /
   k   k
  g  g
   E   E
  n  n
   t   t  a  a
   l   l  p  p
   i   i  a  a
   (   (
   h   h
   )   )
   k   k
  c  c
  a  a
   l   l   /   /
   k   k
  g  g
Entropia (S) kcal/kg ºKEntropia (S) kcal/kg ºK
Entropia (S) kcal/kg ºKEntropia (S) kcal/kg ºK
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
1111
Tabela de vapor d’água saturadoTabela de vapor d’água saturado
(1/3)(1/3)
  
12 12 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Tabela de vapor d’água saturadoTabela de vapor d’água saturado
(2/3)(2/3)
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
1313
Tabela de vapor d’água saturadoTabela de vapor d’água saturado
(3/3)(3/3)
  
1414
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
  
Tabela de vapor d’água superaquecidoTabela de vapor d’água superaquecido
(1/6)(1/6)
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
15 15 
Tabela de vapor d’água superaquecidoTabela de vapor d’água superaquecido
(2/6)(2/6)
  
16 16 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Tabela de vapor d’água superaquecidoTabela de vapor d’água superaquecido
(3/6)(3/6)
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
17 17 
Tabela de vapor d’água superaquecidoTabela de vapor d’água superaquecido
(4/6)(4/6)
  
18 18 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Tabela de vapor d’água superaquecidoTabela de vapor d’água superaquecido
(5/6)(5/6)
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
1919
Tabela de vapor d’água superaquecidoTabela de vapor d’água superaquecido
(6/6)(6/6)
  
20 20 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
22CaldeirasCaldeiras
A NR-13, redação aprovada pela portariaA NR-13, redação aprovada pela portaria
23 de 26/04/95, define caldeira a vapor como23 de 26/04/95, define caldeira a vapor como
todo equipamento destinado a produzir e acu-todo equipamento destinado a produzir e acu-
mular vapor sob pressão superior à mular vapor sob pressão superior à atmosféri-atmosféri-
ca, utilizando qualquer fonte de ca, utilizando qualquer fonte de energia.energia.
Quanto à pressão de Quanto à pressão de operação, podem ser operação, podem ser 
classificadas como:classificadas como:
 – – caldeiras de baixa pressãocaldeiras de baixa pressão 6 a 16 kgf/cm6 a 16 kgf/cm22
 – – caldeiras de média pressãocaldeiras de média pressão 22 a 39 kgf/cm22 a 39 kgf/cm22
 – – caldeiras de alta pressãocaldeiras de alta pressão 60 60 kgf/cmkgf/cm22 acima acima
Como pode ser visto, a interface entre ti-Como pode ser visto, a interface entre ti-
 pos  pos é um é um dado dado referencial nãreferencial não rígido, o rígido, que que ser-ser-
ve para estudos comparativos.ve para estudos comparativos.
Quando a energia utilizada na Quando a energia utilizada na produçãoprodução
de vapor é retirada de uma fonte como escapede vapor é retirada de uma fonte como escape
de motores ou gases residuais de processo, ade motores ou gases residuais de processo, a
caldeira é dita caldeira de caldeira é dita caldeira de recuperação.recuperação.
Para efeito da NR-13, as caldeiras são clas-Para efeito da NR-13, as caldeiras são clas-
sificadas em categorias:sificadas em categorias:
AA presspressão de oão de operaçperação iguão igual ou sal ou superiouperior r 
a 1960 kPa (19,98 kgf/cma 1960 kPa (19,98 kgf/cm22))
CC presspressão de ão de operaoperação ição igual ogual ou infeu inferior arior a
588 kgf/cm588 kgf/cm22 (5,99 kgf/cm (5,99 kgf/cm22) e volume) e volume
igual ou inferior a 100 litros.igual ou inferior a 100 litros.
BB todas todas as ouas outras ntras não enão enquadraquadradas ndas nas cas ca-a-
tegorias anteriores.tegorias anteriores.
2.1 Classificação quanto a montagem2.1 Classificação quanto a montagem
As caldeiras também podem ser classifica-As caldeiras também podem ser classifica-
das quanto ao seu grau de pré-fabricação. Por das quanto ao seu grau de pré-fabricação. Por 
este critério, as caldeiras são este critério, as caldeiras são agrupadas em:agrupadas em:
 – – caldeiras comcaldeiras compactas;pactas;
 – – cacaldldeieiraras s momontntadadas as paparcrciaialmelmentnte e no no lolocacal;l;
 – – caldecaldeiras iras montadmontadas as totalmetotalmente nte no no local.local.
Considera-se uma caldeira como compactaConsidera-se uma caldeira como compacta
quando a mesma é embarcada pelo fornece-quando a mesma é embarcada pelo fornece-dor completamente montada com: dor completamente montada com: queimado-queimado-
res, ventiladores, controles e acessórios. Estasres, ventiladores, controles e acessórios. Estas
caldeiras são mais baratas, mais fáceis de ins-caldeiras são mais baratas, mais fáceis de ins-
talar e têm menor prazo de entrega. A grandetalar e têm menor prazo de entrega. A grande
restrição prende-se a problemas de trestrição prende-se a problemas de transporte,ransporte,
quando se necessitam de caldeiras de maior quando se necessitam de caldeiras de maior 
 porte  porte ou ou de de pressões pressões mais mais elevadas. elevadas. Assim,Assim,
caldeiras de capacidades acima de 250 t/h caldeiras de capacidades acima de 250 t/h sãosão
totalmente montadas no local, caldeiras na fai-totalmente montadas no local, caldeiras na fai-
xa de 100 a 250 t/h xa de 100 a 250 t/h são, geralmente, montadassão, geralmente, montadas
no local, embora tenham parte de seus com-no local, embora tenham parte de seus com-
 ponentes montados  ponentes montados na fábrica, já as caldeirasna fábrica, já as caldeiras
até 100 t/h são, em até 100 t/h são, em geral, compactas.geral, compactas.
Classificação quanto a concepçãoClassificação quanto a concepção
As caldeiras podem ser agrupadas em:As caldeiras podem ser agrupadas em:
 – – FlamotubularesFlamotubulares
 – – AquotubularesAquotubulares
Caldeiras Flamotubulares –Caldeiras Flamotubulares – Estas cal-Estas cal-
deiras caracterizam-se pela passagem dos ga-deiras caracterizam-se pela passagem dos ga-
ses quentes por dentro de tubos, geralmenteses quentes por dentro de tubos, geralmente
em três passes antes de saírem para a chami-em três passes antes de saírem para a chami-
né. Todo este conjunto de tubos, por onde pasné. Todo este conjunto de tubos, por onde pas--
sam os gases está imerso na água a ser sam os gases está imerso na água a ser vapori-vapori-
zadzada. a. São empregadas São empregadas para baixas para baixas pressõespressões(at(até 10 kg/cé 10 kg/cmm22), baixas capacidades (até 15 t/), baixas capacidades (até 15 t/
h) e onde possa ser utilizado vapor saturadoh) e onde possa ser utilizado vapor saturado
(título normal 80/90%).(título normal 80/90%).São os equipamentos mais baratos, com-São os equipamentos mais baratos, com-
 pactos  pactos e e que que requerequerem rem menos menos cuidacuidados dos de de ope-ope-
ração e manutenção.ração e manutenção.
Caldeira flamotubular de três passesCaldeira flamotubular de três passes
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
2121
Caldeiras AquotubularesCaldeiras Aquotubulares – Estas caldei- – Estas caldei-
ras caracterizam-se pela combustão em umaras caracterizam-se pela combustão em uma
câmara denominada fornalha, enquanto a águacâmara denominada fornalha, enquanto a água
a ser vaporizada circula no interior de tubosa ser vaporizada circula no interior de tubos
que cobrem as paredes da fornalha.que cobrem as paredes da fornalha.
 Nos  Nos modernos modernos projetoprojetos s industrindustriais, iais, sãosão
usados, quase completamente, caldeiras tipousados, quase completamente, caldeiras tipo
tubo de água, dando ensejo, a que se produ-tubo de água, dando ensejo, a que se produ-
zam grandes quantidades de vapor e zam grandes quantidades de vapor e elevadaselevadas
 pressões  pressões e e temperaturas.A temperaturas.A produção produção de de vaporvapor,,
nestes tipos de caldeiras atinge até 750 tonela-nestes tipos de caldeiras atinge até 750 tonela-
das vapor/hora com pressões que já ultrapas-das vapor/hora com pressões que já ultrapas-
sam 200 kg/cmsam 200 kg/cm22..
2.2 Componentes2.2 Componentes
As caldeiras aquotubulares têm como ca-As caldeiras aquotubulares têm como ca-
racterística principal a formação do vapor noracterística principal a formação do vapor no
interior dos tubos, por onde também circula ainterior dos tubos, por onde também circula a
água. Os principais elementos que compõemágua. Os principais elementos que compõem
o corpo de uma caldeira aquotubular à com-o corpo de uma caldeira aquotubular à com-
 bustão típica são: bustão típica são:
 – – tubulão superior;tubulão superior;
 – – ttububoos s de de cici rrcucu llaçaç ão ão asasccenendedennttee
(“risers”);(“risers”);
 – – ttububoos s de de cciirrcucu llaçaçãão o dedesscecendndeentntee
(downcomers”);(downcomers”);
 – – tubulão inferior;tubulão inferior;
 – – fornalfornalha ha (onde (onde ocorre ocorre a a queima queima dosdos
combustíveis).combustíveis).
Podem existir também:Podem existir também:
 – – superaquecsuperaquecedor;edor;
 – – pré-aquecedor pré-aquecedor de ar;de ar;
 – – economizador;economizador;
 – – bomba de bomba de circulação forçacirculação forçada.da.
Os cinco primeiros elementos são Os cinco primeiros elementos são funda-funda-
mentais para o funcionamento de qualquer mentais para o funcionamento de qualquer 
caldeira aquotubular, gerando somente vapor caldeira aquotubular, gerando somente vapor 
saturado, no entanto são raros os casos de equi-saturado, no entanto são raros os casos de equi-
 pamentos  pamentos contando contando apenas apenas com com eles. eles. Normal-Normal-
mente, devido ao porte, utilização do vapor emente, devido ao porte, utilização do vapor e
economicidade do sistema, vários dos outroseconomicidade do sistema, vários dos outros
itens citados estão presentes.itens citados estão presentes.
As funções destes componentes são asAs funções destes componentes são as
seguintes:seguintes:
TTubulão supeubulão superiorrior – se – separar, parar, coletar, coletar, acu-acu-
mular o vapor d´água gerado e mular o vapor d´água gerado e receber a águareceber a água
de alimentação;de alimentação;
Tubos ascendentesTubos ascendentes – gerar e conduzir o – gerar e conduzir o
vapor ao tubulão superior;vapor ao tubulão superior;
Tubos descendentesTubos descendentes  –  – conduzir conduzir a a águaágua
líquida ao tubulão inferior;líquida ao tubulão inferior;
Tubulão inferiorTubulão inferior – acumular água líqui- – acumular água líqui-
da e coletar depósitos, de onde da e coletar depósitos, de onde podem ser dre-podem ser dre-
nados;nados;
FornalhaFornalha – gerar e fornecer a energia ne- – gerar e fornecer a energia ne-
cessária ao processo de vaporização de água ecessária ao processo de vaporização de água e
superaquecimento do vapor;superaquecimento do vapor;
SuperaquecedorSuperaquecedor – elevar a temperatura – elevar a temperatura
do vapor, secando-o;do vapor, secando-o;
Pré-aquecedor de arPré-aquecedor de ar – aquecer o ar da com- – aquecer o ar da com-
 bus bustãotão, nor, normalmalmenmente, ate, aproproveiveitantando o cdo o caloalor dosr dosgases da combustão, por economicidade;gases da combustão, por economicidade;
EconomizadorEconomizador – aquecer a água de ali- – aquecer a água de ali-
mentação da caldeira, também utilizando osmentação da caldeira, também utilizando os
gases de combustão;gases de combustão;
Bomba de circulação forçadaBomba de circulação forçada – manter  – manter 
a circulação de água e vapor no interior dosa circulação de água e vapor no interior dos
tubos da caldeira, conforme a pressão da tubos da caldeira, conforme a pressão da cal-cal-
deira e projeto da configuração das tubulações.deira e projeto da configuração das tubulações.
 Na  Na Figura Figura a a seguir, são seguir, são apresentados osapresentados os
 principais  principais componentes encontrados componentes encontrados nos nos ge-ge-
radores de vapor (caldeiras), que radores de vapor (caldeiras), que passaremospassaremos
a descrever sucintamente:a descrever sucintamente:
1.1. TTambambor de vor de vapoaporr (“Steam Drum”): é (“Steam Drum”): é
um vaso fechado, localizado no pontoum vaso fechado, localizado no ponto
mais alto da caldeira, onde se encon-mais alto da caldeira, onde se encon-
tram em equilíbrio água líquida e va-tram em equilíbrio água líquida e va-
 por de água por de água..
2.2. TTambambor de lor de lamamaa (“Mud Drum”): fica(“Mud Drum”): fica
localizado no ponto mais baixo do sis-localizado no ponto mais baixo do sis-
tema de tubos e tem por finalidadetema de tubos e tem por finalidade
acumular lama, ferrugem e outros ma-acumular lama, ferrugem e outros ma-
teriais. Fazendo-se periodicamente ateriais. Fazendo-se periodicamente a
descarga desses materiais. Este tambor descarga desses materiais. Este tambor 
trabalha cheio de água, conforme mos-trabalha cheio de água, conforme mos-
tra a Figura tra a Figura a seguir.a seguir.
3.3. FeiFeixe xe tutubulbularar: como o próprio nome: como o próprio nome
indica, é constituído de tubos de indica, é constituído de tubos de váriosvários
 perfis que interligam os tambore perfis que interligam os tambores. Es-s. Es-
ses tubos, colocados sobre as paredesses tubos, colocados sobre as paredesda fornalha e no percurso dos gasesda fornalha e no percurso dos gases
quentes, integram a superfície de trocaquentes, integram a superfície de troca
de calor da caldeira.de calor da caldeira.
Modelo esquemático de caldeira Modelo esquemático de caldeira aquotubularaquotubular..
OperaOpera  com nível 50%com nível 50%
  
22 22 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
4. Fornalha4. Fornalha::  é o local destinado à é o local destinado à queimaqueima
de combustível, que pode ser sólido, lí-de combustível, que pode ser sólido, lí-
quido ou gasoso.quido ou gasoso.
5. Superaquecedor5. Superaquecedor: tem por finalidade: tem por finalidade
transformar o vapor saturado provenien-transformar o vapor saturado provenien-
te do tambor de vapor (1) em vapor te do tambor de vapor (1) em vapor 
superaquecidosuperaquecido, ou seja, com , ou seja, com uma tem-uma tem-
 peratura maior peratura maior..
6. Economizador6. Economizador::  tem por finalidade au-tem por finalidade au-
mentar a temperatura da água de ali-mentar a temperatura da água de ali-mentação, às expensas do calor mentação, às expensas do calor residualresidual
dosgases de combustão. Com isto, con-dos gases de combustão. Com isto, con-
segue-se melhorar o rendimento da cal-segue-se melhorar o rendimento da cal-
deira, e ainda evitar deira, e ainda evitar possíveis choquespossíveis choques
térmicos no tambor de vapor.térmicos no tambor de vapor.
7. Pré-aquecedor de ar7. Pré-aquecedor de ar: tem por finali-: tem por finali-
dade elevar a temperatura do ar de dade elevar a temperatura do ar de com-com-
 bustão. Com isto, co bustão. Com isto, consegue-se melhonsegue-se melhor r 
queima, aumentando o rendimento daqueima, aumentando o rendimento da
caldeira.caldeira.
8. Chaminé8. Chaminé: é o componente que permite: é o componente que permite
o escoamento dos gases de combustão.o escoamento dos gases de combustão.
A circulação dos gases pode ser obtidaA circulação dos gases pode ser obtida
 por  por efeito efeito de de tiragem tiragem natural natural ou ou tira-tira-
gem forçada.gem forçada.
Componentes principais de um gerador Componentes principais de um gerador de vapor.de vapor.
11
22
1212
1616
1010 33
44
1111
55
77
99
1414
1313
88
66
1515
GásGás
 Ar  Ar 
 Ar  Ar 
 Ar  Ar  Ar  Ar 
 Ar  Ar 
GásGás GásGás
GásGás
GásGás
 Ar  Ar 
 Ar  Ar 
 Ar  Ar 
Caldeira Aquotubular Caldeira Aquotubular 
1.1. ÁguÁgua de alia de alimenmentaçtaçãoão
2.2. VaVapor por supesuperaquraquecidoecido
3.3. SupeSuperaqueraquecedocedor r primáprimáriorio
4.4. SupeSuperaqueraquecedocedor secr secundáundáriorio
5.5. QuQueieimamadodor r 
6.6. QuQueieimamadodor r 
7.7. VisVisor or de de chachamama
8.8. BocBoca da de ve visiisitata
9.9. SopSopradrador de fuor de fuligligemem
10.10. Soprador dSoprador de fuligeme fuligem
11.11. Soprador dSoprador de fuligeme fuligem
12.12. Tubulão Tubulão de vapor de vapor 
13.13. Tubulão Tubulão de águade água
14.14. Visor de Visor de chamachama
15.15. Boca de Boca de visitavisita
16.16. Boca de Boca de visitavisita17.17. Boca de Boca de visitavisita
ChaminéChaminé
GásGás
2.3 Funcionamento2.3 Funcionamento
O ar, à temperatura ambiente, antes deO ar, à temperatura ambiente, antes de
entrar na fornalha, é pré-aquecido no pré-aque-entrar na fornalha, é pré-aquecido no pré-aque-
cedor de ar (7) pelos gases de combustão. Acedor de ar (7) pelos gases de combustão. A
queima do combustível libera gases à alta tem-queima do combustível libera gases à alta tem-
 peratura, que se  peratura, que se deslocarão por efeito de deslocarão por efeito de tira-tira-
gem da chaminé (8) trocando calor com gem da chaminé (8) trocando calor com a água,a água,
através dos respectivos componentes. A águaatravés dos respectivos componentes. A água
de alimentação passa no economizador (6),de alimentação passa no economizador (6),
onde é pré-aquecida e entra no tambor de va-onde é pré-aquecida e entra no tambor de va-
 por (1). Deste t por (1). Deste tambor desce pelos tubos eco-ambor desce pelos tubos eco-
nomizadores até o tambor de lama (2), sobenomizadores até o tambor de lama (2), sobe
 pelos tubos vaporizantes e  pelos tubos vaporizantes e volta como vapor volta como vapor 
ao tambor (1). Tem-se, aí, o vapor saturado.ao tambor (1). Tem-se, aí, o vapor saturado.
Saindo do tambor (1), o vapor Saindo do tambor (1), o vapor saturado passasaturado passa
 pelo  pelo superaquecsuperaquecedor edor (5), (5), onde onde tem tem sua sua tempe-tempe-
ratura elevada, constituindo-se em vapor su-ratura elevada, constituindo-se em vapor su-
 peraquecido peraquecido..
2.4 Circulação de Água2.4 Circulação de Água
A circulação de água é fundamental paraA circulação de água é fundamental para
a operação e funcionamento contínuo da cal-a operação e funcionamento contínuo da cal-
deira aquotubular. É ela que permite a vazãodeira aquotubular. É ela que permite a vazão
do vapor para o tubulão superior e sua conse-do vapor para o tubulão superior e sua conse-
qüente separação e acúmulo, bem como, a re-qüente separação e acúmulo, bem como, a re-
novação da massa de água aquecida que seránovação da massa de água aquecida que será
vaporizada.vaporizada.
A vazão adequada de água, necessária aoA vazão adequada de água, necessária ao
 bom  bom desempdesempenho enho dos dos diversos diversos circuitos circuitos de de umum
gerador de vapor, pode ser obtida, naturalmen-gerador de vapor, pode ser obtida, naturalmen-
1717
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
2323
te, pela ação da gravidade, mecanicamente pelate, pela ação da gravidade, mecanicamente pela
ação de uma bomba ou pela combinação dos dois.ação de uma bomba ou pela combinação dos dois.
AA circulação naturalcirculação natural é decorrente da di-é decorrente da di-
ferença de densidade entre o fluido no interior ferença de densidade entre o fluido no interior 
dos circuitos descendentes (“downcomers”) edos circuitos descendentes (“downcomers”) e
dos circuitos ascendentes (“risers”). Basica-dos circuitos ascendentes (“risers”). Basica-
mente, tem-se água líquida nos “downcomers”mente, tem-se água líquida nos “downcomers”
e mistura líquido-vapor nos “risers”. A absor-e mistura líquido-vapor nos “risers”. A absor-
ção preferencial de calor nos risers em detri-ção preferencial de calor nos risers em detri-
mento dos “downcomers” é, em essência, omento dos “downcomers” é, em essência, oefeito responsável pelo estabelecimento da cir-efeito responsável pelo estabelecimento da cir-
culação.culação.
Já que a diferença de densidade entre aJá que a diferença de densidade entre a
água líquida e a mistura líquido-vapor é o prin-água líquida e a mistura líquido-vapor é o prin-
cipal fator do estabelecimento da circulaçãocipal fator do estabelecimento da circulação
natural, o aumento na pressão de geração denatural, o aumento na pressão de geração de
vapor, com a conseqüente diminuição destavapor, com a conseqüente diminuição desta
diferença, poderá tornar impraticável a circu-diferença, poderá tornar impraticável a circu-
lação natural.lação natural.
Observa-se no gráfico a seguir que a dife-Observa-se no gráfico a seguir que a dife-
rença entre a água líquida e o vapor saturadorença entre a água líquida e o vapor saturado
diminui com o aumento da diminui com o aumento da pressão, tornando-pressão, tornando-
se nula na pressão crítica.se nula na pressão crítica.
circulação poderá ser natural, forçada ou even-circulação poderá ser natural, forçada ou even-
tualmente, mista.tualmente, mista.
Em geradores de vapor projetados paraEm geradores de vapor projetados para
circulação forçada, há dois tipos de arranjo:circulação forçada, há dois tipos de arranjo:
 –  – “once“once-throu-through” gh” ou ou de de uma uma só só passapassagem;gem;
 –  – com recirculaçãocom recirculação..
 Nos  Nos geradogeradores res de de vapor vapor do do tipo tipo “once“once
through” a água é bombeada contra os circui-through” a água é bombeada contra os circui-
tos de troca de calor, onde gradualmente irá setos de troca de calor, onde gradualmente irá se
vaporizar ao longo desses circuitos. Quando avaporizar ao longo desses circuitos. Quando a
vaporização se processa, o fluxo através devaporização se processa, o fluxo através de
circuitos adicionais resultará no superaqueci-circuitos adicionais resultará no superaqueci-
mento do vapor. Este tipo de arranjo é aplica-mento do vapor. Este tipo de arranjo é aplica-
do para altas pressões de geração de vapor edo para altas pressões de geração de vapor e
não necessita tubulação superior para a sepa-não necessita tubulação superior para a sepa-
ração ração líquido-vaporlíquido-vapor..
 Nos geradores de vapor do tipo “recircu- Nos geradores de vapor do tipo “recircu-
lação”, assim como nos de circulação natural,lação”, assim como nos de circulação natural,
é exigido o uso de um tubulão onde a separa-é exigido o uso de um tubulão onde a separa-
ção líquido-vapor se verificará. A água líqui-ção líquido-vapor se verificará. A água líqui-
da será dirigida através dos “downcomers”da será dirigida através dos “downcomers”
 para  para a sa sucção ucçãodas das bombas bombas de de circulação circulação e see serárá
 bomb bombeada eada contcontra ra os os circircuitcuitos os ascenascendentdenteses(risers), onde a (risers), onde a vaporização irá se proceder.vaporização irá se proceder.
Com o objetivo de manter “molhada” aCom o objetivo de manter “molhada” a
superfície interna dos risers, é usual limitar-sesuperfície interna dos risers, é usual limitar-se
de projeto, a percentagem de vapor em pesode projeto, a percentagem de vapor em peso
nas partes superiores dos mesmos. Dessa for-nas partes superiores dos mesmos. Dessa for-
ma, obtêm-se uma vaporização nucleada pos-ma, obtêm-se uma vaporização nucleada pos-
sibilitando o estabelecimento de um alto coe-sibilitando o estabelecimento de um alto coe-
ficiente de película de lado da água, condu-ficiente de película de lado da água, condu-
zindo a temperatura das paredes metálicas re-zindo a temperatura das paredes metálicas re-
lativamente baixas, compatíveis com o uso delativamente baixas, compatíveis com o uso de
aço-carbono nestas regiões. O valor desta li-aço-carbono nestas regiões. O valor desta li-
mitação é da ordem de 5 a 20% em massa,mitação é da ordem de 5 a 20% em massa,
dependendo, dentre outros fatores, da dependendo, dentre outros fatores, da pressãopressão
de geração.de geração.
2.5 Combustíveis2.5 Combustíveis
2.5.1 Introdução2.5.1 Introdução
O termo “combustível” está, atualmente,O termo “combustível” está, atualmente,
ligado diretamente à idéia de fonte de energialigado diretamente à idéia de fonte de energia
calorífica. Desta forma, o termo dificilmentecalorífica. Desta forma, o termo dificilmente
se dissocia de outras formas de energia, quese dissocia de outras formas de energia, que
também podem fornecer calor. Fala-se, por também podem fornecer calor. Fala-se, por 
exemplo, em combustível nuclear, quando seexemplo, em combustível nuclear, quando se
faz referência a substâncias que por meio dafaz referência a substâncias que por meio da
fissão nuclear, produzem calor.fissão nuclear, produzem calor.
Mas, no sentido exato do Mas, no sentido exato do termo, combus-termo, combus-
tível é a substância susceptível que, ao se com-tível é a substância susceptível que, ao se com-
 binar quimica binar quimicamente comente com outra, m outra, gera uma gera uma rea-rea-
ção exotérmica, isto é, uma reação que des-ção exotérmica, isto é, uma reação que des-
 prende ca prende calor.lor.
Assim, é que caldeiras gerando vapor Assim, é que caldeiras gerando vapor aci-aci-
ma de 180 kg/cmma de 180 kg/cm
22
 utilizam utilizam circulação força-circulação força-dada, enquanto que caldeiras gerando vapor abai-, enquanto que caldeiras gerando vapor abai-
xo de 140 kg/cmxo de 140 kg/cm22 utilizam circulação natural. utilizam circulação natural.
 No intervalo,  No intervalo, dependendo dependendo de outros de outros fatores, afatores, a
  
2424
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
2.5.3 Principais Propriedades de um2.5.3 Principais Propriedades de um
CombustívelCombustível
Em função do uso cada vez menor dosEm função do uso cada vez menor dos
combustíveis sólidos, para combustíveis sólidos, para geração de vapor,geração de vapor,
serão abordadas as principais propriedades dosserão abordadas as principais propriedades dos
combustíveis líquidos e combustíveis líquidos e gasosos.gasosos.
Características Principais dos CombustíveisCaracterísticas Principais dos Combustíveis
LíquidosLíquidos
Além da composição elementar, que indi-Além da composição elementar, que indi-
ca as percentagens em peso de carbono (C),ca as percentagens em peso de carbono (C),
hidrogênio (H) e enxofre (S) e principais ele-hidrogênio (H) e enxofre (S) e principais ele-
mentos químicos existentes na maioria dosmentos químicos existentes na maioria dos
combustíveis industriais, outras três caracte-combustíveis industriais, outras três caracte-
rísticas são muito importantes, tais como orísticas são muito importantes, tais como o
“poder calorífico”, a “viscosidade” e o “ponto“poder calorífico”, a “viscosidade” e o “ponto
de fulgor”, quando se trata de combustíveisde fulgor”, quando se trata de combustíveis
líquidos.líquidos.
Poder CaloríficoPoder Calorífico
É a quantidade de calor que um combustí-É a quantidade de calor que um combustí-
vel pode liberar por unidade de peso ou volu-vel pode liberar por unidade de peso ou volu-
me. É dado em calorias e normalmente expres-me. É dado em calorias e normalmente expres-
so em kcal/kg, Btu/lb, kcal/mol e kcal/mso em kcal/kg, Btu/lb, kcal/mol e kcal/m33..
O poder calorífico é determinado em la-O poder calorífico é determinado em la-
 bo borara tótórrio io popor r um um apapararelelho ho dedenonomiminanadodo
calorímetro, ou é determinado por uma tabelacalorímetro, ou é determinado por uma tabela
da National Bureau of Standards queda National Bureau of Standards que
correlaciona o poder calorífico de óleos com-correlaciona o poder calorífico de óleos com-
 bustíveis com a d bustíveis com a densidade.ensidade.
A presença de hidrogênio (H) no A presença de hidrogênio (H) no combus-combus-
tível faz com que apareça água nos produtostível faz com que apareça água nos produtos
de combustão, o que determina dois valoresde combustão, o que determina dois valores
diferentes para o Poder Calorífico:diferentes para o Poder Calorífico:
a)a) PodePoder Calor Calorífico rífico SupeSuperior (PCrior (PCS);S);
 b) b) Poder CaPoder Calorífico Inferior (PClorífico Inferior (PCI).I).
Poder Calorífico Superior (PCS)Poder Calorífico Superior (PCS) é defi-é defi-
nido como a quantidade de calor que o com-nido como a quantidade de calor que o com-
 bustível  bustível libera libera na na queima, queima, por por unidade unidade de de mas-mas-
sa (peso) do combustível, supondo que o mes-sa (peso) do combustível, supondo que o mes-
mo seja submetido à mo seja submetido à combustão completa.combustão completa.
Poder Calorífico Inferior (PCI)Poder Calorífico Inferior (PCI) é defi-é defi-
nido como a quantidade de calor que o com-nido como a quantidade de calor que o com-
 bustível  bustível libera libera na na queima, queima, por por unidade unidade de de mas-mas-
sa (peso) do combustível,sa (peso) do combustível, menosmenos o calor ne-o calor ne-
cessário para evaporar a água existente no com-cessário para evaporar a água existente no com-
 bustível. bustível. Nos  Nos cálccálculos ulos de de combcombustãustão, o, é é apliaplicadocado
o Poder Calorífico Inferior (PCI) do com-o Poder Calorífico Inferior (PCI) do com-
 bust bustívelível..
Praticamente inúmeros elementos e com-Praticamente inúmeros elementos e com-
 postos  postos químicos químicos possuem possuem esta esta propriedade,propriedade,
 principalmente quando a  principalmente quando a reação é reação é feita entrefeita entre
eles e o oxigênio.eles e o oxigênio.
Ainda que se utilizem, em certas circuns-Ainda que se utilizem, em certas circuns-
tâncias, elementos como o “berílio” comotâncias, elementos como o “berílio” como
combustível, apenas algumas substâncias sãocombustível, apenas algumas substâncias são
consideradas “combustíveis industriais”.consideradas “combustíveis industriais”.
Define-se como combustível industrial,Define-se como combustível industrial,
toda substância (no estado sólido, líquido outoda substância (no estado sólido, líquido ou
gasoso) que, ao reagir com o oxigênio (Ogasoso) que, ao reagir com o oxigênio (O22),),
libera calor.libera calor.
Combustível + OCombustível + O22    gases gases ++ calorcalor
Exemplo:Exemplo:
C + OC + O22   COCO22 + 97.200 Kcal. + 97.200 Kcal.
2.5.2 Classificação2.5.2 Classificação
Os “combustíveis industriais” podem ser Os “combustíveis industriais” podem ser 
classificados em:classificados em:
 – – Naturais (sólidos, líquidoNaturais (sólidos, líquidos e gasososs e gasosos););
 – – Artificiais (sólidos, Artificiais (sólidos, líquidos e líquidos e gasosos).gasosos).
Dentre os mais importantes na Dentre os mais importantes naclassifica-classifica-
ção anterior, pode-se citar:ção anterior, pode-se citar:
NaturaisNaturais
a) Sólidosa) Sólidos
 – – carvão mineral carvão mineral (turfa, hulha)(turfa, hulha)
 – – madeira (nó de madeira (nó de pinho, lenha)pinho, lenha)
 – – xisto (betuminoso)xisto (betuminoso)
 – – resíduos resíduos industriais industriais (bagaço (bagaço de de cana,cana,
casca de cereais).casca de cereais).
 b) b) LíquidosLíquidos
 – – petróleopetróleo
cc)) GaGasososososs
 – – gás natural.gás natural.
ArtificiaisArtificiais
aa)) SóSólilidodoss
 – – carvão vcarvão vegetalegetal
 – – coque de pcoque de petróleoetróleo
 b) b) LíquidosLíquidos
 – – álcoolálcool
 – – deriderivados vados de de petrpetróleo óleo (exe(exemplomplos:s:
gasolina, querosene, óleos)gasolina, querosene, óleos)
 – – óleo de xistoóleo de xisto
cc)) GaGasososososs
 – – GLPGLP
 – – gás COgás CO
 – – gás de gás de gasogêniogasogênio
 – – gás de alto gás de alto fornoforno
 – – gás natural.gás natural.
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
25 25 
ViscosidadeViscosidade
É a resistência ao É a resistência ao escoamento apresenta-escoamento apresenta-
da pelo óleo combustível. Dá informações so-da pelo óleo combustível. Dá informações so-
 bre  bre a a facilidade facilidade de de movimentação e movimentação e transfe-transfe-
rência do óleo combustível, na temperaturarência do óleo combustível, na temperatura
vigente e também o grau de pré-aquecimentovigente e também o grau de pré-aquecimento
a que o óleo deve ser submetido, a fim de ob-a que o óleo deve ser submetido, a fim de ob-
ter-se uma temperatura correta de ter-se uma temperatura correta de atomizaçãatomização,o,
 para  para uma uma combustão combustão eficiente. eficiente. Este Este grau grau dede
aquecimento, a que o óleo deve ser submeti-aquecimento, a que o óleo deve ser submeti-
do, é obtido através de um gráfico de viscosidadedo, é obtido através de um gráfico de viscosidade
da ASTM Standard Viscoda ASTM Standard Viscosity Temperature Charsity Temperature Charts.ts.
A determinação da Viscosidade do óleoA determinação da Viscosidade do óleo
combustível é feita em laboratório em apare-combustível é feita em laboratório em apare-
lhos denominados viscosímetros Saybolt.lhos denominados viscosímetros Saybolt.
O viscosímetro Saybolt é O viscosímetro Saybolt é operado fazen-operado fazen-
do escoar a amostra através de orifícios deno-do escoar a amostra através de orifícios deno-
minados “Furol” – SSF (Segundos Sayboltminados “Furol” – SSF (Segundos Saybolt
Furol) e “Universal” – SSU (Segundos SayboltFurol) e “Universal” – SSU (Segundos Saybolt
Universal).Universal).
A viscosidade SSU possui um valor apro-A viscosidade SSU possui um valor apro-
ximado 10 (dez) vezes maior que a SSF, isto é,ximado 10 (dez) vezes maior que a SSF, isto é,
o orifício Furol é maior o orifício Furol é maior para dar maior vazão.para dar maior vazão.
SSU = SSF x 10SSU = SSF x 10
São, portanto, empregados para óleos maisSão, portanto, empregados para óleos mais
viscosos o SSF e para viscosos o SSF e para óleos menos viscosos oóleos menos viscosos o
SSU.SSU.
Outra unidade empregada na determina-Outra unidade empregada na determina-
ção de viscosidade de óleos combustíveis é oção de viscosidade de óleos combustíveis é o
“Centistokes” (cts). Nesta unidade, são obti-“Centistokes” (cts). Nesta unidade, são obti-
das as viscosidades dos óleos mais pesados,das as viscosidades dos óleos mais pesados,
mais viscosos.mais viscosos.
Quando a viscosidade SSU é maior queQuando a viscosidade SSU é maior que
80 (oitenta), utiliza-se a seguinte relação:80 (oitenta), utiliza-se a seguinte relação:
SSU = cts x 4,63SSU = cts x 4,63
Ponto de FulgorPonto de Fulgor
Ponto de Fulgor de um combustível é aPonto de Fulgor de um combustível é a
menor temperatura na qual um produto (óleo,menor temperatura na qual um produto (óleo,
 por  por exemplo) exemplo) é é vaporizado, vaporizado, em em quantidadequantidade
suficiente para formar com o ar uma misturasuficiente para formar com o ar uma mistura
capaz de se inflamar capaz de se inflamar momentâneamente, quan-momentâneamente, quan-
do se incide uma do se incide uma chama sobre a mesma.chama sobre a mesma.
O Ponto de Fulgor determina condições se-O Ponto de Fulgor determina condições se-
guras de armazenamento do óleo, além de de-guras de armazenamento do óleo, além de de-
tectar se o mesmo contém produtos mais leves.tectar se o mesmo contém produtos mais leves.
2.5.4 2.5.4 Características PriCaracterísticas Principais dos ncipais dos CombustíveisCombustíveis
GasososGasosos
O gás combustível e o gás natural são con-O gás combustível e o gás natural são con-
siderados combustíveis de fácil queima, bas-siderados combustíveis de fácil queima, bas-
tando uma mistura adequada de gás e ar tando uma mistura adequada de gás e ar parapara
que entrem em combustão com a simples apro-que entrem em combustão com a simples apro-
ximação de uma chama.ximação de uma chama.
A combustão desses gases proporcionaA combustão desses gases proporciona
uma queima completa, com pequeno excessouma queima completa, com pequeno excesso
de ar e sem de ar e sem presença de fumaça.presença de fumaça.
O gás combustível é constituído de umaO gás combustível é constituído de uma
mistura de hidrocarbonetos que são compos-mistura de hidrocarbonetos que são compos-
tos de hidrogênio e carbono, além de peque-tos de hidrogênio e carbono, além de peque-
nas quantidades de CO, Onas quantidades de CO, O22 e H. e H.
Duas características são muito importan-Duas características são muito importan-tes no gás combustível, o “poder calorífico” etes no gás combustível, o “poder calorífico” e
a “densidade”.a “densidade”.
Poder CaloríficoPoder Calorífico
Da mesma forma que os combustíveis lí-Da mesma forma que os combustíveis lí-
quidos, os combustíveis gasosos também apre-quidos, os combustíveis gasosos também apre-
sentam Poder Calorífico Superior (PCS) esentam Poder Calorífico Superior (PCS) e
Poder Calorífico Inferior (PCI), expressos emPoder Calorífico Inferior (PCI), expressos em
kcal/kg e kcal/mkcal/kg e kcal/m33..
O Poder Calorífico de um gás é maior seO Poder Calorífico de um gás é maior se
esse gás conter mais átomos de carbono (C) eesse gás conter mais átomos de carbono (C) e
hidrogênio (H).hidrogênio (H).
Assim, o gás Assim, o gás natural, basicamente metanonatural, basicamente metano
(CH(CH44) tem menor poder ) tem menor poder calorífico do que GLP,calorífico do que GLP,
constituído de propano (Cconstituído de propano (C33HH88) e butano) e butano
(C(C44HH1010).).
DensidadeDensidade
A Densidade relativa de um gás é dadaA Densidade relativa de um gás é dada
sob a forma de um número adimensional, as-sob a forma de um número adimensional, as-
sim no gás natural que é mais leve que o ar,sim no gás natural que é mais leve que o ar,
tem densidade relativa de 0,6 e, o tem densidade relativa de 0,6 e, o GLP que éGLP que é
mais pesado que o ar, tem densidade relativamais pesado que o ar, tem densidade relativa
de 1,7.de 1,7.
Portanto, através de exemplos anteriores,Portanto, através de exemplos anteriores,
 pode-se dizer que a densidad pode-se dizer que a densidade relativa de ume relativa de um
gás é a relação entre a massa desse gás e umagás é a relação entre a massa desse gás e uma
massa igual de ar atmosférico, estando ambosmassa igual de ar atmosférico, estando ambos
(gás e ar) nas (gás e ar) nas mesmas condições de tempera-mesmas condições de tempera-
tura e pressão.tura e pressão.
A propriedade de Densidade de um gás éA propriedade de Densidade de um gás é
importante na sua própria combustão.importante na sua própria combustão.
2.6 Teoria da Combustão2.6 Teoria da Combustão
A combustão é definida como a combina-A combustão é definida como a combina-
ção rápida do oxigênio com os elementos com-ção rápida do oxigênio com os elementos com-
 bustíveis, produzind bustíveis, produzindo luz é caloro luz é calor..
A eficiência da combustãoestá diretamen-A eficiência da combustão está diretamen-
te relacionada à combinação de três fatores:te relacionada à combinação de três fatores:
 – – temperatura suficiente temperatura suficiente para a ignpara a ignição;ição;
 – – tempo tempo necessário necessário para para uma uma combustãocombustãocompleta;completa;
 – – turbulência.turbulência.
  
26 26 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Pode-se dizer que nas Pode-se dizer que nas reações acima:reações acima:
a)a) 12 kg 12 kg de C rde C reageeagem com m com 32 kg 32 kg de Ode O22,,
formando 44 kg de COformando 44 kg de CO22 e liberandoe liberando
97.200 kcal. Se 12 kg de C, para for-97.200 kcal. Se 12 kg de C, para for-
mar COmar CO22, liberam 97.200 kcal,, liberam 97.200 kcal, 1 kg li-1 kg li-
bera 8.100 kcalbera 8.100 kcal..
 b) b) 4 4 kg kg de Hde H22 reagem com 32 kg de O reagem com 32 kg de O22,,
formando 36 kg de Hformando 36 kg de H22O, liberandoO, liberando
136.400 kcal. Se 4 kg de H136.400 kcal. Se 4 kg de H22  liberam  liberam
136.400 kcal,136.400 kcal, 1 kg libera 34.100 kcal1 kg libera 34.100 kcal..
c)c) 32 kg 32 kg de S rede S reagem agem com 3com 32 kg d2 kg de Oe O
22
,,
formando 64 kg de SOformando 64 kg de SO22  e liberam  e liberam
70.400 kcal. Se 32 kcal de S liberam70.400 kcal. Se 32 kcal de S liberam
70.400 kcal,70.400 kcal, 1 kg libera 2.200 kcal1 kg libera 2.200 kcal..
Estes três fatores governam a Estes três fatores governam a velocidadevelocidade
e o processo de reação do e o processo de reação do combustível após acombustível após a
sua iniciação.sua iniciação.
A temperatura é mantida pelo balanço deA temperatura é mantida pelo balanço de
calor na fornalha, onde se conseguem manter calor na fornalha, onde se conseguem manter 
as temperaturas razoavelmente estáveis, des-as temperaturas razoavelmente estáveis, des-
de que não se interrompa o fluxo de combus-de que não se interrompa o fluxo de combus-
tível ou ar.tível ou ar.
O tempo necessário para a reação de com-O tempo necessário para a reação de com-
 bustível  bustível é é assegurado assegurado por por projeto. projeto. Depende Depende dodo
tipo da fornalha, principalmtipo da fornalha, principalmente quanto ao seuente quanto ao seu
dimensionamento no que se refere ao tipo edimensionamento no que se refere ao tipo e
volume do combustível usado na queima.volume do combustível usado na queima.
A turbulência é o fator mais difícil de seA turbulência é o fator mais difícil de se
conseguir e se torna necessário para conseguir e se torna necessário para assegurar assegurar 
uma boa mistura combustível/ar, forma deuma boa mistura combustível/ar, forma de
chama e queima completa do combustível.chama e queima completa do combustível.
Reação de combustãoReação de combustão
As reações químicas que ocorrem na com-As reações químicas que ocorrem na com-
 bustão de  bustão de um hidrocarboneum hidrocarboneto são muito coto são muito com-m-
 plexas,  plexas, havendo havendo na na maioria maioria dos dos casos, casos, reaçõesreações
intermediárias antes de se chegar aos produ-intermediárias antes de se chegar aos produ-
tos finais da combustão – COtos finais da combustão – CO22, H, H22O, OO, O22 e N e N22..
A reação geral completa ocorre:A reação geral completa ocorre:
a)a) em em vovolulumeme::
CxHy + m OCxHy + m O22 + 3,76 m N + 3,76 m N22  →→ b  b COCO22 +  + n n HH22O + c OO + c O22 +  + d d NN22
 b) b) em peso:em peso:
CxHy + m OCxHy + m O22 + 3,35 m N + 3,35 m N22  →→ b  b COCO22 +  + n n HH22O + c OO + c O22 +  + d d NN22
As reações de combustão podem ser re-As reações de combustão podem ser re-
 presentadas  presentadas conforme se conforme se segue:segue:
aa)) C C + + OO22 →→ COCO22 + 97.200 kcal + 97.200 kcal
 b) b) 2 H2 H22 + O + O22 →→ 2 H2 H22O + 136.400 kcalO + 136.400 kcal
cc)) S S + + OO22 →→ SOSO22 + 70.400 kcal + 70.400 kcal
d)d) C + C + 1/1/2O2O22 →→ CO + 28.880 kcalCO + 28.880 kcal
ee)) CO CO + 1+ 1/2/2OO22 →→ COCO22 + 68.320 kcal + 68.320 kcal
d)d) 12 kg d12 kg de C reage C reagem com 1em com 16 kg de O6 kg de O22,,
formando 28 kg de CO e liberandoformando 28 kg de CO e liberando
28.880 kcal. Se 12 kg de C, para for-28.880 kcal. Se 12 kg de C, para for-
mar COmar CO22 liberam 28.880 kcal, liberam 28.880 kcal, 1 kg li-1 kg li-
bera 2.407 kcalbera 2.407 kcal..
e)e) 28 kg 28 kg de CO de CO reagereagem com 1m com 16 kg d6 kg de Oe O22
formando 44 kg de COformando 44 kg de CO22  e liberando e liberando
68.320 kcal. A quantidade de calor li-68.320 kcal. A quantidade de calor li-
 berado  berado por por kg kg em em termos termos de de C C é é igual igual aa
5.693 kcal.5.693 kcal.
2.7 Queimadores2.7 Queimadores
São dispositivos destinados a preparar oSão dispositivos destinados a preparar o
combustível para a queima, fornecendo-o à for-combustível para a queima, fornecendo-o à for-
nalha dividido e em íntima mistura nalha dividido e em íntima mistura com o ar.com o ar.
OO maçaricomaçarico é o elemento que se  é o elemento que se destina adestina a
receber o óleo, e atomizá-lo para o interior dareceber o óleo, e atomizá-lo para o interior da
fornalha.fornalha.
Há diversos tipos, dos quais, normalmen-Há diversos tipos, dos quais, normalmen-
te, são usados, em caldeiras de refinarias:te, são usados, em caldeiras de refinarias:
 – – maçaricos maçaricos para para óleo óleo combustível combustível (le-(le-
ves e pesados) e óleo diesel;ves e pesados) e óleo diesel;
 – – maçaricos maçaricos para para gás gás combustível combustível (gás(gásnatural e gás de refinaria).natural e gás de refinaria).
Como a queima de óleo combustível ouComo a queima de óleo combustível ou
diesel processa-se na fase gasosa, há diesel processa-se na fase gasosa, há necessi-necessi-
dade que o mesmo seja atomizado, que é a di-dade que o mesmo seja atomizado, que é a di-
visão do combustível em gotículas finas visão do combustível em gotículas finas (10-(10-
50 mícrons), facilitando, assim, a sua vapori-50 mícrons), facilitando, assim, a sua vapori-
zação com o calor da chama e o contato com ozação com o calor da chama e o contato com o
ar de combustão. Quanto mais pesado for oar de combustão. Quanto mais pesado for o
combustível, tanto menores deverão ser ascombustível, tanto menores deverão ser as
gotículas para manter a eficiência do maçarico.gotículas para manter a eficiência do maçarico.
O maçarico a gás é, em geral, um O maçarico a gás é, em geral, um maçaricomaçarico
simples, porque o combustível é simples, porque o combustível é introduzidointroduzido
diretamente na fornalha, passando através dediretamente na fornalha, passando através de
uma simples lança, uma simples lança, sem qualquer “preparo”,sem qualquer “preparo”,
isto é, sem necessidade de ser atomizadoisto é, sem necessidade de ser atomizado
como o óleo combustível ou diesel, por en-como o óleo combustível ou diesel, por en-
contrar-se no estado gasoso. Estabelece-se,contrar-se no estado gasoso. Estabelece-se,
apenas, a proporção entre a mistura do com-apenas, a proporção entre a mistura do com-
 bustível  bustível com o ar.com o ar.
Há dois tipos de maçaricos para com-Há dois tipos de maçaricos para com-
 bust bustíveiíveis s gasosgasosos, os, os os aspiaspirantrantes es (Pr(Premixemix) ) ee
os de queima direta. Nas caldeiras das refi-os de queima direta. Nas caldeiras das refi-
narias, usam-se os de queima direta com ar narias, usam-se os de queima direta com ar 
forçado, baseados na injeção direta de gásforçado, baseados na injeção direta de gás
na fornalha através de maçaricos com bicosna fornalha através de maçaricos com bicos
que possuem furos de pequeno diâmetro. Sãoque possuem furos de pequeno diâmetro. São
queimadores com baixo nível de ruído. Nor-queimadores com baixo nível de ruído. Nor-
malmente, as chamas são longas, requeren-malmente, as chamas são longas, requeren-
do uma atenção maior quanto à sua opera-do uma atenção maior quanto à sua opera-
ção, principalmente no que se refere à inci-ção, principalmente no que se refereà inci-
dência de chama.dência de chama.
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
27 27 
Os queimadores podem ser do tipo queOs queimadores podem ser do tipo que
utilizam somente um único combustível, óleoutilizam somente um único combustível, óleo
combustível ou gás combustível, ou do tipocombustível ou gás combustível, ou do tipo
combinado, que pode queimar óleo combustí-combinado, que pode queimar óleo combustí-
vel ou gás combustível ou vel ou gás combustível ou ambos em conjun-ambos em conjun-
to. As caldeiras das refinarias utilizam, nor-to. As caldeiras das refinarias utilizam, nor-
malmente, o tipo malmente, o tipo combinado.combinado.
A Figura a seguir mostra um tipo deA Figura a seguir mostra um tipo de
queimador de queima combinada.queimador de queima combinada.
Queimador para queima combinada (gás e óleo).Queimador para queima combinada (gás e óleo).
O ar que atravessa o queimador é ,geral-O ar que atravessa o queimador é ,geral-
mente, dividido em duas partes, o chamadomente, dividido em duas partes, o chamado
“ar primário”, misturado ao combustível no“ar primário”, misturado ao combustível no
 próprio qu próprio queimador, eimador, e o e o “ar se“ar secundário”, cundário”, que que oo
faz dentro da fornalha. A forma da chama éfaz dentro da fornalha. A forma da chama é
grandemente afetada, fazendo-se variar a dis-grandemente afetada, fazendo-se variar a dis-
tribuição do ar primário e tribuição do ar primário e secundário, aumen-secundário, aumen-
tando-se o comprimento da chama à medidatando-se o comprimento da chama à medida
que aumenta a vazão de ar secundário.que aumenta a vazão de ar secundário.
  
PilotoPiloto
RegistroRegistro
de ar de ar 
BlocoBloco
refratáriorefratário
ConeCone
(bocal)(bocal)
 Ar secundário Ar secundário
 Ar primário Ar primário
Bico atomizador para Bico atomizador para atomização mecânica.atomização mecânica.
A pulverização é conseguida com o auxí-A pulverização é conseguida com o auxí-lio de umlio de um agente pulverizanteagente pulverizante, que pode ser , que pode ser 
ar comprimido, vapor d’água ar comprimido, vapor d’água ou mecanismosou mecanismos
de pulverização mecânica.de pulverização mecânica.
AA atomização mecânicaatomização mecânica é aquela em que é aquela em que
a divisão do combustível requer alta pressãoa divisão do combustível requer alta pressão
(1,5 kg/cm(1,5 kg/cm22) e baixa viscosidade (em torno de) e baixa viscosidade (em torno de
70 SSU) no bico do maçarico. Há diversas70 SSU) no bico do maçarico. Há diversas
maneiras de atomizar o maneiras de atomizar o óleo mecanicamente,óleo mecanicamente,
dentre as quais, a mais usada é a de atomizaçãodentre as quais, a mais usada é a de atomização
com vazão variável de combustível, em quecom vazão variável de combustível, em que
 parte do comb parte do combustível sai peustível sai pelo orifício do bicolo orifício do bico
atomizador e o excesso pelo tubo de retornoatomizador e o excesso pelo tubo de retorno
 para  para o o sistema sistema de de bombeio; bombeio; há há uma uma válvula válvula dede
controle na linha de alimentação que controlacontrole na linha de alimentação que controlaa vazão de óleo para o maçarico. A Figura aoa vazão de óleo para o maçarico. A Figura ao
lado mostra um tipo de bico atomizador comlado mostra um tipo de bico atomizador com
retorno de óleo.retorno de óleo.
 Nas  Nas refinrefinariaarias, s, a a atomatomizaçização ão mecâmecânica nica vemvem
sendo reduzida gradativamente, em virtude dasendo reduzida gradativamente, em virtude da
queima de óleos cada vez mais pesados (resí-queima de óleos cada vez mais pesados (resí-
duo de vácuo, resíduo asfáltico), o que tornaduo de vácuo, resíduo asfáltico), o que torna
difícil sua utilização neste tipo de processo.difícil sua utilização neste tipo de processo.
AA atomização a vaporatomização a vapor é aquela em que aé aquela em que a
divisão do combustível é feita com vapor quedivisão do combustível é feita com vapor que
  
28 28 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
atua como agente atomizador. A pressão ne-atua como agente atomizador. A pressão ne-
cessária à atomização do combustível é me-cessária à atomização do combustível é me-
nor (2 kg/cmnor (2 kg/cm22) que a utilizada na atomização) que a utilizada na atomização
mecânica e aceita viscosidades maiores do óleomecânica e aceita viscosidades maiores do óleo
combustível (até 200 SSU). É necessário quecombustível (até 200 SSU). É necessário que
o vapor de atomização seja superaquecido eo vapor de atomização seja superaquecido e
esteja a uma pressão defasada do óleo, nor-esteja a uma pressão defasada do óleo, nor-
malmente a uma pressão maior. Nas refinarias,malmente a uma pressão maior. Nas refinarias,
os maçaricos empregados geralmente operamos maçaricos empregados geralmente operam
com a pressão do vapor em 1,5 kg/cmcom a pressão do vapor em 1,5 kg/cm
22
 acima acimada pressão do óleo.da pressão do óleo.
Este processo consiste na passagem doEste processo consiste na passagem do
vapor através de um orifício de redução paravapor através de um orifício de redução para
uma câmara de mistura, arrastando consigo ouma câmara de mistura, arrastando consigo o
óleo combustível em pequenas gotículas, sain-óleo combustível em pequenas gotículas, sain-
do atomizado pelo bico atomizador. Confor-do atomizado pelo bico atomizador. Confor-
me mostra a figura me mostra a figura abaixo.abaixo.
Maçarico a óleo com Maçarico a óleo com atomização a vapor.atomização a vapor.
ÓleoÓleo
Vapor Vapor 
Vapor Vapor 
ÓleoÓleo
 Ângulo d Ângulo dee
atomizaçãoatomização
Bico atomizador Bico atomizador 
Câmara deCâmara de
misturamistura
Orifício doOrifício do
vapor vapor OrifícioOrifício
do óleodo óleo
Conforme mostra a Figura a seguir, o va-Conforme mostra a Figura a seguir, o va-
 por  por circucircula la entre entre os os tubos tubos concconcêntricêntricos, os, e e é é con-con-
duzido ao bico de pulverização por finas ca-duzido ao bico de pulverização por finas ca-
naletas. Os vários modelos deste tipo denaletas. Os vários modelos deste tipo de
maçarico derivam da maneira como maçarico derivam da maneira como se encon-se encon-
tram no bico pulverizador o tram no bico pulverizador o óleo e o vapor.óleo e o vapor.
Constituem um tipo já bastante antigo eConstituem um tipo já bastante antigo e
são muito usados em caldeiras.são muito usados em caldeiras.
Maçarico a vapor.Maçarico a vapor.
AA atomização a aratomização a ar é um processo semelhante ao descrito acima, é um processo semelhante ao descrito acima, operando como agente ato-operando como agente ato-
mizador do ar mizador do ar comprimido ao invés de comprimido ao invés de vaporvapor. É usado para . É usado para combustíveis de baixa viscosidade.combustíveis de baixa viscosidade.
 Maçarico de baixa pressão, com comando independente de ar  Maçarico de baixa pressão, com comando independente de ar (primário e secundário).(primário e secundário).
Outro item a ser Outro item a ser abordado sobre queima-abordado sobre queima-dores é odores é o bloco refratáriobloco refratário, que é um conjunto, que é um conjunto
de tijolos de forma circular localizado na par-de tijolos de forma circular localizado na par-
te posterior do te posterior do queimadorqueimador, exatamente na en-, exatamente na en-
trada da fornalha onde a chama do maçaricotrada da fornalha onde a chama do maçarico
 projeta-se. projeta-se.
Os blocos refratários possuem as seguin-Os blocos refratários possuem as seguin-
tes finalidades:tes finalidades:
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
2929
 – – auxiliam a auxiliam a manter mais manter mais homogênea ahomogênea a
mistura da combustão, uma vez que amistura da combustão, uma vez que a
sua superfície recebe calor da chama esua superfície recebe calor da chama e
irradia à mistura ar/combustível, vapo-irradia à mistura ar/combustível,vapo-
rizando-a, para aumentar a velocidaderizando-a, para aumentar a velocidade
de queima.de queima.
 – – formam o corpo formam o corpo da chama, impda chama, impedindoedindo
que se espalhe de sua base.que se espalhe de sua base.
A queima de óleo, gás ou carvão pulveri-A queima de óleo, gás ou carvão pulveri-zado exige alta turbulência para garantir umazado exige alta turbulência para garantir uma
 perfeita mistura com perfeita mistura combustível-arbustível-ar..
Ressalte-se que a boa operação com pe-Ressalte-se que a boa operação com pe-
quenos valores de excesso de ar, grande metaquenos valores de excesso de ar, grande meta
no projeto de queimadores, só é conseguidano projeto de queimadores, só é conseguida
aumentando-se a turbulência, o que traz comoaumentando-se a turbulência, o que traz como
conseqüência a elevação da perda de carga noconseqüência a elevação da perda de carga no
queimador.queimador.
A fim de permitir grandes oscilações naA fim de permitir grandes oscilações na
carga da caldeira, os queimadores deverãocarga da caldeira, os queimadores deverão
 possuir  possuir bom bom desempenho desempenho dentro dentro de de uma uma faixafaixa
de operação definida pelo “turn-dowm ratio”de operação definida pelo “turn-dowm ratio”
 – relaç – relação ão entre a entre a maior e maior e a ma menor enor taxa taxa de libede libe--
ração de calor possível.ração de calor possível.O ponto de vazão máxima é aquele no qualO ponto de vazão máxima é aquele no qual
o maçarico, operando em sua total capacida-o maçarico, operando em sua total capacida-
de, oferecerá condições para que a velocidadede, oferecerá condições para que a velocidade
da mistura ar/combustível provoque um pos-da mistura ar/combustível provoque um pos-
sível afastamento da chama do bico dosível afastamento da chama do bico do
maçarico. Essa condição persistindo, poderámaçarico. Essa condição persistindo, poderá
ocorrer a extinção da chama.ocorrer a extinção da chama.
 No ponto de vazã No ponto de vazão mínima, poderá oco mínima, poderá ocor-or-
rer um retrocesso de rer um retrocesso de chama, pois, como a quan-chama, pois, como a quan-
tidade de ar de combustão é relativamente pe-tidade de ar de combustão é relativamente pe-
quena, poderá provocar uma insuficiência dequena, poderá provocar uma insuficiência de
ar e o conseqüente retrocesso da chama.ar e o conseqüente retrocesso da chama.
Os maçaricos a óleo possuem, geralmen-Os maçaricos a óleo possuem, geralmen-
te, uma faixa operacional da ordem de 4:1te, uma faixa operacional da ordem de 4:1(“turn-down ratio”), enquanto que os maçari-(“turn-down ratio”), enquanto que os maçari-
cos a gás conseguem uma elevada faixa cos a gás conseguem uma elevada faixa ope-ope-
racional, da ordem de 10:1 sem grandes pro-racional, da ordem de 10:1 sem grandes pro-
 blemas. blemas.
Em suma, as finalidades do queimador Em suma, as finalidades do queimador 
são:são:
 – – pulverizar o combupulverizar o combustível;stível;
 – – misturar misturar intimamente intimamente o óleoo óleo, já , já em em né-né-
voa, com o ar;voa, com o ar;
 – – mantmanter er as as propproporçõorções es entre entre o o ar ar e e o o óleoóleo..
2.82.8 PrPré-é-AqAqueuececedodorres es de de ArAr
Em geral, os fornos e caldeiras são proje-Em geral, os fornos e caldeiras são proje-
tados para terem seus gases de combustão dei-tados para terem seus gases de combustão dei-xando a zona de convecção com temperaturasxando a zona de convecção com temperaturas
em torno de 300ºC. Isto leva a uma perda deem torno de 300ºC. Isto leva a uma perda de
calor de 20% calor de 20% aproximadamente. Para recupe-aproximadamente. Para recupe-
rar parte deste calor, existem equipamentos querar parte deste calor, existem equipamentos que
transferem o calor dos gases para o ar utiliza-transferem o calor dos gases para o ar utiliza-
do na combustão: são os do na combustão: são os chamados pré-aque-chamados pré-aque-
cedores de ar. A eficiência da caldeira, comocedores de ar. A eficiência da caldeira, como
um todo, aumenta em cerca de um todo, aumenta em cerca de 2,5% para cada2,5% para cada
50ºC de queda de temperatura dos gases na50ºC de queda de temperatura dos gases na
saída.saída.
O pré-aquecedor de ar, que aquece o ar O pré-aquecedor de ar, que aquece o ar 
 para  para temperaturas temperaturas acima acima de de 150ºC, 150ºC, proporcio-proporcio-
na uma economia de combustível de 5 a na uma economia de combustível de 5 a 10%.10%.
O ideal seria recuperar o máximo calor O ideal seria recuperar o máximo calor 
existente nos gases, levando-os à temperaturaexistente nos gases, levando-os à temperatura
 próxima da ambiente. Porém, isto não é  próxima da ambiente. Porém, isto não é pos-pos-
sível, pois geralmente o combustível utiliza-sível, pois geralmente o combustível utiliza-
do contém, compostos de enxofre que na rea-do contém, compostos de enxofre que na rea-
ção de combustão formam o SOção de combustão formam o SO33. Este com-. Este com-
 posto,  posto, quando quando misturado misturado ao ao vapor vapor d’água d’água ee
abaixo de um temperatura em torno de abaixo de um temperatura em torno de 160ºC,160ºC,
condensa formando o Hcondensa formando o H22SOSO44 ou ácido sulfúri- ou ácido sulfúri-
co, que provoca um violento co, que provoca um violento processo de cor-processo de cor-
rosão no rosão no equipamento.equipamento.
TTal fato leva al fato leva a que seja incluído a que seja incluído no siste-no siste-
ma de pré-aquecimento um pré-aquecedor dema de pré-aquecimento um pré-aquecedor de
ar a vapor conforme o ar a vapor conforme o esquema.esquema.
O pré-aquecedor a vapor permite que aO pré-aquecedor a vapor permite que a
temperatura do ar seja elevada da temperaturatemperatura do ar seja elevada da temperatura
ttoo (ambiente) a temperatura t (ambiente) a temperatura t11. Com isto, a di-. Com isto, a di-
ferença média de temperatura entre o fluidoferença média de temperatura entre o fluido
quente (gás de combustão) e o fluido frio (ar)quente (gás de combustão) e o fluido frio (ar)
no pré-aquecedor a gás é diminuída.no pré-aquecedor a gás é diminuída.
Desta forma, a temperatura de saída dosDesta forma, a temperatura de saída dosgases (Tgases (T22) pode indiretamente ser controlada) pode indiretamente ser controlada
 pela maior ou  pela maior ou menor vazão de menor vazão de vapor no pré-vapor no pré-
aquecedor a vapor.aquecedor a vapor.
  
30 30 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Para se recuperar todo o calor Para se recuperar todo o calor possível operando com a máxima eficiência, porém sem possível operando com a máxima eficiência, porém sem corro-corro-
são nos equipamentos, deve-se reduzir a temperatura dos gases (Tsão nos equipamentos, deve-se reduzir a temperatura dos gases (T22), reduzindo vapor no pré-), reduzindo vapor no pré-
aquecedor a vapor, até um limite que será a temperatura em que começará a haver formação deaquecedor a vapor, até um limite que será a temperatura em que começará a haver formação de
HH22SOSO44. Esta temperatura é chamada de Ponto de Orvalho (Dew-point) do H. Esta temperatura é chamada de Ponto de Orvalho (Dew-point) do H22SOSO44..
Os pré aquecedores de ar Os pré aquecedores de ar podem ser classificados em “tubulares” e podem ser classificados em “tubulares” e “regenerativos”.“regenerativos”.
•• Pré Pré aquaqueceecedordores es de de Ar Ar TTubuubularlar – são basicamente constituídos de um feixe tubular, fixado – são basicamente constituídos de um feixe tubular, fixado
a espelhos, inserido em um envólucro de chapa metálica. Os diversos arranjos encontradosa espelhos, inserido em um envólucro de chapa metálica. Os diversos arranjos encontrados
 par para o fluxa o fluxo de ar e gaso de ar e gases sães são moso mostradtradas na fias na figurgura que sa que se sege segue. O arue. O arranranjo cojo com fluxm fluxos emos em
contra-corrente é o mais usual face a maior capacidade que a presença, contudo, o arranjocontra-corrente é o mais usualface a maior capacidade que a presença, contudo, o arranjocom fluxos em paralelo é com fluxos em paralelo é o menos suceptível aos problemas de corrosão pelas maiores o menos suceptível aos problemas de corrosão pelas maiores tem-tem-
 per peratuaturas ras de de supsuperferfícieícies ms metáetálicalicas qs que ue nelneles es se se ververificificam.am.
Pré-Aquecedor de Ar.Pré-Aquecedor de Ar.
Pré aquecedores de Ar RegenerativosPré aquecedores de Ar Regenerativos – são constituídos de um motor, que gira a baixa – são constituídos de um motor, que gira a baixa
velocidade (2 a 3 rpm), contendo um material de enchimento que atua como “transporta-velocidade (2 a 3 rpm), contendo um material de enchimento que atua como “transporta-
dor” de calor. Os dor” de calor. Os gases de combustão, ao fluírem pelo equigases de combustão, ao fluírem pelo equipamento, cedem calor ao materipamento, cedem calor ao materi--
al do enchimento que, pelo movimento do rotor, ao ocupar o compartimento no qual se temal do enchimento que, pelo movimento do rotor, ao ocupar o compartimento no qual se tem
o fluxo de ar, são resfriados pela absorção de calor pelo ar. A grande vantagem dos préo fluxo de ar, são resfriados pela absorção de calor pelo ar. A grande vantagem dos pré
aquecedores renegerativos sobre os tubulares, consiste na elevada superfície de troca deaquecedores renegerativos sobre os tubulares, consiste na elevada superfície de troca de
calor num equipamento altamente compacto, o que é obtido pelo uso de chapas metálicascalor num equipamento altamente compacto, o que é obtido pelo uso de chapas metálicas
corrugadas, como material do enchimento.corrugadas, como material do enchimento.
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
3131
Pré-aquecedor de ar tipo regenerativo.Pré-aquecedor de ar tipo regenerativo.
Setor de selagemSetor de selagem
Setor deSetor de
gasesgases Setor de ar Setor de ar 
 Área quente Área quente  Área fria Área fria
Saída deSaída de
gasesgases
EntradaEntrada
de ar de ar 
Entrada de gasesEntrada de gases Saída de ar Saída de ar 
InvólucroInvólucro
FluxoFluxo
EixoEixo
Selo radialSelo radial
estacionárioestacionário
 Ar  Ar 
Selo axialSelo axial
(estacionário)(estacionário)
FluxoFluxo
Cesta daCesta da
superfíciesuperfície
quentequente
GasesGases
rroo t taa--
ççããoo
SeçãoSeção
atravésatravés
do rotor do rotor 
O uso do pré-aquecedor de ar não é essen-O uso do pré-aquecedor de ar não é essen-
cial à operação de um gerador de vapor. Suacial à operação de um gerador de vapor. Sua
instalação dependerá de uma análise de instalação dependerá de uma análise de inves-inves-
timento adicional versus economia timento adicional versus economia operacio-operacio-
nal. Contudo, só será possível a obtenção denal. Contudo, só será possível a obtenção de
altas eficiências através do seu uso, visto altas eficiências através do seu uso, visto que,que,
 pelo  pelo fator fator do do ar ar ser ser o o fluido fluido de de mais mais baixa baixa tem-tem-
 peratura  peratura (temperatura (temperatura ambiente), ambiente), será será possí-possí-
vel obter considerável redução na temperatu-vel obter considerável redução na temperatu-
ra dos gases para a chaminé.ra dos gases para a chaminé.
Os principais fatores a serem considera-Os principais fatores a serem considera-
dos para a instalação desse equipamento são:dos para a instalação desse equipamento são:
 – – o custo inicial do o custo inicial do equipamento;equipamento;
 – – as despesaas despesas de manutençs de manutenção;ão;
 – – os custos de os custos de instalação;instalação;
 – – o consumo de o consumo de combustível;combustível;
 – – o espaço do espaço disponível.isponível.
As principais desvantagens no uso de pré-As principais desvantagens no uso de pré-
aquecedores consistem em:aquecedores consistem em:
 – – problemas de problemas de corrosão ácida corrosão ácida nas par-nas par-
tes frias;tes frias;
 – – exigências exigências de de grandes grandes superfícies superfícies dede
troca de calor;troca de calor;
 – – necessidade necessidade de de grandes grandes espaços espaços paraparainstalação e de grandes pesos a instalação e de grandes pesos a supor-supor-
tar podem trazer inconvenientes detar podem trazer inconvenientes de
“lay-out”;“lay-out”;
 – – aumento na perda de carga nos fluxosaumento na perda de carga nos fluxos
de ar e gases implicam em aumento nade ar e gases implicam em aumento na
 potência para  potência para tiragem;tiragem;
 – – existência de existência de vazamento devazamento devido à covido à cor-r-
rosão, que só será detectado, quando arosão, que só será detectado, quando a
corrosão já estiver em estágio avançado.corrosão já estiver em estágio avançado.
2.9 Deterioração em fornos e caldeiras2.9 Deterioração em fornos e caldeiras
Os principais agentes responsáveis pelaOs principais agentes responsáveis pela
corrosão em equipamentos, operando em tem-corrosão em equipamentos, operando em tem- peratura ele peratura elevadas, vadas, como é como é o caso o caso dos fornos dos fornos ee
caldeiras, são:caldeiras, são:
 – – oxidação;oxidação;
 – – condensação condensação de ácidos;de ácidos;
 – – cinzas fundidas.cinzas fundidas.
Outras causas de deterioração incluem:Outras causas de deterioração incluem:
 – – deposição de deposição de coque nos tubcoque nos tubos;os;
 – – desprendimento desprendimento de refratários;de refratários;
 – – empenamento de empenamento de tubos por fluência;tubos por fluência;
 – – corrosão de sucorrosão de suportes de tubos;portes de tubos;
 – – oxidação de oxidação de maçaricos.maçaricos.
2.9.1 Oxidação2.9.1 Oxidação
Consiste no desgaste de materiais metáli-Consiste no desgaste de materiais metáli-cos pela reação com o oxigênio do cos pela reação com o oxigênio do ambiente.ambiente.
O filme de óxido forma-se no mesmo lo-O filme de óxido forma-se no mesmo lo-
cal onde o metal foi atacado, constituical onde o metal foi atacado, constituindo umando uma
  
32 32 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Desaerador Mecânico.Desaerador Mecânico.
2.10.2 Tratamento de água para caldeiras de2.10.2 Tratamento de água para caldeiras de
alta pressãoalta pressão
Caldeiras que operam em altas pressõesCaldeiras que operam em altas pressõesdevem ser alimentadas com água destilada por devem ser alimentadas com água destilada por 
evaporadores ou água desmineralizada. As cal-evaporadores ou água desmineralizada. As cal-
deiras que operam a altas deiras que operam a altas pressões são tão sus-pressões são tão sus-
 barreira que diminui  barreira que diminui a velocidade de a velocidade de ataque:ataque:
 para que  para que mais oxigênio mais oxigênio entre em entre em contato comcontato com
a superfície metálica, é preciso haver difusãoa superfície metálica, é preciso haver difusão
através da camada de óxido formado.através da camada de óxido formado.
A adição de determinados elementos deA adição de determinados elementos de
liga, como Cr, Ni, Mo, Si e Aliga, como Cr, Ni, Mo, Si e All melhora a re- melhora a re-
sistência à oxidação dos aços.sistência à oxidação dos aços.
2.102.10 TTratameratamento dnto de Águe Água de a de CaldeiCaldeirasras
2.10.1 Introdução2.10.1 Introdução
Do ponto de vista de tratamento d’água,Do ponto de vista de tratamento d’água,
um sistema gerador de vapor pode ser consi-um sistema gerador de vapor pode ser consi-
derado como contendo uma secção pré-caldei-derado como contendo uma secção pré-caldei-
ra, uma secção pós-caldeira e a caldeira pro-ra, uma secção pós-caldeira e a caldeira pro-
 priamente dita. priamente dita.
A secção pré-caldeira é constituída de tA secção pré-caldeira é constituída de to-o-
dos os equipamentos e tubulações instaladasdos os equipamentos e tubulações instaladas
antes da caldeira, isto é, equipamentos – pri-antes da caldeira, isto é, equipamentos – pri-
mários para tratamento d’água: mários para tratamento d’água: desaeradores,desaeradores,deionizadores, etc.deionizadores, etc.
A secção pós-caldeira, inclui todos osA secção pós-caldeira, inclui todos os
equipamentos e tubulações instalados após aequipamentos e tubulações instalados após a
caldeira, inclusive caldeira, inclusive o superaquecedor.o superaquecedor.
Para uma melhor compreensão de trata-Para uma melhor compreensão de trata-
mento de água a ser utilizada na geração demento de água a ser utilizada na geração de
vapor, é vapor, é importantimportante salientar que existem duase salientar que existem duas
correntes distintas de água:correntes distintas de água:
 – – água de Alimentação água de Alimentação de Caldeira: de Caldeira: é aé a
água que vai ser enviada à caldeiraágua que vai ser enviada à caldeira
(secção pré-caldeira);(secção pré-caldeira);
 – – água de Caldeira: é a água de Caldeira: é a água que já estáágua que já está
circulando no interior da caldeira.circulando no interior da caldeira.
A água de alimentação de caldeira, inde-A água de alimentação de caldeira, inde-
 pend pendentementemente ente do do tipo tipo e e extenextensão são do do tratamtratamen-en-
to, pode conter contaminantes que eventual-to, pode conter contaminantes que eventual-
mente sejam causa demente sejam causa de depósitosdepósitos,, corrosão corrosão ee
arrastearraste..
OsOs depósitosdepósitos reduzem diretamente a trans-reduzem diretamente a trans-
ferência de calor, causando um maior ferência de calor, causando um maior consumoconsumo
de combustível, altas temperaturas no metal (tu-de combustível, altas temperaturas no metal (tu-
 bos da caldeir bos da caldeira) e a) e posspossíveis danoíveis danos. Apesar des. Apesar de
mais sérios na caldeira, mais sérios na caldeira, também podem causar também podem causar 
 probl problemas emas nos nos sistesistemas pmas pré e ré e pós-cpós-caldeialdeira.ra.
AA corrosãocorrosão não apenas provoca danos nonão apenas provoca danos no
 ponto  ponto de ade ataque, taque, como como produz produz contaminaçõescontaminações
sérias de óxidos metálicos que, por sua vez,sérias de óxidos metálicos que, por sua vez,
 podem caus podem causar depósitos em oar depósitos em outros locais.utros locais.
cetíveis a problemas de corrosão e formação decetíveis a problemas de corrosão e formação de
depósitos como as caldeiras que operam emdepósitos como as caldeiras que operam em
 press pressões ões mais mais baixabaixas. No s. No entaentanto, a nto, a presspressões ões ee
temperaturas de operação mais temperaturas de operação mais elevadas, esteselevadas, estes
 proble problemas mas são são gradugradualmenalmente agte agravadravados.os.
O tratamento mais difundido, em funçãoO tratamento mais difundido, em função
de custos e facilidades operacionais, é o dade custos e facilidades operacionais, é o da
desmineralização da água.desmineralização da água.
A desmineralização consiste na remoçãoA desmineralização consiste na remoção
dos sais presentes na água. Esta remoção podedos sais presentes na água. Esta remoção podeser feita por resinas de troca iônica e/ou ser feita por resinas de troca iônica e/ou mem-mem-
 branas de o branas de osmose reversasmose reversa..
2.10.3 Remoção de 2.10.3 Remoção de Gases DissolvidosGases Dissolvidos
A presença de gases dissolvidos na água,A presença de gases dissolvidos na água,
como Ocomo O22, CO, CO22, H, H22S, etc., é a principal causaS, etc., é a principal causa
de corrosão em caldeiras, independente dade corrosão em caldeiras, independente da
 pressão de o pressão de operação (baixa, peração (baixa, média ou alta).média ou alta).
Principalmente OPrincipalmente O22   e e COCO22  são altamente  são altamente
corrosivos ao ferro e ligas de cobre que cons-corrosivos ao ferro e ligas de cobre que cons-
tituem as tubulações, aquecedores, rotores detituem as tubulações, aquecedores, rotores de
 bombas, etc. bombas, etc.
A prevenção contra corrosão efetua-se por A prevenção contra corrosão efetua-se por 
 processos  processos mecânicos mecânicos e químicos e químicos de “desde “desaera-aera-ção” da água.ção” da água.
2.10.4 Desaeração Mecânica da Água2.10.4 Desaeração Mecânica da Água
O processo mecânico de desaeração con-O processo mecânico de desaeração con-
siste no uso de siste no uso de um equipamento denominadoum equipamento denominado
de “desaerador”, para fazer a remoção do oxi-de “desaerador”, para fazer a remoção do oxi-
gênio livre.gênio livre.
O princípio da desaeração mecânica nosO princípio da desaeração mecânica nos
desaeradores consiste no seguinte: a água a ser desaeradores consiste no seguinte: a água a ser 
desaerada entra no desaerador pela parte su-desaerada entra no desaerador pela parte su- perior e, em forma de gotículas, recebe o va- perior e, em forma de gotículas, recebe o va-
 por  por em em contra contra corrente, corrente, que que entra entra pela pela parteparte
inferior.inferior.
 Alívio de vapor  Alívio de vapor   Alívio de gás Alívio de gás
Bico borrifador deBico borrifador de
águaágua
Vaso desaerador Vaso desaerador 
Entrada deEntrada de
águaágua
Quebra-Quebra-
vácuovácuoVálvula deVálvula de
alívioalívio
Entrada de vapor Entrada de vapor 
Lavador de vapor Lavador de vapor 
Vapor deVapor de
aquecimentoaquecimento
TransbordoTransbordo
Saída paraSaída para
bomba debomba de
alimentaçãoalimentação
Vaso deVaso de
acúmuloacúmulo
DrenoDreno
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
3333
Este vapor em contra corrente com a águaEste vapor em contra corrente com a água
e em contato direto, aquece a água e os gasese em contato direto, aquece a água e os gases
nela contidos. Devido ao aquecimento e aonela contidos. Devido ao aquecimento e ao
arraste provocado pela passagem do vapor, osarraste provocado pela passagem do vapor, os
gases que são mais voláteis, tendem a subir gases que são mais voláteis, tendem a subir 
 para a parte superior do desaerador para a parte superior do desaerador, escapan-, escapan-
do para atmosfera através da válvula de “vent”do para atmosfera através da válvula de “vent”
(suspiro).(suspiro).
2.10.5 Desaeração Química da Água2.10.5 Desaeração Química da Água
O processo químico de desaeração daO processo químico de desaeração da
água, consiste na injeção de um produto quí-água, consiste na injeção de um produto quí-
mico “seqüestrante” de oxigênio.mico “seqüestrante” de oxigênio.
 Nas  Nas caldcaldeiras eiras que que operaoperam em em m baixabaixas s e e mé-mé-
dias pressões, para eliminação química do COdias pressões, para eliminação química do CO22,,
usa-se principalmente a morfolina (Cusa-se principalmente a morfolina (C44HH99 NO). NO).
CC44HH99 NO + CO NO + CO22   →→   HH22O + CO + C44HH1010 NOHCO NOHCO33
Para eliminação química do OPara eliminação química do O22, para cal-, para cal-
deiras de baixa e média pressão, usa-se o sulfitodeiras de baixa e média pressão, usa-se o sulfito
de sódio” (Nade sódio” (Na22SOSO33), desde que a pressão de), desde que a pressão de
operação da caldeira não ultrapasse 40 kgf/cmoperação da caldeira não ultrapasse 40 kgf/cm22,,
 pois, acima é  pois, acima é nocivo, uma venocivo, uma vez que se dz que se decom-ecom-
 põe e forma produtos corrosivos com põe e forma produtos corrosivos como o SOo o SO22
e He H22S.S.
 Na Na22SOSO33 + 1/2 O + 1/2 O22  →→   NaNa22SOSO44
Portanto, para pressões superiores a 40Portanto, para pressões superiores a 40
kgf/cmkgf/cm22, é recomendado o uso de , é recomendado o uso de “hidrazina”“hidrazina”
(N(N22HH44), que será abordada a seguir ), que será abordada a seguir em caldei-em caldei-
ras de alta pressão.ras de alta pressão.
 N N22HH44 + O + O22  →→ 2H 2H22O + NO + N22
Da mesma maneira que para caldeiras deDa mesma maneira que para caldeiras de
 baixa e média  baixa e média pressões, papressões, para caldeiras de ra caldeiras de altaalta
 pressão, tamb pressão, também é dosaém é dosado fosfato pado fosfato para elimi-ra elimi-
nação da dureza na água de caldeira.nação da dureza na água de caldeira.
O fosfato dosado (NaO fosfatodosado (Na33POPO44) serve também) serve também
 para elevar o  para elevar o pH da águpH da água de caldeira.a de caldeira.
O tipo de tratamento mais utilizado, atual-O tipo de tratamento mais utilizado, atual-
mente, em caldeiras de alta pressão é o do con-mente, em caldeiras de alta pressão é o do con-
trole de pH sem cáusticos livres.trole de pH sem cáusticos livres.
Observação: Os tratamentos de água paraObservação: Os tratamentos de água para
caldeiras de baixa, média e alta pressão têm ocaldeiras de baixa, média e alta pressão têm o
mesmo objetivo, ou seja, prevenir esses equi-mesmo objetivo, ou seja, prevenir esses equi-
 pamentos  pamentos e e seus seus auxiliares, auxiliares, contra contra corrosão,corrosão,
depósitos e arraste.depósitos e arraste.
O que muda, fundamentalmente, o tipo deO que muda, fundamentalmente, o tipo detratamento são ostratamento são os valores limitantesvalores limitantes defini-defini-
dos para cada tipo de caldeira (principalmentedos para cada tipo de caldeira (principalmente
função da pressão/temperatura de operação).função da pressão/temperatura de operação).
Assim, apenas para citar um exemplo, oAssim, apenas para citar um exemplo, o
valor máximo de sílica (sal altamente incrus-valor máximo de sílica (sal altamente incrus-
tante) permissível na água de caldeira é itante) permissível na água de caldeira é inver-nver-
samente proporcional à pressão de trabalhosamente proporcional à pressão de trabalho
dessa caldeira.dessa caldeira.
Em caldeiras que operam numa pressãoEm caldeiras que operam numa pressão
de 60 kgf/cmde 60 kgf/cm22, o valor máximo de sílica per-, o valor máximo de sílica per-
missível é de 1,5 ppm, enquanto que, em cal-missível é de 1,5 ppm, enquanto que, em cal-
deiras que operam numa pressão de 90 kgf/cmdeiras que operam numa pressão de 90 kgf/cm22,,
esse valor cai para 0,15 ppm.esse valor cai para 0,15 ppm.
2.10.6 Purga das 2.10.6 Purga das CaldeirasCaldeiras
Durante a geração de vapor, a caldeira vaiDurante a geração de vapor, a caldeira vai
acumulando e concentrando os sólidos dissol-acumulando e concentrando os sólidos dissol-
vidos que ingressam com a água de alimenta-vidos que ingressam com a água de alimenta-
ção, somados com os produtos químicos queção, somados com os produtos químicos que
são injetados diretamente no tubulão inferior são injetados diretamente no tubulão inferior 
da caldeira.da caldeira.
Para isso, as caldeiras, principalmente asPara isso, as caldeiras, principalmente as
de média e alta pressão, são dotadas de siste-de média e alta pressão, são dotadas de siste-
mas de “purga” (descargas de água).mas de “purga” (descargas de água).
É através dessas purgas que se mantêm aÉ através dessas purgas que se mantêm a
concentração de sólidos dentro dos limitesconcentração de sólidos dentro dos limites
 permiti permitidos.dos.
A purga pode ser de superfície (extraçãoA purga pode ser de superfície (extração
contínua) e de fundo (extração intermitente).contínua) e de fundo (extração intermitente).
A de superfície é feita através do tubulãoA de superfície é feita através do tubulão
superior e a de fundo pelo superior e a de fundo pelo tubulão inferior.tubulão inferior.
Purga ContínuaPurga Contínua –  –   a purga contínua con-a purga contínua con-
siste de uma “sangria constante” de água dosiste de uma “sangria constante” de água do
tubulão superior, com o intuito de controlar otubulão superior, com o intuito de controlar o
teor de sólidos dissolvidos, principalmente,teor de sólidos dissolvidos, principalmente,
sais de sílica que são sais de sílica que são altamente incrustantes.altamente incrustantes.
A vazão da purga contínua é controladaA vazão da purga contínua é controlada
através de uma válvula existente junto aoatravés de uma válvula existente junto ao
tubulão superior.tubulão superior.
Purga de FundoPurga de Fundo –  –   a purga de fundo con-a purga de fundo con-
siste de uma “sangria intermitente” de águasiste de uma “sangria intermitente” de águado tubulão inferior, com o intuito de remover do tubulão inferior, com o intuito de remover 
 parte d parte dos sos sólidos, ólidos, que, que, ao lonao longo dgo do tempo tempo, deo, de--
 positam-se (precipitam positam-se (precipitam) no fundo do ) no fundo do tubulão,tubulão,
em forma de lama.em forma de lama.
A vazão da purga de fundo é controladaA vazão da purga de fundo é controlada
através de uma válvula existente junto aoatravés de uma válvula existente junto ao
tubulão inferior.tubulão inferior.
2.10.7 Presença de Algumas Substâncias na2.10.7 Presença de Algumas Substâncias na
Água de Caldeiras e Água de Caldeiras e Seus InconvinientesSeus Inconvinientes
Sílica (SiOSílica (SiO
22
))
A Sílica é um dos sais de maior poder deA Sílica é um dos sais de maior poder de
incrustação, além de sair arrastada pelo vapor incrustação, além de sair arrastada pelo vapor (“arraste”), vai (“arraste”), vai incrustar em equipameincrustar em equipamentos quentos que
utilizam esse vapor, causando sérios proble-utilizam esse vapor, causando sérios proble-
mas operacionais.mas operacionais.
  
3434
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
O valor máximo de sílica permissível emO valor máximo de sílica permissível em
águas de alimentação e águas de caldeira é iáguas de alimentação e águas de caldeira é in-n-
versamente proporcional à pressão de opera-versamente proporcional à pressão de opera-
ção da caldeira. Assim, numa caldeira queção da caldeira. Assim, numa caldeira que
opera a uma pressão de 60 kgf/cmopera a uma pressão de 60 kgf/cm22, o valor , o valor 
máximo de sílica permissível na água dessamáximo de sílica permissível na água dessa
caldeira é de 1,5 ppm, caldeira é de 1,5 ppm, enquanto que, em cal-enquanto que, em cal-
deiras deiras a uma presa uma pressão de 90 são de 90 kgf/cmkgf/cm22 ,esse va- ,esse va-
lor cai para 0,15 ppm.lor cai para 0,15 ppm.
O controle de sílica na água de caldeira éO controle de sílica na água de caldeira éfeito através da vazão de purga contínua.feito através da vazão de purga contínua.
Cloretos (CCloretos (Cllllllllll –  – ))
Os cloretos, geralmente, estão presentesOs cloretos, geralmente, estão presentes
nas águas brutas, sob a forma de cloretos denas águas brutas, sob a forma de cloretos de
sódio, cálcio e magnésio.sódio, cálcio e magnésio.
Em concentrações elevadas, podem cau-Em concentrações elevadas, podem cau-
sar corrosão nos tubos da caldeira.sar corrosão nos tubos da caldeira.
A concentração permissível de cloretosA concentração permissível de cloretos
na água de caldeiras de baixa e média pres-na água de caldeiras de baixa e média pres-
sões (até 57 kgf/cmsões (até 57 kgf/cm22), é na ordem de 200 ppm), é na ordem de 200 ppm
e, para caldeiras de alta pressão (acima dee, para caldeiras de alta pressão (acima de
57 kgf/cm57 kgf/cm22) a concentração de cloretos deve ser ) a concentração de cloretos deve ser 
mantida o mais próximo possível de zero.mantida o mais próximo possível de zero.
O controle de cloretos é feito através deO controle de cloretos é feito através de
 purgas  purgas de fundo.de fundo.
Dióxido de Carbono (CODióxido de Carbono (CO22))
O principal efeito nocivo do dióxido deO principal efeito nocivo do dióxido de
carbono (COcarbono (CO22), quando presente na água de), quando presente na água de
caldeira, é conferir acidez a esta água, confor-caldeira, é conferir acidez a esta água, confor-
me a reação:me a reação:
COCO22 + H+ H22OO →→ HH22COCO33
A água contendo COA água contendo CO22 tem caráter corrosi- tem caráter corrosi-
vo tanto para metais ferrosos, como para ovo tanto para metais ferrosos, como para o
cobre e suas ligas.cobre e suas ligas.
O O COCO22 deve ser retirado da água de ali- deve ser retirado da água de ali-
mentação, por desaeração mecânica, atravésmentação, por desaeração mecânica, através
de desaeradores e por desaeração química, atra-de desaeradores e por desaeração química, atra-
vés da injeção de morfolina.vés da injeção de morfolina.Oxigênio Dissolvido (OOxigênio Dissolvido (O22))
O oxigênio dissolvido na água está sob aO oxigênio dissolvido na água está sob a
forma de Oforma de O22. É altamente corrosivo ao ferro e. É altamente corrosivo ao ferro e
ligas de cobre em presença de água.ligas de cobre em presença de água.
Pode ser removido da água de alimenta-Pode ser removido da água de alimenta-
ção por desaeração mecânica ou injeção deção por desaeração mecânica ou injeção de
 produtos  produtos químicos químicos seqüestrantes seqüestrantes de oxigêde oxigênio.nio.
 Normalmente,  Normalmente, em em caldeiras caldeiras que que operamoperamem médias e altas pressões, usam-se os doisem médias e altas pressões, usam-se os dois
métodos simultaneamente, desaeração e inje-métodos simultaneamente, desaeração e inje-
ção de produtos químicos.ção de produtos químicos.
Potencial de Hidrogênio (pH)Potencial de Hidrogênio (pH)
O valor do pH de uma água é uma grande-O valor do pH de uma água é uma grande-
za (número puro), que indica seu caráter áci-za (número puro), que indica seu caráter áci-
do, alcalino ou neutro.do, alcalino ou neutro.
Sua escala de medida está compreendidaSua escala de medida está compreendida
entre os valores de 0 (zero) a 14 (quatorze)entre os valores de 0 (zero) a 14 (quatorze)
VValores abaixo de 7 alores abaixo de 7 (sete) indicam (sete) indicam acidez cres-acidez cres-
cente, valores superiores a 7 (sete) indicamcente, valores superiores a 7 (sete) indicam
caráter alcalino, enquanto valor icaráter alcalino, enquanto valor igual a 7 (sete)gual a 7 (sete)
indica caráter neutro.indica caráter neutro.
Quando o valor do pH está acima do va-Quando o valor do pH está acima do va-
lor limite, diminui-se a injeção de morfolinalor limite, diminui-se a injeção de morfolina
e/ou dá-se uma purga de fundo.e/ou dá-se uma purga de fundo.
Quando o valor de pH está abaixo do Quando o valor de pH está abaixo do va-va-
lor limite, aumenta-se a injeção de morfina.lor limite, aumenta-se a injeção de morfina.
O pH é um fator muito importante e influiO pH é um fator muito importante e influi
na formação de incrustações ou tendênciasna formação de incrustações ou tendências
corrosivas.corrosivas.
Um baixo pH aumentará a corrosão do Um baixo pH aumentará a corrosão do equi-equi-
 pam pamentento co com om o qo qual ual a áa água gua ententra ra em em concontattato.o.
Altos valores de pH poderão causar pre-Altos valores de pH poderão causar pre-
cipitação do carbonato de cálcio (CaCOcipitação do carbonato de cálcio (CaCO33) pro-) pro-
vocando incrustações na superfície das tubu-vocando incrustações na superfície das tubu-lações, etc.lações, etc.
Caldeiras de baixa e média pressão ope-Caldeiras de baixa e média pressão ope-
ram com um valor de pH na ram com um valor de pH na água de caldeiraágua de caldeira
na faixa de 10 a 12, e caldeiras que operamna faixa de 10 a 12, e caldeiras que operam
em altas pressões (por exemplo 90 kgf/cmem altas pressões (por exemplo 90 kgf/cm22))
têm seu pH na faixa de 9,5 a 10,0.têm seu pH na faixa de 9,5 a 10,0.
DurezaDureza
Por ser o principal agente formador dePor ser o principal agente formador de
depósitos, a dureza deverá ser mantida o maisdepósitos, a dureza deverá ser mantida o mais
 baixo possível (pra baixo possível (praticamente zero).ticamente zero).
A eliminação da dureza na água de cal-A eliminação da dureza na água de cal-
deira é conseguida através da injeção dedeira é conseguida através da injeção de
fosfato. A dureza de cálcio por exemplo, rea-fosfato. A dureza de cálcio por exemplo, rea-ge com o fosfato formando um precipitado,ge com o fosfato formando um precipitado,
que, ao longo do tempo, deposita-se no fundoque, ao longo do tempo, deposita-se no fundo
do tubulão inferior, em forma de lama, sendodo tubulão inferior, em forma de lama, sendo
eliminado por “purga de fundo”.eliminado por “purga de fundo”.
Independentemente do nível de pressão deIndependentemente do nível de pressão de
operação, a água de caldeira deverá ser mantidaoperação, a água de caldeira deverá ser mantida
com teor zero de dureza.com teor zero de dureza.
AlcalinidadeAlcalinidade
Usualmente, considera-se a alcalinidadeUsualmente, considera-se a alcalinidade
como causada pela presença de carbonatos,como causada pela presença de carbonatos,
 bicarbonatos  bicarbonatos e hidróxidos e hidróxidos (CO(CO33
 –  – , HCO, HCO33
 –  – , OH), OH)
de cálcio, magnésio e soda (Ca, Mg, Na).de cálcio, magnésio e soda (Ca, Mg, Na).
Como a determinação da alcalinidadeComo a determinação da alcalinidade
 bas baseieia-a-se se no no conconteteúdo údo de de álálcalcalis is de de umumaa
amostra, por titulaçãamostra, por titulação com uma solução áci-o com uma solução áci-
da, tem-se:da, tem-se:
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
35 35 
 – – acalinidade P;acalinidade P;
 – – quando quando utiliza-sutiliza-se e a a “fenolfta“fenolftaleina” leina” parapara
titulação da amostra;titulação da amostra;
 – – valor valor “VP” (alcalinidade “VP” (alcalinidade P), P), determi-determi-
na a alcalinidade ativa.na a alcalinidade ativa.
Alcalinidade MAlcalinidade M
Quando utiliza-se o “metil-orange” paraQuando utiliza-se o “metil-orange” para
titulação da amostra. O valor “VM” (alcalini-titulação da amostra. O valor “VM” (alcalini-
dade M) determina a alcalinidade total.dade M) determina a alcalinidade total.
O controle da alcalinidade consiste emO controle da alcalinidade consiste em
manter o valor de VM igual a 2 VP.manter o valor de VM igual a 2 VP.
Sólidos totais dissolvidosSólidos totais dissolvidos
Altas concentrações de sólidos totais dis-Altas concentrações de sólidos totais dis-
solvidos podem causar “arraste” e, quando asolvidos podem causar “arraste” e, quando a
razão entre alcalinidade e sólidos totais dissol-razão entre alcalinidade e sólidos totais dissol-
vidos excede a 20%, há formação de vidos excede a 20%, há formação de espuma eespuma e
conseqüentemente maior perigo de arraste.conseqüentemente maior perigo de arraste.
O valor de sólidos totais dissolvidos é es-O valor de sólidos totais dissolvidos é es-
timado pela medida da condutividade elétricatimado pela medida da condutividade elétrica
da água.da água.
A relação de medidas é:A relação de medidas é:
1 ppm S.T.D. = 2 micrombos/cm1 ppm S.T.D. = 2 micrombos/cm
O valor de sólidos totais dissolvidos deveO valor de sólidos totais dissolvidos deve
ser mantido dentro dos valores limitantes, atra-ser mantido dentro dos valores limitantes, atra-
vés do controle de vazão da purga de superfí-vés do controle de vazão da purga de superfí-
cie. Quando ocorrem valores de sólidos totaiscie. Quando ocorrem valores de sólidos totais
dissolvidos acima dos valores limitantes, deve-dissolvidos acima dos valores limitantes, deve-
se proceder à purga de se proceder à purga de fundo.fundo.
Em caldeiras de baixa e média pressão,Em caldeiras de baixa e média pressão,
admitem-se sólidos dissolvidos, na água daadmitem-se sólidos dissolvidos, na água da
caldeira, até 300 ppm e, em caldeiras de altacaldeira, até 300 ppm e, em caldeiras de alta
 pressão  pressão (90 (90 kgf/cmkgf/cm22  ,por exemplo), o valor   ,por exemplo), o valor 
limitante é de 100 ppm.limitante é de 100 ppm.
CondutividadeCondutividade
Condutividade ou condutância específicaCondutividade ou condutância específica
de uma solução a uma dada tde uma solução a uma dada temperatura é de-emperatura é de-
finida como sendo o inverso da resistência ofe-finida como sendo o inverso da resistência ofe-
recida à passagem da corrente elétrica.recida à passagem da corrente elétrica.
A unidade de condutividade é o mmhoA unidade de condutividade é o mmho
(micromhos/cm). Sua medida é feita, (micromhos/cm). Sua medida é feita, normal-normal-
mente, a uma temperatura de 25mente, a uma temperatura de 25ooC.C.
A correção dos valores A correção dos valores de condutividade,de condutividade,
em águas de caldeira, é feita pela purga de fundo.em águas de caldeira,é feita pela purga de fundo.
2.11 Instrumentos e dispositivos de2.11 Instrumentos e dispositivos de
controle de caldeirascontrole de caldeirasCom a crescente necessidade industrial noCom a crescente necessidade industrial no
uso de vapor d’água, as caldeiras atuais, indepen-uso de vapor d’água, as caldeiras atuais, indepen-
dentdentemenemente do nte do nível dível de prese pressão são de de operaçoperação, ão, sãosão
 providas de  providas de dispositivos de dispositivos de controle cada vcontrole cada vezez
mais confiáveis. Os processos em que o mais confiáveis. Os processos em que o vapor vapor 
é utilizado são cada vez mais exigentes emé utilizado são cada vez mais exigentes em
termos de pressão, temperatura e teor de pure-termos de pressão, temperatura e teor de pure-
za desse vapor.za desse vapor.
Além dos instrumentos indicadores (PI’S,Além dos instrumentos indicadores (PI’S,
TI’S, LG’s e etc.), para TI’S, LG’s e etc.), para acompanhameacompanhamento vi-nto vi-
sual, normalmente, caldeiras de média e altasual, normalmente, caldeiras de média e alta
 pressão são dotadas  pressão são dotadas de instrumentos de instrumentos de con-de con-
trole automático.trole automático.Assim, os principais controles de um cal-Assim, os principais controles de um cal-
deira são:deira são:
 – controle do n – controle do nível d’água do ível d’água do tubulão;tubulão;
 – controle de c – controle de combustão;ombustão;
 – controle de  – controle de temperatura do vatemperatura do vaporpor..
Evidente que estes controles acima sãoEvidente que estes controles acima são
mais sofisticados à medida que aumenta o re-mais sofisticados à medida que aumenta o re-
gime de trabalho da caldeira, em termos degime de trabalho da caldeira, em termos de
 pressão, tempera pressão, temperatura e vazão tura e vazão de vaporde vapor..
Assim, caldeiras que operam em baixasAssim, caldeiras que operam em baixas
 pressões, terão co pressões, terão controles mais simples que asntroles mais simples que as
que operam em médias pressões e estas terãoque operam em médias pressões e estas terão
controles menos sofisticados das que controles menos sofisticados das que operamoperam
em altas pressões.em altas pressões.
2.112.11.1Controle de .1Controle de nívelnível
O controle de nível d’água de uma caldei-O controle de nível d’água de uma caldei-
ra tem por finalidade manter esse nível ra tem por finalidade manter esse nível cons-cons-
tante, num valor tante, num valor pré-determinapré-determinado (“set-point”),do (“set-point”),
independente da variação de vazão na produ-independente da variação de vazão na produ-
ção de vapor.ção de vapor.
Esse controle de nível é fEsse controle de nível é feito variando-seeito variando-se
(para mais ou para menos) a (para mais ou para menos) a vazão de água devazão de água de
alimentação para a caldeira.alimentação para a caldeira.
O controle de nível, dependendo do tipoO controle de nível, dependendo do tipo
de caldeira (baixa, média ou alta pressão e pro-de caldeira (baixa, média ou alta pressão e pro-
dução de vapor), pode ser:dução de vapor), pode ser:
Controle de nível a um elementoControle de nível a um elemento
Esse tipo de controle visa a ajustar a va-Esse tipo de controle visa a ajustar a va-
zão de água de alimentação baseando-se so-zão de água de alimentação baseando-se so-
mente na medição do nível d’água do mente na medição do nível d’água do tubulãotubulão
superior da caldeira.superior da caldeira.
É empregado somente para caldeiras peque-É empregado somente para caldeiras peque-
nas que operam em nas que operam em baixas pressões e vazões.baixas pressões e vazões.
Controle de nível a dois Controle de nível a dois elementoselementos
 Nesse  Nesse tipo tipo de de contcontrolrole, e, além além da da medimedi--
ção do nível d’água da caldeira, é levadação do nível d’água da caldeira, é levada
também em consideração a medição da va-também em consideração a medição da va-
zão de vapor.zão de vapor.
Empregado para caldeiras de médio por-Empregado para caldeiras de médio por-
te, em que as oscilações de pressão e vazãote, em que as oscilações de pressão e vazão
não são prejudiciais aos processos que utili-não são prejudiciais aos processos que utili-
zam esse vapor.zam esse vapor.
  
36 36 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Há uma tendência, cada vez Há uma tendência, cada vez mais presen-mais presen-
te em termos econômicos e operacionais, dete em termos econômicos e operacionais, de
abandonar esse tipo de controle em favor doabandonar esse tipo de controle em favor do
tipo de três elementos, a seguir tipo de três elementos, a seguir abordado.abordado.
Controle de nível a três elementosControle de nível a três elementos
 Neste  Neste tipo tipo de de controlcontrole e são são levadalevadas s em em con-con-
sideração três variáveis: nível de água dosideração três variáveis: nível de água do
tubulão da caldeira, vazão de água de alimen-tubulão da caldeira, vazão de água de alimen-
tação e vazão de vapor produzido.tação e vazão de vapor produzido.
Esse tipo de controle atua na vazão de águaEsse tipo de controle atua na vazão de água
de alimentação de modo a manter, simultanea-de alimentação de modo a manter, simultanea-
mente, essa vazão igual à de vapor e o nívelmente, essa vazão igual à de vapor e o nível
d’água do tubulão da caldeira na altura pré-d’água do tubulão da caldeira na altura pré-
estabelecida (“set-point”).estabelecida (“set-point”).
Este sistema tem a vantagem adicional deEste sistema tem a vantagem adicional de
corrigir a vazão de água de alimentação antescorrigir a vazão de água de alimentação antes
de se verificar alteração no nível do tubulãode se verificar alteração no nível do tubulão
da caldeira.da caldeira.
O sistema de controle de nível a três ele-O sistema de controle de nível a três ele-
mentos, é amplamente usado em caldeiras dementos, é amplamente usado em caldeiras de
grande porte (elevadas grande porte (elevadas pressões, temperaturaspressões, temperaturas
e vazões de vapor) e onde há bruscas oscila-e vazões de vapor) e onde há bruscas oscila-ções na demanda de vapor ções na demanda de vapor pelo processo.pelo processo.
Observação: Mesmo com controles de ní-Observação: Mesmo com controles de ní-
vel sofisticados, é importante o LG (visor devel sofisticados, é importante o LG (visor de
nível) do tubulão superior da caldeira, quenível) do tubulão superior da caldeira, que
deverá ser constantemente observado no sen-deverá ser constantemente observado no sen-
tido de maior segurança para que o nível tido de maior segurança para que o nível man-man-
tenha-se dentro do valor desejado.tenha-se dentro do valor desejado.
2.12.11.21.2Controle de combustãoControle de combustão
O controle de combustão de caldeiras temO controle de combustão de caldeiras tem
como finalidade variar as vazões de como finalidade variar as vazões de combus-combus-
tível e ar tível e ar para combustão, em função da pres-para combustão, em função da pres-
são do vapor gerado pela caldeira, mantendosão do vapor gerado pela caldeira, mantendo
esta pressão constante, dentro do valor dese-esta pressão constante, dentro do valor dese- jado,  jado, em em qualquer qualquer variação variação de de vazão vazão de de vaporvapor,,
além de proporcionar controle e estabilizaçãoalém de proporcionar controle e estabilização
na combustão da caldeira.na combustão da caldeira.
Os tipos de malhas de combustão variamOs tipos de malhas de combustão variam
em função de diversos fatores: regime de tra-em função de diversos fatores: regime de tra-
 balho  balho da da caldeira caldeira (vazão (vazão de de vapor vapor constanteconstante
ou não), combustível consumido (óleo, gás ouou não), combustível consumido (óleo, gás ou
queima mista, óleo mais gás, e etc).queima mista, óleo mais gás, e etc).
Para caldeiras mais simples, admitem-sePara caldeiras mais simples, admitem-se
malhas de combustão também simples, comomalhas de combustão também simples,como
 por exemplo,  por exemplo, controle a controle a um elemento. um elemento. NesteNeste
tipo de controle, um instrumento controlador tipo de controle, um instrumento controlador 
de pressão compara a pressão do vapor na saí-de pressão compara a pressão do vapor na saí-
da da caldeira com o valor desejado (“setda da caldeira com o valor desejado (“set
 point”)  point”) e e envia sinal envia sinal para para o o instrumento queinstrumento que
aumenta ou diminui o combustível, no senti-aumenta ou diminui o combustível, no senti-
do de manter a produção de vapor exigida pelodo de manter a produção de vapor exigida pelo
 processo, den processo, dentro da pressão tro da pressão desejada.desejada.
A Figura abaixo mostra, esquematicamen-A Figura abaixo mostra, esquematicamen-
te, um tipo de te, um tipo de controle simples de combustão.controle simples de combustão.
Controle simples de combustãoControle simples de combustão
Em caldeiras sujeitas a grandes variaçõesEm caldeiras sujeitas a grandes variações
na geração de vapor, é usual o na geração de vapor, é usual o controle de com-controle de com-
 bustão  bustão a da dois ois elementos elementos ou ou seja, seja, além além da da pres-pres-
são é usada também a vazão de vapor. Essassão é usada também a vazão de vapor. Essas
duas variáveis (pressão e vazão de vapor) duas variáveis (pressão e vazão de vapor) ge-ge-
ram sinais que vão a um controlador e, esteram sinais que vão a um controlador e, este
emite um único sinal que, da mesma maneiraemite um único sinal que, da mesma maneira
do controle a um elemento, mantém a com-do controle a um elemento, mantém a com-
 bustão deseja bustão desejada.da.
A malha de combustão de caldeiras maisA malha de combustão de caldeiras mais
sofisticadas, adota o princípio de controle desofisticadas, adota o princípio de controle de
“ar rico”, ou seja, é dotada de dispositivos“ar rico”, ou seja, é dotada de dispositivos
(relés) que, em situações de decréscimo de(relés) que, em situações de decréscimo de
carga da caldeira, primeiro diminuem a vazãocarga da caldeira, primeiro diminuem a vazão
de combustível e depois o ar e, durante acrés-de combustível e depois o ar e, durante acrés-
cimo de carga, somente após aumentada a va-cimo de carga, somente após aumentada a va-
zão de ar é zão de ar é aumentado o combustível.aumentado o combustível.
Esse procedimento visa a evitar umaEsse procedimento visa a evitar uma
combustão incompleta e todos os seus incon-combustão incompleta e todos os seus incon-venievenientes (formação de fumaça na ntes (formação de fumaça na câmara decâmara de
combustão, formação de fuligem sobre os tu-combustão, formação de fuligem sobre os tu-
 bos da ca bos da caldeira, etc).ldeira, etc).
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
37 37 
2.11.3 Controle de temperatura do vapor2.11.3 Controle de temperatura do vapor
O controle de temperatura do vapor pro-O controle de temperatura do vapor pro-
duzido por uma caldeira tem por objetivo ob-duzido por uma caldeira tem por objetivo ob-
ter-se, na saída da mesma, um valor constanteter-se, na saída da mesma, um valor constante
de temperatura desejada para esse vapor.de temperatura desejada para esse vapor.
O controle é feito injetando-se água pres-O controle é feito injetando-se água pres-
surizada (atomizada) em determinado pontosurizada (atomizada) em determinado ponto
(normalmente no dessuperaquecedor) do(normalmente no dessuperaquecedor) do
coletor de saída de vapor produzido pela cal-coletor de saída de vapor produzido pela cal-
deira.deira.
Da mesma maneira que os controles deDa mesma maneira que os controles de
nível e combustão, o controle de nível e combustão, o controle de temperaturatemperatura
do vapor é mais ou menos complexo depen-do vapor é mais ou menos complexo depen-
dendo do tipo de caldeira (baixa, média ou altadendo do tipo de caldeira (baixa, média ou alta
 pressão e p pressão e produção de rodução de vapor).vapor).
A Figura abaixo mostra um sistema deA Figura abaixo mostra um sistema de
controle de temperatura a três elementos:controle de temperatura a três elementos:
 – – temperatura final do temperatura final do vapor;vapor;
 – – carga da caldeira (vazão vapor produ-carga da caldeira (vazão vapor produ-
zido);zido);
 – – temperatura do vapotemperatura do vapor na saída do des-r na saída do des-
superaquecedor.superaquecedor.
Controle de Temperatura de Vapor a Três Elementos.Controle de Temperatura de Vapor a Três Elementos.
AnotaçõesAnotações
  
38 38 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
33
DDiiststrriibbuiuiçãção o dde e vvaappoorr::
Utilização eUtilização e
CaracterísticasCaracterísticas
O sistema de distribuição de vapor é oO sistema de distribuição de vapor é o
conjunto de vias de transporte conjunto de vias de transporte de energia quede energia que
interliga os pontos de produção e de utiliza-interliga os pontos de produção e de utiliza-
ção. É importante lembrar, aqui, que, nesseção. É importante lembrar, aqui, que, nesse
sistema, a tendência é de haver sempre umasistema, a tendência é de haver sempre uma
dissipação de parte da energia transportada, dedissipação de parte da energia transportada, de
forma irreversível. Para que haja uma movi-forma irreversível. Para que haja uma movi-
mentação do vapor dentro de uma tubulação,mentação do vapor dentro de uma tubulação,
é sempre necessário que exista uma diferençaé sempre necessário que exista uma diferença
de pressões. Toda vez que houver um fluxo dede pressões. Toda vez que houver um fluxo de
vapor no interior de um tubo, haverá atritovapor no interior de um tubo, haverá atrito
entre o vapor e as paredes do tubo; então aentre o vapor e as paredes do tubo; então a
necessidade de existir uma diferença de necessidade de existir uma diferença de pres-pres-
sões. Como conseqüência desse fato, quandosões. Como conseqüência desse fato, quando
se necessita uma determinada pressão e/ouse necessita uma determinada pressão e/ou
temperatura no ponto de utilização, deve-setemperatura no ponto de utilização, deve-se
 prever o  prever o que acontecerá durante o que acontecerá durante o transportetransporte
desse vapor desde o ponto de produção. Por desse vapor desde o ponto de produção. Por 
exemplo, considere-se uma caldeira produzin-exemplo, considere-se uma caldeira produzin-
do vapor saturado a uma pressão de 8 kgf/cmdo vapor saturado a uma pressão de 8 kgf/cm22,,
o qual será utilizado a 200 m de distância. Di-o qual será utilizado a 200 m de distância. Di-
ficilmente, pode-se dispor de uma pressãoficilmente, pode-se dispor de uma pressão
maior que 7,5 kgf/cmmaior que 7,5 kgf/cm22 no ponto de consumo, no ponto de consumo,
devido às perdas por atrito.devido às perdas por atrito.
A energia tende sempre a A energia tende sempre a deslocar-se dosdeslocar-se dos
 pont pontos os de de temptemperatueratura ra mais mais alta alta para para os os de de tem-tem-
 peratura mais baixa e, reciprocamente, pode- peratura mais baixa e, reciprocamente, pode-
se dizer que, quando existe uma diferença dese dizer que, quando existe uma diferença de
temperatura entre dois pontos, haverá fluxo detemperatura entre dois pontos, haverá fluxo de
energia entre eles no sentido da maior para aenergia entre eles no sentido da maior para a
menor temperatura. Dessa forma, fica patentemenor temperatura. Dessa forma, fica patente
que uma tubulação instalada no meio que uma tubulação instalada no meio ambien-ambien-
te e transportando vapor implica te e transportando vapor implica numa trans-numa trans-
ferência de energia do vapor para o meio am-ferência de energia do vapor para o meio am-
 biente  biente (mesmo (mesmo que que o o tubo tubo esteja esteja isolado), isolado), poispois
a temperatura no interior do tubo a temperatura no interior do tubo será sempreserá sempre
maior que a externa.maior que a externa.
Pode-se concluir que, para um sistema dePode-se concluir que, para umsistema de
distribuição de vapor funcionar satisfatoria-distribuição de vapor funcionar satisfatoria-
mente, deve-se procurar minimizar tanto asmente, deve-se procurar minimizar tanto as
 perdas de pressão (perda de carga) quanto as perdas de pressão (perda de carga) quanto as
 perda perdas s de calor de calor por transferêpor transferência. Esse pontoncia. Esse ponto
ótimo, com boa performance e perdas mínimas,ótimo, com boa performance e perdas mínimas,
só é conseguido através de um bom dimensio-só é conseguido através de um bom dimensio-
namento das tubulações. Uma tubulaçãonamento das tubulações. Uma tubulação
subdimensionada trabalhará com velocidadessubdimensionada trabalhará com velocidades
muito altas, ocasionando perdas de carga muitomuito altas, ocasionando perdas de carga muito
grandes e, nos casos mais críticos, até mesmograndes e, nos casos mais críticos, até mesmo
falta de vapor no falta de vapor no ponto de consumo.ponto de consumo. É sabido É sabido
que tubulações trabalhando com velocidadesque tubulações trabalhando com velocidades
muito altas sofrerão erosão e, conseqüente-muito altas sofrerão erosão e, conseqüente-
mente, terão um mente, terão um desgaste prematurodesgaste prematuro. Uma tu-. Uma tu-
 bulaçã bulação o superdsuperdimensiimensionada onada solucisolucionará onará osos
 problemas de perda de carga e sempre  problemas de perda de carga e sempre entre-entre-
gará para consumo a gará para consumo a quantidade necessária dequantidade necessária de
vapor. O inconveniente, nesse caso, é ter-sevapor. O inconveniente, nesse caso, é ter-se
custos mais altos de tubulação e isolamento tér-custos mais altos de tubulação e isolamento tér-
mico. As velocidades internas serão baixas, pro-mico. As velocidades internas serão baixas, pro-
 pi picicianando do peperdrdas as popor r cocondndenensasaçãção o e, e, em em alalguguns ns ca-ca-
sos, pode até ocorrer martelo hidráulico.sos, pode até ocorrer martelo hidráulico.
3.1 Redução de pressão3.1 Redução de pressão
Dispondo de uma caldeira gerando vapor Dispondo de uma caldeira gerando vapor 
a uma determinada pressão, conforme o graua uma determinada pressão, conforme o grau
de superaquecimento, estará sendo atendidade superaquecimento, estará sendo atendida
uma necessidade de energia do processo na-uma necessidade de energia do processo na-
quela temperatura. Considera-se, no entanto,quela temperatura. Considera-se, no entanto,
uma possível mudança ou expansão da produ-uma possível mudança ou expansão da produ-
ção, que passe a demandar outro nível ção, que passe a demandar outro nível de tem-de tem-
 peratura  peratura para para seu seu funcionamento. funcionamento. Na Na hipótesehipótese
desta temperatura ser mais alta que a forneci-desta temperatura ser mais alta que a forneci-
da pelo gerador de vapor, investimentos emda pelo gerador de vapor, investimentos em
outros gerador ou forma de aquecimento tor-outros gerador ou forma de aquecimento tor-
nam-se inevitáveis. Mas, na hipótese do nívelnam-se inevitáveis. Mas, na hipótese do nível
de temperatura ser menor, o uso de vapor àde temperatura ser menor, o uso de vapor à
 pressão menor  pressão menor que a que a gerada é, gerada é, conseqüente-conseqüente-
mente, mais econômico.mente, mais econômico.
3.3.22 NíNíveveis is de de prpresesssãoão
Ao optar pela existência de outros níveisAo optar pela existência de outros níveis
de pressão, a complexidade do sistema de de pressão, a complexidade do sistema de va-va-
 por es por estará setará sendo ndo aumentada. aumentada. Assim, Assim, a esa escolhacolha
dos níveis de pressão existentes deve ser feitados níveis de pressão existentes deve ser feita
de acordo com alguns critérios.de acordo com alguns critérios.
 Normal Normalmente, mente, numa numa indústrindústria ia de de porteporte
médio para grande existem, no mínimo, trêsmédio para grande existem, no mínimo, três
níveis de pressão de vapor, chamados de va-níveis de pressão de vapor, chamados de va-
 por d por de alte alta, méa, média e dia e baixa baixa ou eou exausxausto. O to. O vapovapor r 
de alta será gerado pelas caldeiras da indústria,de alta será gerado pelas caldeiras da indústria,
e, portanto, o que deverá ter a maior vazão ee, portanto, o que deverá ter a maior vazão e
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
3939
atenderá às necessidades mais crítiatenderá às necessidades mais críticas de pres-cas de pres-
são e temperatura do processo. O de nívelsão e temperatura do processo. O de nível
médio será gerado a partir médio será gerado a partir do anterior, por tur-do anterior, por tur-
 binas  binas e e válvulas válvulas redutoras, redutoras, atendendo atendendo tambémtambém
às necessidades de aquecimento do às necessidades de aquecimento do processo.processo.
O vapor de baixa ou exausto é, em geral, O vapor de baixa ou exausto é, em geral, pro-pro-
duto do uso dos níveis acima para movimen-duto do uso dos níveis acima para movimen-
tação de máquinas, devendo ser usado em pro-tação de máquinas, devendo ser usado em pro-
cessos de aquecimento, quando possível. To-cessos de aquecimento, quando possível. To-
dos os níveis devem ter dos os níveis devem ter pressão razoavelmen-pressão razoavelmen-te constante para todos os te constante para todos os usuários. Portanto,usuários. Portanto,
as turbinas devem descarregar vapor em con-as turbinas devem descarregar vapor em con-
dições de pressão e temperatura idênticas por dições de pressão e temperatura idênticas por 
toda a indústria. Quando isto não for toda a indústria. Quando isto não for possível,possível,
mais um nível de pressão será introduzido nomais um nível de pressão será introduzido no
sistema, com coletores próprios e válvulas re-sistema, com coletores próprios e válvulas re-
dutoras ligando-o aos outros níveis. Sempredutoras ligando-o aos outros níveis. Sempre
que o processo necessitar de níveis de pressãoque o processo necessitar de níveis de pressão
ou temperatura diferentes dos disponíveis, aou temperatura diferentes dos disponíveis, a
mesma providência deverá ser tomada.mesma providência deverá ser tomada.
Quanto aos níveis de vapor, o vapor deQuanto aos níveis de vapor, o vapor de
alta, como mencionado anteriormente, deveráalta, como mencionado anteriormente, deverá
ser escolhido considerando as necessidadesser escolhido considerando as necessidades
mais críticas de presmais críticas de pressão e são e temperatura do pro-temperatura do pro-cesso. Normalmente, por questões de dispo-cesso. Normalmente, por questões de dispo-
nibilidade de mercado quanto a materiais, tec-nibilidade de mercado quanto a materiais, tec-
nologia e equipamentos, os níveis de pressãonologia e equipamentos, os níveis de pressão
de alta situam-se em torno de 40, 60, 80 oude alta situam-se em torno de 40, 60, 80 ou
120 kgf/cm120 kgf/cm22. É importante lembrar que esta. É importante lembrar que esta
escolha também deverá levar em conta os escolha também deverá levar em conta os as-as-
 pect pectos os de de custcustos os operoperaciacionaionais s (tr(tratamatamententoo
d’água, por exemplo) e de investimento inicial,d’água, por exemplo) e de investimento inicial,
que são invariáveis com a pressão de que são invariáveis com a pressão de geração.geração.
Como regra geral, deve-se atender às necessi-Como regra geral, deve-se atender às necessi-
dades do processo, com alguma folga, dades do processo, com alguma folga, confor-confor-
me os custos. O vapor me os custos. O vapor de média também devede média também deve
atender ao processo, mas deverá existir umatender ao processo, mas deverá existir um
compromisso maior entre custo e otimizaçãocompromisso maior entre custo e otimização
do uso da do uso da energia, considerando as possibili-energia, considerando as possibili-
dades de uso de tdades de uso de turbinas versus válvulas redu-urbinas versus válvulas redu-
toras. É importante lembrar, que, em termostoras. É importante lembrar, que, em termos
de custos operacionais, é maisproveitoso re-de custos operacionais, é mais proveitoso re-
duzir pressão de vapor através de uma turbi-duzir pressão de vapor através de uma turbi-
na, do que através de uma válvula. O nível dena, do que através de uma válvula. O nível de
vapor de baixa será praticamente uma vapor de baixa será praticamente uma conse-conse-
qüência dos equipamentos e níveis usados nasqüência dos equipamentos e níveis usados nas
 pressões superiores. Porém, quando da esco- pressões superiores. Porém, quando da esco-
lha das turbinas que irão gerá-lo, devemoslha das turbinas que irão gerá-lo, devemos
evitar o uso de níveis de evitar o uso de níveis de pressão muito baixospressão muito baixos
e próximos à região de e próximos à região de saturação. Caso o va-saturação. Caso o va-
 por  por de baixa de baixa esteja nestas esteja nestas condições, dificil-condições, dificil-
mente poderá ter utilidade motora (turbinas),mente poderá ter utilidade motora (turbinas),
ficando restrito a aquecimento, e estando pró-ficando restrito a aquecimento, e estando pró-
ximo da saturação, formará condensando ra-ximo da saturação, formará condensando ra-
 pidamente, podendo inundar a  pidamente, podendo inundar a linha e linha e sobre-sobre-
carregando o sistema de vapor.carregando o sistema de vapor.
3.3.33 CoContntrrolole de de pe prresessãsãoo
Para se obter vapor em pressão menor quePara se obter vapor em pressão menor que
a gerada usam-se válvulas redutoras. Estasa gerada usam-se válvulas redutoras. Estas
válvulas controlam o coletor de menor pres-válvulas controlam o coletor de menor pres-
são, permitindo a passagem do vapor de altasão, permitindo a passagem do vapor de alta
 pela  pela válvula, válvula, e, e, conseqüente, conseqüente, redução, redução, confor-confor-
me houver necessidade no nível mais baixo.me houver necessidade no nível mais baixo.
Ao passar pela válvula o vapor mantém seuAo passar pela válvula o vapor mantém seu
conteúdo energético, e com a redução da pres-conteúdo energético, e com a redução da pres-
são, a temperatura do são, a temperatura do vapor praticamente nãovapor praticamente não
decresce (decréscimo insignificante) ficandodecresce (decréscimo insignificante) ficando
seu valor além do desejado para o processo.seu valor além do desejado para o processo.
Para reduzir esta temperatura, é comum que,Para reduzir esta temperatura, é comum que,
após as válvulas redutoras, haja uma injeçãoapós as válvulas redutoras, haja uma injeção
de água, chamada borrifo, da mesma qualida-de água, chamada borrifo, da mesma qualida-
de da água de alimentação da caldeira. Outrode da água de alimentação da caldeira. Outro
modo de gerar vapor de menor pressão é usan-modo de gerar vapor de menor pressão é usan-
do uma das próprias necessidades do proces-do uma das próprias necessidades do proces-
so industrial, a de acionadores para as máqui-so industrial, a de acionadores para as máqui-
nas. Lançando mão de uma turbina de contra-nas. Lançando mão de uma turbina de contra-
 pressão pressão, , aproveaproveita-se ita-se a a diferençdiferença a de de energenergia ia dodo
vapor entre uma pressão e outra para gerar tra-vapor entre uma pressão e outra para gerar tra-
 balho. Neste  balho. Neste caso, devido à caso, devido à energia cedida àenergia cedida à
turbina, o vapor de saída, também chamadoturbina, o vapor de saída, também chamado
exausto, estará enquadrado tanto em pressãoexausto, estará enquadrado tanto em pressão
quanto em temperatura, não havendo, na maio-quanto em temperatura, não havendo, na maio-
ria das vezes necessidade de borrifo.ria das vezes necessidade de borrifo.
O uso de níveis de vapor diferentes impli-O uso de níveis de vapor diferentes impli-
cará na existência de equipamentos e coleto-cará na existência de equipamentos e coleto-
res projetados para suportar diferentes pres-res projetados para suportar diferentes pres-
sões. Desse modo, não deve ser permitido desões. Desse modo, não deve ser permitido de
forma nenhuma que a pressão reinante numforma nenhuma que a pressão reinante num
determinado nível ultrapasse o limite máximodeterminado nível ultrapasse o limite máximo
de resistência do material de construção. Parade resistência do material de construção. Para
garantir esta situação, todos os níveis de pres-garantir esta situação, todos os níveis de pres-
são devem dispor de válvulas de segurança,são devem dispor de válvulas de segurança,
que expulsam vapor para a atmosfera, quandoque expulsam vapor para a atmosfera, quando
estes limites estiverem para estes limites estiverem para ser ultrapassados.ser ultrapassados.
Alívio de pressãoAlívio de pressão –  – além além do do simples simples con-con-
trole de segurança da pressão, também existetrole de segurança da pressão, também existe
a preocupação quanto ao fechamento do ba-a preocupação quanto ao fechamento do ba-
lanço material de vapor. O vapor oriundo lanço material de vapor. O vapor oriundo dasdas
caldeiras, passará por turbinas e válvulas per-caldeiras, passará por turbinas e válvulas per-
dendo pressão, aquecendo o processo, etc. Estedendo pressão, aquecendo o processo, etc. Este
vapor que entra deverá sair do sistema sob for-vapor que entra deverá sair do sistema sob for-
ma de condensado e retornar a caldeira, parama de condensado e retornar a caldeira, para
aproveitamento energético. Caso haja o des-aproveitamento energético. Caso haja o des-
 balanceamento das necessida balanceamento das necessidades de vapor dedes de vapor de
um nível frente a outro mais baixo (por exem-um nível frente a outro mais baixo (por exem-
 plo,  plo, muitmuitas as turbiturbinas nas consumconsumindo indo vapor vapor dede
média pressão e poucos consumidores para omédia pressão e poucos consumidores para ovapor de baixa gerado), haverá uma sobra devapor de baixa gerado), haverá uma sobra de
vapor no nível mais baixo. Este excesso irávapor no nível mais baixo. Este excesso irá
 provocar um aumento de p provocar um aumento de pressão neste nível.ressão neste nível.
  
40 40 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
Como o sistema estará funcionando, nãoComo o sistema estará funcionando, não
há possibilidade de controle de pressão pelahá possibilidade de controle de pressão pela
abertura “pop” de uma válvula abertura “pop” de uma válvula de segurança,de segurança,
que é momentânea. Assim surge a necessida-que é momentânea. Assim surge a necessida-
de de outra válvula para controle de pressãode de outra válvula para controle de pressão
nos níveis de vapor menores, a válvula de alí-nos níveis de vapor menores, a válvula de alí-
vio de pressão para a vio de pressão para a atmosfera. Esta válvulaatmosfera. Esta válvula
será ajustada para a pressão máxima de será ajustada para a pressão máxima de opera-opera-
ção do nível, atuando de maneira contínua, des-ção do nível, atuando de maneira contínua, des-
cartando a quantidade de vapor necessária àcartando a quantidade de vapor necessária à
manutenção do equilíbrio naquele nível.manutenção do equilíbrio naquele nível.
VazamentosVazamentos –  –   a partir do momento ema partir do momento em
que se produz e distribui vapor surgem preo-que se produz e distribui vapor surgem preo-
cupações quanto à eficiência térmica e otimi-cupações quanto à eficiência térmica e otimi-
zação deste sistema, porque lida com umzação deste sistema, porque lida com um
insumo valioso, que é a insumo valioso, que é a energia. Um dos maio-energia. Um dos maio-
res problemas dos sistemas de vapor são asres problemas dos sistemas de vapor são as
 perdas de vapor. Alguns são  perdas de vapor. Alguns são oriundos de ne-oriundos de ne-
cessidades do próprio sistema, como o descartecessidades do próprio sistema, como o descarte
 para  para a a atmosfera atmosfera pelas pelas válvulas válvulas de de alívio alívio ee
outros, por desgaste e deficiência de materiaisoutros, por desgaste e deficiência de materiais
e instalação, os conhecidos vazamentos dee instalação, os conhecidos vazamentosde
vapor.vapor.
Além da perda de vapor, e conseqüente-Além da perda de vapor, e conseqüente-
mente de óleo, e o aumento de custo operacio-mente de óleo, e o aumento de custo operacio-
nal inerente, os vazamentos de vapor nal inerente, os vazamentos de vapor tambémtambém
implicam em:implicam em:
 – – nível nível de de ruído ruído excessivo excessivo na na área área indus-indus-
trial, gerando problemas de condiçõestrial, gerando problemas de condições
de trabalho e higiene industrial. A maio-de trabalho e higiene industrial. A maio-
ria dos vazamentos de vapor tem ria dos vazamentos de vapor tem nívelnível
de ruído que os situa numa faixa sono-de ruído que os situa numa faixa sono-
ra próxima às turbinas de ra próxima às turbinas de aviação.aviação.
 – – perda de água tratada, perda de água tratada, aumentando osaumentando os
custos de operação da caldeira, pelocustos de operação da caldeira, pelo
aumento da reposição (e produtos quí-aumento da reposição (e produtos quí-micos).micos).
 No caso de  No caso de alívio de pressãalívio de pressão, o problemao, o problema
deve ser solucionado pelo gerenciamento dodeve ser solucionado pelo gerenciamento do
consumo de vapor nos vários níveis de pres-consumo de vapor nos vários níveis de pres-
são, evitando a geração excessiva em um ní-são, evitando a geração excessiva em um ní-
vel, sem necessidade de consumo. Este geren-vel, sem necessidade de consumo. Este geren-
ciamento deve ser realizado pela disponibili-ciamento deve ser realizado pela disponibili-
dade e operação de acionadores de máquinasdade e operação de acionadores de máquinas
elétricas e a vapor.elétricas e a vapor.
 No  No caso caso dos dos vazamentovazamentos, s, um um programa programa dede
manutenção constante deve ser executado,manutenção constante deve ser executado,
varrendo regularmente a área industrial, cons-varrendo regularmente a área industrial, cons-
tando não apenas de reparo, mas também detando não apenas de reparo, mas também de
um acompanhamento técnico, propondo solu-um acompanhamento técnico, propondo solu-
ções e melhorias de modo a contornar os pon-ções e melhorias de modo a contornar os pon-
tos de vazamento crônico.tos de vazamento crônico.
AnotaçõesAnotações
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
4141
44CondensadoCondensado
4.1 Problemas devidos ao condensado4.1 Problemas devidos ao condensado
A presença do condensado nas tubulaçõesA presença do condensado nas tubulações
e equipamentos de vapor pode tre equipamentos de vapor pode trazer grandesazer grandes
 prejuízos  prejuízos à à operação operação e e aos aos componentes componentes dodo
sistema. O condensado não tem ação sistema. O condensado não tem ação motora,motora,
nem ação aquecedora eficiente. A entrada ounem ação aquecedora eficiente. A entrada ou
a permanência do condensado nos aparelhosa permanência do condensado nos aparelhos
de aquecimento diminui grandemente sua efi-de aquecimento diminui grandemente sua efi-
ciência. Pode provocar vibrações e “golpes deciência. Pode provocar vibrações e “golpes de
aríete” nas tubulações, quando empurrado peloaríete” nas tubulações, quando empurrado pelo
vapor em alta velocidade. Esses golpes ocor-vapor em alta velocidade. Esses golpes ocor-
rem, principalmente, nas mudanças de direção,rem, principalmente, nas mudanças de direção,
extremos e acidentes da tubulação. Isto por-extremos e acidentes da tubulação. Isto por-que as velocidades usuais de projeto de linhasque as velocidades usuais de projeto de linhas
de vapor são muito maiores (20 a 100 vezes)de vapor são muito maiores (20 a 100 vezes)
do que as usadas para água e o condensado édo que as usadas para água e o condensado é
incompreensível.incompreensível.
Pode causar a erosão rápida das palhetasPode causar a erosão rápida das palhetas
turbinas, que seria causada pelo impacto dasturbinas, que seria causada pelo impacto das
gotas de condensado, que por ventura, fossegotas de condensado, que por ventura, fosse
carregado pelo vapor para dentro carregado pelo vapor para dentro das turbinas.das turbinas.
O condensado também pode gerar corro-O condensado também pode gerar corro-
são ao absorver o COsão ao absorver o CO22 ,ao misturar-se com o ,ao misturar-se com o
ar presente nos ambientes por onde passa, for-ar presente nos ambientes por onde passa, for-
mando o ácido carbônico, de alta mando o ácido carbônico, de alta ação corro-ação corro-
siva. Esta mistura com o ar e siva. Esta mistura com o ar e gases ambientesgases ambientes
também provoca queda de sua temperatura etambém provoca queda de sua temperatura eeventual resfriamento eventual resfriamento do vapor.do vapor.
Sua simples presença nas tubulações deSua simples presença nas tubulações de
vapor, independente de outros efeitos, podevapor, independente de outros efeitos, pode
 prejudicar o fornecimento de vapor na  prejudicar o fornecimento de vapor na vazãovazão
necessária aos consumidores, porque provocanecessária aos consumidores, porque provoca
a redução da seção transversal útil de escoa-a redução da seção transversal útil de escoa-
mento do vapor, ao acumular-se no fundo.mento do vapor, ao acumular-se no fundo.
4.2 Formação do condensado4.2 Formação do condensado
O condensado é formado nas tubulaçõesO condensado é formado nas tubulações
de vapor e equipamentos que consomem va-de vapor e equipamentos que consomem va-
 por,  por, por por vários vários motivos. motivos. Em Em tubulações tubulações dede
vapor úmido, o condensado forma-se por pre-vapor úmido, o condensado forma-se por pre-
cipitações da própria umidade, e em tubula-cipitações da própria umidade, e em tubula-ções de vapor saturado, aparece ções de vapor saturado, aparece em conseqüên-em conseqüên-
cia das perdas de calor por irradiação ao longo dacia das perdas de calor por irradiação ao longo da
linha. Também pode aparecer, em conseqüêncialinha. Também pode aparecer, em conseqüência
do arraste de água, proveniente da caldeira. Suado arraste de água, proveniente da caldeira. Sua
formação ocorre em maior escala no momen-formação ocorre em maior escala no momen-
to da entrada em operação, quando todo o to da entrada em operação, quando todo o sis-sis-
tema está frio (“warm-up”) ou tema está frio (“warm-up”) ou quando o siste-quando o siste-
ma é tirado de operação e o vapor condensadoma é tirado de operação e o vapor condensado
aos poucos no interior dos tubos.aos poucos no interior dos tubos.
O condensado forma-se, também, em to-O condensado forma-se, também, em to-
dos os aparelhos onde o vapor é usado comodos os aparelhos onde o vapor é usado como
meio aquecimento (serpentinas, refervedores,meio aquecimento (serpentinas, refervedores,
aquecedores a vapor, autoclaves, estufas etc.),aquecedores a vapor, autoclaves, estufas etc.),
como conseqüência do consumo da energiacomo conseqüência do consumo da energia
contida nele pelo processo.contida nele pelo processo.
4.3 Purgadores4.3 Purgadores
Os purgadores de vapor (“steam-traps”)Os purgadores de vapor (“steam-traps”)
são dispositivos automáticos e eliminam osão dispositivos automáticos e eliminam o
condensado formado nas tubulações de vapor condensado formado nas tubulações de vapor 
e nos aparelhos de aquecimento, teoricamentee nos aparelhos de aquecimento, teoricamente
sem deixar escapar o vapor. Por essa razão,sem deixar escapar o vapor. Por essa razão,
esses aparelhos deveriam ser chamados, comesses aparelhos deveriam ser chamados, com
mais propriedade, de “purgadores de conden-mais propriedade, de “purgadores de conden-
sado”. A maioria dos purgadores, além de re-sado”. A maioria dos purgadores, além de re-
moverem o condensado, eliminam também omoverem o condensado, eliminam também o
ar e outros gases incondensáveis (COar e outros gases incondensáveis (CO22, por , por 
exemplo) que possam estar presentes, sendoexemplo) que possam estar presentes, sendo
os dispositivos de separação mais importan-os dispositivos de separação mais importan-
tes e de empregos maiscomum em tubulaçõestes e de empregos mais comum em tubulações
industriais de vapor. São empregados em doisindustriais de vapor. São empregados em dois
casos típicos:casos típicos:
1.1.  para  para eliminação eliminação do do condensacondensado do forma-forma-
do nas tubulações de vapor em geraldo nas tubulações de vapor em geral
(drenagem de tubulações de vapor);(drenagem de tubulações de vapor);
2.2.  para  para reter reter o o vapor vapor nos nos aparelaparelhos hos dede
aquecimento a vapor (aquecedores aaquecimento a vapor (aquecedores a
vapor, serpentinas de aquecimento,vapor, serpentinas de aquecimento,
autoclaves, estufas etc.), deixando sair autoclaves, estufas etc.), deixando sair 
apenas o condensado.apenas o condensado.
Devem ser colocados, obrigatoriamente,Devem ser colocados, obrigatoriamente,
 purgadores  purgadores para para drenagem drenagem de de condensado condensado nosnos
seguintes pontos de todas as tubulações deseguintes pontos de todas as tubulações de
vapor:vapor:
 – – todos todos os os pontos pontos baixos baixos e e de de aumentoaumento
de elevação (colocados, nesses casos,de elevação (colocados, nesses casos,
na elevação mais baixa). Denomina-sena elevação mais baixa). Denomina-se
 pont ponto o baixbaixo o em em todotodos s os os tretrecho cho dede
  
42 42 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
tubulação, qualquer que seja o seu com-tubulação, qualquer que seja o seu com-
 primento,  primento, em em elevação elevação inferior inferior aos aos tre-tre-
chos adjacentes.chos adjacentes.
 – – nos nos trechotrechos s de de tubulatubulação ção em em nível, nível, devedeve
ser colocado um purgador em cada 100ser colocado um purgador em cada 100
m a 250 m; quanto mais baixa for am a 250 m; quanto mais baixa for a
 pressão do vapor mais  pressão do vapor mais numerosos de-numerosos de-
verão ser os verão ser os purgadores.purgadores.
 – – todos os todos os pontos extremos pontos extremos (no (no sentidosentido
do fluxo) fechados com tampões, flan-do fluxo) fechados com tampões, flan-ges cegos, bujões etc.ges cegos, bujões etc.
 – – imediatamente imediatamente antes antes de de todas todas as as vál-vál-
vulas de bloqueio, válvulas de reten-vulas de bloqueio, válvulas de reten-
ção, válvulas de controle e válvulas re-ção, válvulas de controle e válvulas re-
dutoras de pressão. Os purgadores des-dutoras de pressão. Os purgadores des-
tinam-se, nesse caso, a eliminar o tinam-se, nesse caso, a eliminar o con-con-
densado que se forma quando a válvu-densado que se forma quando a válvu-
la estiver fechada.la estiver fechada.
 – – próximo à epróximo à entrada de qntrada de qualquer máqui-ualquer máqui-
na a vapor, para evitar a penetração dena a vapor, para evitar a penetração de
condensado na máquina.condensado na máquina.
Os purgadores, instalados com a finalida-Os purgadores, instalados com a finalida-
de de reter o vapor em um aparelho de aqueci-de de reter o vapor em um aparelho de aqueci-
mento, devem ser intercalados na própria tu-mento, devem ser intercalados na própria tu- bulação  bulação de vapde vapor e or e colocados colocados o mais o mais próximopróximo
 possível da s possível da saída do apareaída do aparelho.lho.
A finalidade desses purgadores é aumen-A finalidade desses purgadores é aumen-
tar, ao máximo, o tempo de permanência dotar, ao máximo, o tempo de permanência do
vapor dentro do aparelho, para que possa ce-vapor dentro do aparelho, para que possa ce-
der todo o seu calor latente, até sair do der todo o seu calor latente, até sair do equipa-equipa-
mento como condensado. Se não houvesse omento como condensado. Se não houvesse o
 purgador purgador, o vapor circularia continuamente à, o vapor circularia continuamente à
alta velocidade, e para que a tralta velocidade, e para que a troca de calor fos-oca de calor fos-
se eficiente, o comprimento da trajetória dose eficiente, o comprimento da trajetória do
vapor dentro do aparelho (serpentina, feixevapor dentro do aparelho (serpentina, feixe
tubular etc.) teria de ser enorme. Não havendotubular etc.) teria de ser enorme. Não havendo
o purgador, tem-se, assim, um consumo exa-o purgador, tem-se, assim, um consumo exa-
gerado com desperdício de vapor e, conseqüen-gerado com desperdício de vapor e, conseqüen-temente, um baixo rendimento global do sis-temente, um baixo rendimento global do sis-
tema de aquecimento. A instalação do tema de aquecimento. A instalação do purga-purga-
dor representa sempre dor representa sempre considerável economiaconsiderável economia
de vapor e, portanto, de combustível e de di-de vapor e, portanto, de combustível e de di-
nheiro, desde que sua seleção, projeto de ins-nheiro, desde que sua seleção, projeto de ins-
talação e acompanhamento de vida útil talação e acompanhamento de vida útil opera-opera-
cional sejam adequados. Por todas essas ra-cional sejam adequados. Por todas essas ra-
zões, é obrigatória a zões, é obrigatória a colocação de purgadorescolocação de purgadores
de vapor na saída de qualquer aparelho dede vapor na saída de qualquer aparelho de
aquecimento a vapor.aquecimento a vapor.
4.4 Coletores de condensado4.4 Coletores de condensado
A capacidade de tubulações de A capacidade de tubulações de condensa-condensa-
do, como quaisquer outras de transporte dedo, como quaisquer outras de transporte defluidos, depende do diferencial de pressãofluidos, depende do diferencial de pressão
apliaplicado nos pontos extremos. Não é correto tra-cado nos pontos extremos. Não é correto tra-
tar linhas de condensado como se estas fossemtar linhas de condensado como se estas fossem
apenas “água quente”, uma vez que há gasesapenas “água quente”, uma vez que há gases
 pr preseesententes s (ar, (ar, COCO22, etc) e pode ocorrer a, etc) e pode ocorrer a
reevaporação do condensado “flash”, com areevaporação do condensado “flash”, com a
queda de pressão ao longo da linha. Tambémqueda de pressão ao longo da linha. Também
não é recomendado dimensioná-la como senão é recomendado dimensioná-la como se
fosse uma linha de vapor de fosse uma linha de vapor de menor pressão, émenor pressão, é
anti-econômico. O diâmetro da tubulação deanti-econômico. O diâmetro da tubulação de
condensado deve se situar entre o valor da condensado deve se situar entre o valor da tu-tu-
 bulação  bulação de vde vapor de apor de baixa pbaixa pressão ressão e a e a de ágde águaua
líquida nas mesmas condições. Estes parâme-líquida nas mesmas condições. Estes parâme-tros devem servir apenas como balizamentotros devem servir apenas como balizamento
 para verificação  para verificação do cálculo.do cálculo.
Um cálculo rigoroso de Um cálculo rigoroso de dimensionamen-dimensionamen-
to de tubulações de to de tubulações de condensado deveria levar condensado deveria levar 
em consideração a possibilidade de formaçãoem consideração a possibilidade de formação
de escoamento bifásico (líquido + vapor). Node escoamento bifásico (líquido + vapor). No
entanto, como um coletor de condensado podeentanto, como um coletor de condensado pode
receber diversas contribuições, muitas vezesreceber diversas contribuições, muitas vezes
com características diversas de pressão e va-com características diversas de pressão e va-
zões certamente variáveis, não é possível azões certamente variáveis, não é possível a
determinação rigorodeterminação rigorosa do perfil de pressões aosa do perfil de pressões ao
longo desta linha.longo desta linha.
De qualquer forma, é preciso dimensio-De qualquer forma, é preciso dimensio-
nar linhas de condensado. Existem vários mé-nar linhas de condensado. Existem vários mé-todo conhecidos em artigos e na todo conhecidos em artigos e na literatura, por literatura, por 
exemplo, um que conta com vários anos deexemplo, um que conta com vários anos de
uso prático, e tem valores razoáveis.uso prático, e tem valores razoáveis.  Este mé-Este mé-
todo leva em conta a perda de carga ao longotodo leva em conta a perda de carga ao longo
da tubulação e o caimento(mm de diferençada tubulação e o caimento (mm de diferença
de altura/ m de de altura/ m de tubulação).tubulação).
As tubulações de condensado devem ser As tubulações de condensado devem ser 
 projetadas  projetadas para para a vaa vazão zão normal normal do do sistema sistema emem
operação. O projeto, a partir de dados máxi-operação. O projeto, a partir de dados máxi-
mos (parada e partida), pode levar a mos (parada e partida), pode levar a um super-um super-
dimensionamento desnecesdimensionamento desnecessário e sário e não justifi-não justifi-
cável em nível econômico.cável em nível econômico.
4.5 Reutilização de condensado4.5 Reutilização de condensadoA recuperação do condensado, nos siste-A recuperação do condensado, nos siste-
mas de vapor, é realizada por motivos de or-mas de vapor, é realizada por motivos de or-
dem econômica. O condensado é o própriodem econômica. O condensado é o próprio
vapor gerado na caldeira, após ter sido exauri-vapor gerado na caldeira, após ter sido exauri-
do da maior do da maior parte de seu conteúdo energético.parte de seu conteúdo energético.
Para gerar este vapor, foi necessário gastar Para gerar este vapor, foi necessário gastar 
além do combustível, uma série de produtosalém do combustível, uma série de produtos
químicos para garantir qualidade ao vapor equímicos para garantir qualidade ao vapor e
 proteção contra  proteção contra a corrosão a corrosão da caldeira. da caldeira. CasoCaso
este condensado fosse descartado, toda a este condensado fosse descartado, toda a águaágua
que entrasse na caldeira com estes produtosque entrasse na caldeira com estes produtos
químicos deveria ser tratada, numa taxa tãoquímicos deveria ser tratada, numa taxa tão
grande quanto a produção de grande quanto a produção de vaporvapor. Além dis-. Além dis-
to, mais combustível seria gasto to, mais combustível seria gasto para aquecer para aquecer a água à temperatura do vapor.a água à temperatura do vapor.
Ao recuperar o condensado, reduzem-seAo recuperar o condensado, reduzem-se
os gastos de combustível, devido à energiaos gastos de combustível, devido à energia
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
4343
contida no condensado, que irá pré-aquecer acontida no condensado, que irá pré-aquecer a
água de alimentação e reduzir a água de alimentação e reduzir a quantidade dequantidade de
 produtos químicos n produtos químicos necessários.ecessários.
Conforme os níveis de Conforme os níveis de pressão existentespressão existentes
na indústria, antes de retornar o condensadona indústria, antes de retornar o condensado
 para a  para a caldeira pode-se aproveitá-lo caldeira pode-se aproveitá-lo para ge-para ge-
rar vapor, usando o efeito de reevaporação.rar vapor, usando o efeito de reevaporação.
Dispondo de condensado a uma Dispondo de condensado a uma determinadadeterminada
 pressão  pressão e e levando-o levando-o a a um um ambiente ambiente de de pressãopressão
menor, parte dele irá tornar-se vapor, porquemenor, parte dele irá tornar-se vapor, porquedesloca-se o ponto de equilíbrio líquido-va-desloca-se o ponto de equilíbrio líquido-va-
 por para  por para uma região em uma região em que a quantidade deque a quantidade de
energia presente permitirá a vaporização. Casoenergia presente permitirá a vaporização. Caso
a pressão de reevaporação seja uma das dis-a pressão de reevaporação seja uma das dis-
 poníveis no  poníveis no sistema, mais sistema, mais vapor será vapor será geradogerado
 para este nível.  para este nível. Um sistema de Um sistema de reevaporaçãoreevaporação
consiste em um vaso, onde ocorre consiste em um vaso, onde ocorre a reevapo-a reevapo-
ração “flash” do condensado, que é alinhadoração “flash” do condensado, que é alinhado
 pelo topo à tubulaçã pelo topo à tubulação do nível de presso do nível de pressão de-ão de-
sejado, tubulações para os condensados (altasejado, tubulações para os condensados (alta
e baixa pressão) e bombas para recuperaçãoe baixa pressão) e bombas para recuperação
de condensado de baixa pressão. Este vaso,de condensado de baixa pressão. Este vaso,
normalmente, é um vaso vertical com dispo-normalmente, é um vaso vertical com dispo-
sitivos internos para minimizar o arraste desitivos internos para minimizar o arraste decondensado pelo vapor formado. Existem cha-condensado pelo vapor formado. Existem cha-
ves de nível que acionam as bombas, para re-ves de nível que acionam as bombas, para re-
colhimento do condensado que se acumula nocolhimento do condensado que se acumula no
fundo. O funcionamento dos sensores de ní-fundo. O funcionamento dos sensores de ní-
vel é fundamental para o vel é fundamental para o bom funcionamentobom funcionamento
deste sistema, caso contrário será deste sistema, caso contrário será introduzidointroduzido
líquido em outra tubulação de vapor, com oslíquido em outra tubulação de vapor, com os
mesmos efeitos negativos já descritos. A ree-mesmos efeitos negativos já descritos. A ree-
vaporação deve ser restrita a correntes devaporação deve ser restrita a correntes de
condensado limpo, isto é, que não tenham pos-condensado limpo, isto é, que não tenham pos-
sibilidade de contaminação durante sua forma-sibilidade de contaminação durante sua forma-
ção, por exemplo condensação de linha deção, por exemplo condensação de linha de
vapor.vapor.
 No  No entanto, entanto, os os sistemas sistemas de de retorno retorno de de con-con-densado podem apresentar contaminação dedensado podem apresentar contaminação de
varias fontes como, por exemplo:varias fontes como, por exemplo:
 – – resíduos metálicos;resíduos metálicos;
 – – contacontaminaçminações ões gasogasosas sas como como COCO22  e e OO22;;
 – – óleo, graxas, óleo, graxas, etc.etc.
Os metais envolvidos nesses problemasOs metais envolvidos nesses problemas
são, principalmente, o ferro das tubulações esão, principalmente, o ferro das tubulações e
carcaças de trocadores de calor, cobre e carcaças de trocadores de calor, cobre e ligasligas
cuproníquel de tubos de condensadores. Oscuproníquel de tubos de condensadores. Os
gases são oriundos do ar atmosférico, presentegases são oriundos do ar atmosférico, presente
nas tubulações e equipamentos. Os óleos, gra-nas tubulações e equipamentos. Os óleos, gra-
xas e outros, dos processos por onde o vapor xas e outros, dos processos por onde o vapor 
 pas passou sou durdurantante e o o aquaqueciecimenmento, to, por por vazvazameamentontos.s.Este condensado, antes de retornar à cal-Este condensado, antes de retornar à cal-
deira, deve ser tratado, visando à eliminaçãodeira, deve ser tratado, visando à eliminação
destes elementos, pelos mesmos motivos dodestes elementos, pelos mesmos motivos do
tratamento da água de alimentação, e tambémtratamento da água de alimentação, e também
 pelo  pelo risco risco operacional. operacional. O O óleo óleo presente presente nosnos
tubos de uma caldeira pode carbonizar na tubos de uma caldeira pode carbonizar na su-su-
 perfíc perfície ie do do metal, metal, levalevando ndo a a condcondiçõeições s de de supesupe--
raquecimento e escoamento com rompimento.raquecimento e escoamento com rompimento.
4.6 Tratamento de condensado4.6 Tratamento de condensado
Os dispositivos usados para remoção deOs dispositivos usados para remoção de
contaminantes são as unidades polidoras decontaminantes são as unidades polidoras de
condensado. Estas unidadcondensado. Estas unidades são compostas dees são compostas de
filtros mecânicos e filtros mecânicos e desmineralizadoresdesmineralizadores..
Os filtros mecânicos removem óxidos deOs filtros mecânicos removem óxidos de
ferro, cobre, óleos, graxas, e matérias ferro, cobre, óleos, graxas, e matérias em sus-em sus-
 pensão no  pensão no condensado.condensado.
Um método usual de filtração mecânicaUm método usual de filtração mecânica
do condensado é a utilização de velas dedo condensado é a utilização de velas de
diatomita revestidas de celulose. A diatomitadiatomita revestidas de celulose. A diatomitaé um material poroso que ré um material poroso que retém os resíduos eetém os resíduos e
a celulose, por ser lipofílica, retém pequenasa celulose, por ser lipofílica, retém pequenas
contaminações de matéria orgânica. A cama-contaminações de matéria orgânica. A cama-
da de celulose satura periodicamente, devidoda de celulose satura periodicamente, devido
ao acúmulo de matéria em ao acúmulo de matéria em sua superfície. Estasua superfície. Esta
celulose é retirada por um sistema de retro-celulose é retirada por um sistema de retro-
lavagem e formada através de uma suspensãolavagem e formada através de uma suspensãode celulose e água, no sentido normal do flu-de celulose e água, no sentido normal do flu-
xo. Após este filtro, deve ser instalado um fil-xo. Após este filtro, deve ser instalado um fil-
tro de carvão ativo, para reter as substânciastro de carvão ativo, para reter as substâncias
que passarem pelo primeiro, como que passarem pelo primeiro, como compostoscompostos
orgânicos dissolvidos, e propiciar uma prote-orgânicos dissolvidos, e propiciar uma prote-
ção extra, dando mais tempo, no caso de pas-ção extra, dando mais tempo, no caso de pas-
sagem de óleo em quantidade, no filtro de celu-sagem de óleo em quantidade, no filtro de celu-
lose. Este sistema apresenta uma boa eficiên-lose. Este sistema apresenta uma boa eficiên-
cia na retenção de cia na retenção de pequenas contaminaçõepequenas contaminações es e
resíduos. Os principais fatores que devem ser resíduos. Os principais fatores que devem ser 
acompanhados na operação são o diferencialacompanhados na operação são o diferencial
de pressão no filtro e a presença de óleo node pressão no filtro e a presença de óleo no
condensado. Este parâmetro pode ser obtidocondensado. Este parâmetro pode ser obtido
 por análise de laboratório ou, de  por análise de laboratório ou, de preferência,preferência, por analisadores  por analisadores em linhas.em linhas.
Os filtros desmineralizados constam deOs filtros desmineralizados constam de
um leito misto de resinas catiônicas e aniônicasum leito misto de resinas catiônicas e aniônicas
que removem as impurezas que se solubilizamque removem as impurezas que se solubilizam
no condensado.no condensado.
Além das unidades polidoras que remo-Além das unidades polidoras que remo-
vem os contaminantes indesejáveis para asvem os contaminantes indesejáveis para as
caldeiras, há necessidade de se proteger as pró-caldeiras, há necessidade de se proteger as pró-
 prias linhas de condensado de ataques corro- prias linhas de condensado de ataques corro-
sivos com injeção de aminas, que irão reduzir,sivos com injeção de aminas, que irão reduzir,
substancialmente, a formação de óxidos desubstancialmente, a formação de óxidos de
ferro. As aminas voláteis, como a morfolina eferro. As aminas voláteis, como a morfolina e
a cicloexilamina, que corrigem o valor pH ea cicloexilamina, que corrigem o valor pH e
combatem o COcombatem o CO22, são efetivamente usadas, são efetivamente usadasquando há pouco oxigênio dissolvido no quando há pouco oxigênio dissolvido no con-con-
densado. Nos sistemas em que há substancialdensado. Nos sistemas em que há substancial
infiltração de oxigênio e grande quantidade deinfiltração de oxigênio e grande quantidade de
  
4444
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
COCO22, usam-se aminas fílmicas, isto é, aminas, usam-se aminas fílmicas, isto é, aminas
que formam um filme repelente à água sobreque formam um filme repelente à água sobre
os metais. A formação se dá por absorção e aos metais. A formação se dá por absorção e a
sua espessura não tende a aumentar, em con-sua espessura não tende a aumentar, em con-
dições normais, com a injeção contínua dadições normais, com a injeção contínua da
amina. As aminas fílmicas mais usadas são aamina. As aminas fílmicas mais usadas são a
octadecilmamina e acetato de octadecilamina.octadecilmamina e acetato de octadecilamina.
Para a remoção dos gases dissolvidos, daPara a remoção dos gases dissolvidos, da
mesma forma que na água de alimentação, omesma forma que na água de alimentação, o
condensado é injetado no sistema pelo condensado é injetado no sistema pelo desae-desae-
rador.rador.
4.7 Isolamento térmico4.7 Isolamento térmico
A partir do momento que se lida com umA partir do momento que se lida com um
fluido térmico, no caso o vapor d’água, deve-fluido térmico, no caso o vapor d’água, deve-
se ter a preocupação com a temperatura dese ter a preocupação com a temperatura de
chegada deste vapor aos usuários, de modo achegada deste vapor aos usuários, de modo a
garantir uma operação satisfatória e econômi-garantir uma operação satisfatória e econômi-
ca para a indústria como um todo. Neste con-ca para a indústria como um todo. Neste con-
texto, encaixa-se o isolamento térmico de tu-texto, encaixa-se o isolamento térmico de tu-
 bulação e  bulação e equipamentos.equipamentos.
 Não só  Não só temperatura temperatura como oucomo outros parâmetros parâme--
tros e razões estão ligados ao uso do isolamen-tros e razões estão ligados ao uso do isolamen-to, a saber:to, a saber:
 – – reduredução ção da da formaformação ção de de condcondensaensado do emem
linhas e equipamentos, que pode ser linhas e equipamentos, que pode ser 
danoso para os mesmos;danoso para os mesmos;
 – – conservação conservação de enerde energia, na gia, na geração degeração de
vapor (caldeira) e tubulações;vapor (caldeira) e tubulações;
 – – proteção pesproteção pessoal;soal;
 – – redreduçãução o da da emiemissãssão o de de radradiaçiação ão térmtérmicaica;;
 – – redução de redução de ruído e vibraçãruído e vibração.o.
Os materiais mais comumente usados emOs materiais mais comumente usados em
isolamento térmico nos sistemas de geração eisolamento térmico nos sistemas de geração e
distribuição de vapor são:distribuição de vapor são:
 – – fibras de lã minefibras de lã mineral (mantas);ral (mantas);
 – – silicato de silicato de cálcio em cálcio em tijolos tijolos (paredes)(paredes)ou calhas (tubulações) rígidos;ou calhas (tubulações) rígidos;
 – – fibra de vidro (mantafibra de vidro (mantas e calhas);s e calhas);
 – – espuma rígida de polímeros orespuma rígida de polímeros orgânicosgânicos
(forma especiais);(forma especiais);
 – – fibrfibras as e e tijotijolos los cerâmicerâmicos cos para para altasaltas
temperaturas (paredes de fornalha).temperaturas (paredes de fornalha).
TTodos estes tipos de revestimodos estes tipos de revestimento têm fai-ento têm fai-
xas de temperatura para aplicação, coinciden-xas de temperatura para aplicação, coinciden-
tes em vários limites, o que faz com que ou-tes em vários limites, o que faz com que ou-
tros fatores, além da condutividade, determi-tros fatores, além da condutividade, determi-
nem sua escolha. Para temperaturas até 450ºC,nem sua escolha. Para temperaturas até 450ºC,
a fibra de vidro em várias formas e a lã mine-a fibra de vidro em várias formas e a lã mine-
ral podem ser utilizadas. Nesta faixa encon-ral podem ser utilizadas. Nesta faixa encon-
tram-se, normalmente, as tubulações de dis-tram-se, normalmente, as tubulações de dis-tribuição de vapor superaquecido até cerca detribuição de vapor superaquecido até cerca de
100 kgf/cm100 kgf/cm22. O silicato de cálcio tem capaci-. O silicato de cálcio tem capaci-
dade de isolamento recomendado até cerca dedade de isolamento recomendado até cerca de
800ºC, podem ser utilizado nas 800ºC, podem ser utilizado nas mesmas apli-mesmas apli-
cações acima e outras ainda.cações acima e outras ainda.
Sem contar os tijolos cerâmicos largamen-Sem contar os tijolos cerâmicos largamen-
te empregados nas paredes de fornalha, no iso-te empregados nas paredes de fornalha, no iso-
lamento de coletores de vapor e condensadolamento de coletores de vapor e condensado
em geral, os materiais mais usados são o em geral, os materiais mais usados são o sili-sili-
cato de cálcio e a fibra de vidro. Normalmen-cato de cálcio e a fibra de vidro. Normalmen-
te, osilicato de cálcio te, o silicato de cálcio é mais barato, apesar deé mais barato, apesar de
ter uma condutividade térmica maior que a fi-ter uma condutividade térmica maior que a fi-
 bra de  bra de vidro, exigindo, portanto, vidro, exigindo, portanto, maiores es-maiores es- pessuras  pessuras para para obtenção obtenção de de efeitos efeitos similares. similares. OO
silicato é fornecido sob forma de tijolos silicato é fornecido sob forma de tijolos e ca-e ca-
lhas, de várias espessuras padronizadas, quelhas, de várias espessuras padronizadas, que
se adaptam a superfície externa de equipamen-se adaptam a superfície externa de equipamen-
tos e tubulações, sendo fixados por fios ou tos e tubulações, sendo fixados por fios ou fi-fi-
tas de alumínio e encamisados comumentetas de alumínio e encamisados comumente
com papel aluminizado, folhas de amianto oucom papel aluminizado, folhas de amianto ou
ainda recobertos de cimento cerâmico isolan-ainda recobertos de cimento cerâmico isolan-
te ou asfalto. Já a fibra de vidro é fornecidate ou asfalto. Já a fibra de vidro é fornecida
sob a forma de placas ou sob a forma de placas ou mantas, que são apli-mantas, que são apli-
cadas nos equipamentos e também cadas nos equipamentos e também amarradasamarradas
com telas ou fitas metálicas, recebendo tam-com telas ou fitas metálicas, recebendo tam-
 bém um encamisam bém um encamisamento.ento.
A fibra de vidro apresenta um inconvenien-A fibra de vidro apresenta um inconvenien-te muito grande à segurança industrial, por-te muito grande à segurança industrial, por-
que se trata de material inflamável, compara-que se trata de material inflamável, compara-
tivamente ao silicato que é tivamente ao silicato que é material inorgâni-material inorgâni-
co e incombustível.co e incombustível.
AnotaçõesAnotações
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
45 45 
55 S Siisstteemma a dde e AAr r ComprimidoComprimido
Para isso, a instalação possui certos equi-Para isso, a instalação possui certos equi-
 pamentos  pamentos especiais especiais como: cocomo: compressores mpressores comcom
cilindros não lubrificados, secador de ar comcilindros não lubrificados, secador de ar com
leito de alumina ou sílica gel e filtros. Todaleito de alumina ou sílica gel e filtros. Toda
tubulação de distribuição é de tubulação de distribuição é de aço galvaniza-aço galvaniza-
do (coletores gerais ou do (coletores gerais ou secundários) enquan-secundários) enquan-
to as linhas de controle são de cobre.to as linhas de controle são de cobre.
5.2 Ar comprimido de Serviço5.2 Ar comprimido de Serviço
É o ar comprimido para uso geral, utiliza-É o ar comprimido para uso geral, utiliza-
do no acionamento de ferramentas pneumáti-do no acionamento de ferramentas pneumáti-
cas, na agitação de produtos em tanques, comocas, na agitação de produtos em tanques, como
fluido de arraste em ejetores, ou ainda, na uti-fluido de arraste em ejetores, ou ainda, na uti-lização em oficinas de manutenção, etc.lização em oficinas de manutenção, etc.
A Figura a seguir, mostra um diagramaA Figura a seguir, mostra um diagrama
de bloco da Central de ar comprimido.de bloco da Central de ar comprimido.
O ar comprimido é, provavelmente, umaO ar comprimido é, provavelmente, uma
das mais antigas formas de transmissão de ener-das mais antigas formas de transmissão de ener-
gia que o homem conhece, empregada e apro-gia que o homem conhece, empregada e apro-
veitada para veitada para ampliar sua ampliar sua capacidade física.capacidade física.
O reconhecimento da existência física doO reconhecimento da existência física do
ar, bem como a sua utilização (mais ou me-ar, bem como a sua utilização (mais ou me-
nos) consciente para o trabalho, são compro-nos) consciente para o trabalho, são compro-
vados há milhares de anos.vados há milhares de anos.
Dos antigos gregos provém a expressãoDos antigos gregos provém a expressão
“pneuma”, que significa fôlego, vento e filo-“pneuma”, que significa fôlego, vento e filo-
soficamente alma.soficamente alma.
Derivando da palavra pneuma, surgiu en-Derivando da palavra pneuma, surgiu en-
tre outros, o tre outros, o conceito de pneumática, que quer conceito de pneumática, que quer 
dizer: – ciência que estuda o movimento e fdizer: – ciência que estuda o movimento e fe-e-
nômeno dos gases.nômeno dos gases.
Embora a base da pneumática seja um dosEmbora a base da pneumática seja um dos
mais antigos conhecimentos do homem, hámais antigos conhecimentos do homem, há
mais de 2000 anos, somente após o ano demais de 2000 anos, somente após o ano de
1950 ela realmente foi introduzida na produ-1950 ela realmente foi introduzida na produ-
ção industrial.ção industrial.
Hoje, o ar comprimido tornou-se indis-Hoje, o ar comprimido tornou-se indis-
 pensáv pensável nos mel nos mais difeais diferentes rentes proceprocessos inssos indus-dus-
triais, pois nenhum outro auxiliar pôde ser em-triais, pois nenhum outro auxiliar pôde ser em-
 pregado tão simples e  pregado tão simples e rentavelmente para srentavelmente para so-o-
lucionar problemas de automação.lucionar problemas de automação.
O ar comprimido é um dos elementos deO ar comprimido é um dos elementos de
vital importância na operação de uma refina-vital importância na operação de uma refina-
ria. Um Sistema de ar ria. Um Sistema de ar comprimido é compos-comprimido é compos-to, basicamente, por compressores de ar, umto, basicamente, por compressores de ar, um
vaso pulmão de ar de instrumentos, um vasovaso pulmão de ar de instrumentos, um vaso
 pulmão de  pulmão de ar de ar de serviço e serviço e um secador um secador de ar.de ar.
Tendo em vista sua aplicação, pode ser classi-Tendo em vista sua aplicação, pode ser classi-
ficado emficado em ArAr  Comprimido para Instrumen-Comprimido para Instrumen-
toto  ee Ar Comprimido de ServiçoAr Comprimido de Serviço. Tipicamen-. Tipicamen-
te, a pressão do ar comprimido (de serviço ete, a pressão do ar comprimido (de serviço e
de instrumentos) é controlada em 7,0 kgf/cmde instrumentos) é controlada em 7,0 kgf/cm22 . .
5.1 Ar Comprimido para Instrumentos5.1 Ar Comprimido para Instrumentos
É o ar necessário para utilização na ope-É o ar necessário para utilização na ope-
ração da instrumentação pneumática, coman-ração da instrumentação pneumática, coman-
do de válvulas, posicionadores de campo, etc.do de válvulas, posicionadores de campo, etc.
A fim de não A fim de não prejudicar a ação dos instru-prejudicar a ação dos instru-
mentos, este ar precisa ser de alta purmentos, este ar precisa ser de alta pureza (isen-eza (isen-
to de partículas sólidas, óleo, etc) e deve ser to de partículas sólidas, óleo, etc) e deve ser 
completamente seco (isento de umidade).completamente seco (isento de umidade).
Diagrama de bloco do sistema de ar comprimido.Diagrama de bloco do sistema de ar comprimido.
AnotaçõesAnotações
  
46 46 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
  
Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoUtilidades – Sistema Térmico e Ar Comprimido
47 47 
  
48 48 
Utilidades – Sistema Térmico e Ar Utilidades – Sistema Térmico e Ar ComprimidoComprimido
  
Principios Éticos da PetrobrasPrincipios Éticos da Petrobras
 A honestidade, a dignidade, o respeito, a lealdade, o A honestidade, a dignidade, o respeito, a lealdade, o
decoro, o zelo, a eficácia e a decoro, o zelo, a eficácia e a consciência dos princípiosconsciência dos princípioséticos são os valores maiores que orientam a relação daéticos são os valores maiores que orientam a relação da
Petrobras com seus empregados, clientes, concorrentes,Petrobras com seus empregados, clientes, concorrentes,
 parceiros, fornecedores, acionis parceiros, fornecedores, acionistas, Governo e demaistas, Governo e demais
segmentos da sociedade.segmentos da sociedade.
 A atuação da Companhia busca atingir níveis cr A atuação da Companhia busca atingir níveis crescentesescentes
de competitividade e lucratividade,sem descuidar dade competitividade e lucratividade, sem descuidar da
busca do bem comum, que é traduzido pela valorizaçãobusca do bem comum, que é traduzido pela valorização
de seus empregados enquanto seres humanos, pelode seus empregados enquanto seres humanos, pelo
respeito ao meio ambiente, pela observância às normasrespeito ao meio ambiente, pela observância às normas
de segurança e por de segurança e por sua contribuição ao desenvolvimentosua contribuição ao desenvolvimento
nacional.nacional.
 As informações veiculadas inter As informações veiculadas interna ou externamente pelana ou externamente pelaCompanhia devem ser verdadeiras, visando a Companhia devem ser verdadeiras, visando a umauma
relação de respeito e transparência com seusrelação de respeito e transparência com seus
empregados e a sociedade.empregados e a sociedade.
 A Petrobras considera que a vida parti A Petrobras considera que a vida particular doscular dos
empregados é um assunto pessoal, desde que asempregados é um assunto pessoal, desde que as
atividades deles não prejudiquem a imagem ou osatividades deles não prejudiquem a imagem ou os
interesses da Companhia.interesses da Companhia.
Na Petrobras, as decisões são pautadas no resultado doNa Petrobras, as decisões são pautadas no resultado do
 julgamento, considerando a justiç julgamento, considerando a justiça, legalidade,a, legalidade,
competência e honestidade.competência e honestidade.